Сточные воды от первого и второго цехов содержат взвешенные и водорастворимые вещества: краски, следы масел, кальцинированную соду от использования для мойки оборудования.

Взвешенные вещества представляют собой высокодисперсную часть пигментов. Качественный состав стоков не постоянен во времени.

В данном дипломном проекте предлагается очищать стоки во флотаторе- отстойнике, т.к. в сточных водах содержатся взвешенные вещества, которые рекомендуется удалять путем отстаивания, и следы масел и кальцинированной соды.

Флотация получила распространение для очистки производственных сточных вод от жиров, масел, смол, синтетических поверхностно-активных веществ (ПАВ) и других примесей. Сущность флотационной очистки состоит в том, что сточные воды искусственно насыщаются воздухом, на поверхности пузырьков которого адсорбируются частицы загрязнений и всплывают вместе с ними на поверхность воды, откуда удаляются.

Применяется для удаления ВВ, нефтепродуктов, жиров, асбеста, шерсти и др., плотность которых меньше плотности жидкости или близка к ней.

Флотация эффективна после предварительного отстаивания и удаления плавающих и взвешенных веществ. Процесс осуществляется в специальных сооружениях, называемых флотаторами. После флотации СВ могут быть использованы в обороте на ряде операций или направляются на доочистку.

В зависимости от способа диспергирования воздуха различают:

- вакуумную флотацию;

- напорную флотацию;

- механическую (импеллерную) флотацию;

- биологическую флотацию;

- электрофлотацию.

Флотаторы-отстойники (рисунок 3) представляют собой комбинированные сооружения, состоящие из круглого в плане радиального отстойника с встроенной в него круглой в плане подвесной флотационной камерой. Принцип работы сооружения состоит в следующем. Сточная вода поступает в водораспределитель. Сюда же подается рециркуляционная вода, предварительно насыщенная в напорном баке воздухом. При выходе из распределителя смесь очищаемой и рециркуляционной воды попадает в подвесную флотационную камеру, где находится около 20 мин. При этом частицы легких примесей прилипают к пузырькам воздуха, выделяющимся из рециркулирующей воды, и быстро всплывают на поверхность воды в камере флотации, образуя там пену.

Очищенная вода сливается через зубчатый водослив в радиально расположенные сборные лотки, откуда поступает в кольцевой сборный лоток, размещенный вокруг подвесной камеры флотации, и отводится из него. Для сгребания пены и осадка предусмотрены верхние и нижние донные скребки с приводом.

Из камеры флотации вода перетекает в отстойную камеру, где тяжелая взвесь, содержащаяся в воде, оседает на дно отстойника.

1 - отстойная камера; 2 - водосборный лоток с зубчатым водосливом; 3 - мостик для обслуживания; 4 - трубопровод рециркуляционной воды; 5 - электропривод; 6 - верхние скребки для сбора всплывших загрязнений (пены); 7 - сборный карман для всплывших загрязнений (пены); 8 - кольцевой водосборный лоток; 9 - трубопровод для удаления всплывших загрязнений; 10 - донные скребки; 11 - трубопровод для удаления осадка; 12 - приямок для осадка; 13 - водораспределитель; 14 - трубопровод для подачи воды на очистку; 15 - камера флотации; 16 - трубопровод очищенной воды.

Рисунок 3 - Флотатор - отстойник

Объем флотатора-отстойника W_ф.о., м³,

, (29)

где Q_ч.max - максимальный приток сточных вод, м³/ч;

t_ф.о. - время пребывания в сооружении, ч.

Время t_ф.о, ч, определяется по формуле

, (30)

где t_ф - время пребывания воды в камере флотации, t_ф = 10...20 мин;

t_o - время пребывания воды в отстойной камере, t_o = 1,5...2 ч.

ч.

Тогда рассчитаем объем флотатора- отстойника

м³.

Рабочая высота флотатора - отстойника Н принимается в пределах от 1,5 до 3 м. принимаем рабочую высоту равную 1,5 м.

Принимаем два флотатора отстойника.

Площадь зеркала флотатора-отстойника F_ф.о., м²,

(31)

м².

_{Диаметр флотатора-отстойника D, м,}

(32)

м.

Объем флотационной камеры W_ф.к., м³,

, (33)

м³.

Площадь флотационной камеры F_ф.к., м²,

. )

Высота флотационной камеры Н_ф принимается равной 1...1,2 м., принимаем высоту флотационной камеры 1 м, тогда

м².

Тогда диаметр флотационной камеры D, м,

, (35)

м.

Принимая высоту нейтрального слоя h_н=0,3 м и высоту борта h_б0,3 м, определяем строительную высоту флотатора-отстойника Н_стр, м,

, (36)

м.

Производительность рециркуляционного насоса при подаче воды во флотатор-отстойник насосом принимается Q_р, м³/ч,

, (37)

м³/ч.

Напор, развиваемый рециркуляционным насосом, рекомендуется принимать Н_р=30ч40 м. Принимаем насос К 45/55.

Объем напорного бака W_б, м³,

, (38)

м³.

Высота бака Н_б принимается равной 1…1,5 м, а его диаметр D_б, м, определяется по формуле:

, (39)

м.

Принимаем два рабочих напорных бака диаметром 1 м.

Метод электрокоагуляции может применяться для очистки сточных вод, которые образуются преимущественно в гальванических производствах при химической и электрохимической обработке стали (хромирование, травление, анодирование, электрополировка). Промывочные сточные воды гальванических производств имеют рН=3ч7, содержат шестивалентный хром и ионы тяжелых металлов (железо, медь, никель, цинк, кадмий и др.).

Сточные воды от гальванического цеха обрабатываем в электролизере проточного типа со стальными электродами и вертикальным движением обрабатываемой воды. При электролизе происходит химическое восстановление хромат - и бихромат - ионов двухвалентного железа, переходящими в воду при электролитическом растворении стальных анодов, а также образующейся при этом гидрозакисью железа. Кроме того, ионы тяжелых металлов сорбируются хлопьями гидроокиси хрома и железа.

Технологическая схема установки для очистки сточных вод включает в себя:

- резервуар- усреднитель;

- бак для приготовления раствора хлористого натрия;

- источник постоянного тока;

- бак с раствором щелочного реагента;

- аппарат для обезвоживания осадка;

- отстойник;

- электролизер.

Сточные воды от гальванического цеха поступают при опорожнении ванн хромирования и меднения. Концентрация этих компонентов в сточной воде составляет для хрома 1,5 мг/л, для меди 3 мг/л. Резкие колебания расхода и количества загрязнений сточных вод затрудняют их очистку, что увеличивает стоимость очистки. Для усреднения расхода и количества загрязнений сточных вод применяют контактные и проточные усреднители. При небольших расходах и периодическом сбросе воды используют контактные резервуары. Из многокоридорных усреднителей наибольшее распространение получили прямоугольные и круглые. Усреднение в них достигается путем дифференцирования потока, который, поступая в усреднитель, делится на ряд струй, протекающих по коридорам разной длины. В результате в сборном лотке смешиваются струи воды различной концентрации, поступившие в усреднитель в разное время.

Рассчитаем объем бака-усреднителя.

Определяем коэффициент усреднения К,

, (40)

где С_ср - средняя концентрация загрязнений в стоке;

С_доп - допустимая концентрация загрязнений в стоке.

.

Объем усреднителя определяем V, м³,

, (41)

где Q - расход сточных вод, м³/ч;

t_з - длительность залпового сброса.

м³.

Проектируем прямоугольный усреднитель, состоящий из двух отделений глубиной 1 м. Площадь каждого отделения F, м²,

, (42)

м².

В плане размеры сооружения принимаем 1,1 Ч 1,1 м. По ширине каждое отделение делим на два коридора шириной 0,5 м. Для устранения стратификации в коридорах устанавливается по одному барботеру, так как b/H=0,45/1=0,45<2. Расход воздуха составляет м³/ч.

Бак для приготовления раствора хлористого натрия

Для приготовления раствора хлористого натрия используют металлические ящики с двойным дном и стенками, между которыми размещена теплопередающая среда. Согласно патенту [43] в качестве теплопередающей среды используют натриевые соли фосфорной кислоты, а ящик снабжают датчиком температуры теплопередающей среды и реле. Это повышает эффективность процессов растворенного реагента и стабилизации температуры.

Емкость бака W_p, м³, определим по формуле:

, (43)

где Q_час - расход воды, м³/ч;

Д_к - максимальная доза коагулянта в пересчете на безводный продукт, принимаем согласно [2] равной 13,68 г/м³;

b_p - концентрация раствора коагулянта в баке, по [2] принимается равной 5%;

г - объемный вес раствора коагулянта, принимается равным 1 т/м³ [15];

n - время, на которое заготовляют раствор, принимаем 12ч [15].

м³.

Принимаем два таких бака размерами 1Ч1Ч1 м.

Для интенсификации процессов растворения коагулянта и перемешивания раствора предусматривается мешалка. Принимаем отношение диаметра бака к его рабочей высоте d:h=1, т.е. d=h. Тогда диаметр бака d, м,

, (44)

м.

Скорость вращения горизонтальных лопастей мешалки вокруг вертикальной оси должна быть n=40 об/мин. Длина лопасти от оси вала l_л=0,45Чd=0,49 м, а полная ее длина 0,98 м.

Площадь лопастей принята из расчета 0,1-0,2 м² на 1 м³ известкового молока в баке, т.е.

м².

Таким образом, высота каждой лопасти будет h_л , м,

м.

Мощность двигателя мешалки N, кВт,

, (45)

где с - объемный вес перемешиваемого раствора, равный 1000 кг/м³;

h_л - высота лопасти, равная 0,25 м;

n - скорость вращения мешалки, равная 0,67 об/сек;

d₀ - диаметр окружности, описываемой концом лопасти, принимается равным 1,8 м;

z - количество парных лопастей на валу мешалки, равное 2;

з - коэффициент полезного действия передаточного механизма и редуктора, равный 0,6;

м - коэффициент сопротивления для учета увеличения сечения струи жидкости, перемещаемой лопастью мешалки, по сравнению с высотой мешалки, при отношении d₀:h_л=0,98:0,25=3,92 найдем м [15] равное 1,26.

кВт.

Для хранения коагулянта необходимо устройство склада, расчитанного на 30- суточную наибольшую потребность в реагентах. Площадь склада F_скл

, (46)

где Т - продолжительность хранения коагулянта на складе;

р_с - содержание безводного продукта в коагулянте;

G₀ - объемный вес коагулянта при загрузке навалом;

h_k - допустимая высота слоя коагулянта на складе.

м².

Конструктивно принимаем склад размерами в плане 1Ч1 м.

Бак с раствором щелочного реагента

Емкость бака для приготовления известкового молока W_ц, м³,

, (47)

где Q_час - расчетный расход воды;

n - время, на которое заготовляют известковое молоко, принимается равным 6-12 ч[15];

Д_и - доза извести, необходимая для подщелачивания воды, принимаем 3,17 г/м³ [17];

b_и - концентрация известкового молока, принимаем 5% [15];

г_и - объемный вес известкового молока, принимается равным 1 т/м³.

Тогда

м³.

Принимаем два бака прямоугольной формы в плане с размерами (1Ч1Ч1) м. Перемешивание извести с водой осуществляется сжатым воздухом.

Для хранения извести устраиваем склад. Площадь склада определяем по формуле 46:

м².

Конструктивно принимаем склад размерами в плане 1Ч1 м

Электролизер

Для повышения эффективности работы электролизера согласно патента [42] в качестве источников ионов используется электрод, выполненный в форме кольца и расположенный у верхней стенки полого катода.

Величину тока I, А, в электрической цепи электролизера определяют по формуле:

, (48)

где q_w - удельный расход электричества, необходимый для удаления из сточных вод 1г иона металла, А·ч/г;

С_en - исходная концентрация удаляемого компонента в сточных водах, г/м³;

q_cur - производительность аппарата м³/ч.

Т.к. суммарная концентрация ионов тяжелых металлов свыше 50% концентрации шестивалентного хрома величину тока увеличиваем в 1,2 раза.

Тогда

А.

Общую поверхность анодов f_pl, м², найдем по формуле:

, (49)

где i_a - анодная плотность тока, принимается равной 150 А/м², [2].

м².

Поверхность одного электрода f^"pl, м² ,определим по формуле:

, (50)

где b_pl - ширина электродной пластины, принимается равной 0,3-0,6 м;

h_pl - рабочая высота электродной пластины, принимается равной 0,5-1 м.

м².

Число анодных пластин N_a, шт, определим по:

, (51)

.

Общее число электродных пластин N_pl, шт, определим по формуле

, (52)

Продолжительность работы электролизера 2 минуты, тогда его рабочий объем W, м³,

, (53)

м³.

Расход металлического железа для обработки сточных вод Q_Fe, кг/сут определим по формуле:

, (54)

где q_Fe - удельный расход металлического железа;

K_ek - коэффициент использования материала электродов, принимается равным 0,6-0,8.

кг/сут.

Определим геометрические размеры электрокоагулятора. Ширина электрокоагулятора В, м,

, (55)

где b - ширина электрода;

а - расстояние от последнего электрода до стенки корпуса, а=30 мм=0,03 м.

м.

Высота электрокоагулятора Н, м,

, (56)

где а₁ - расстояние от нижнего конца электрода до дна электрокоагулятора, а₁= 50 мм =0,05 м;

а₂ - расстояние от верхнего конца электрода до верха электрокоагулятора, а₂=20 мм =0,02 м.

м.

Длина электрокоагулятора L, м,

, (57)

где а₃ - расстояние между электродами, а₃=20 мм=0,02 м.

м.

Тогда общий объем ванны электрокоагулятора W, м³,

м³. (58)

Отстойник

Рассчитываем тонкослойный отстойник. Расчетная глубина h, м,

, (59)

где h_лр - расстояние между пластинами, h_лр= 0,1 м.

б - угол наклона пластин к горизонту, б=60є.

м.

Продолжительность осветления t, с,

, (60)

где u₀ - гидравлическая крупность, равная 0,45 мм/с.

с.

Длину тонкослойных блоков l_p, м, определяем по формуле:

, (61)

где к - коэффициент использования, для тонкослойного отстойника с перекресной схемой к=0,8 [17];

х - проточная скорость в межполочном пространстве, х=4 мм/с [17].

м.

Общая длина отстойника L, м,

, (62)

где l₁=1 м, l₂ =0,2 м, l₃ =0,3 м, l₄ =0,2 м - размеры отстойника, принятые по конструктивным и технологическим соображениям.

 м.

Принимаем два отделения отстойника и ширину тонкослойного блока b=0,75 м.

Высота блоков Н_б, м,

, (63)

где к - коэффициент, учитывающий стеснение живого сечения тонкослойных блоков листами полок и конструктивными элементами блоков, к=1,1 [17];

м.

Высота отстойника Н, м,

, (64)

где h₃=0,2 м, h_м=0,12 м - размеры отстойника, принятые по конструктивным и технологическим соображениям.

м.

Аппарат для обезвоживания осадка

Для обезвоживания осадка используем фильтр - пресс, который позволяет получить осадок с самой низкой влажностью.

Объем образующегося осадка Q^общ_ос, м³/сут, определим по формуле:

, (65)

, (66)

где С_исх, С_к - исходная и конечная концентрации;

W_ос - влажность осадка;

г - плотность осадка, г=1 т/м³.

м³/ч,

м³/ч.

м³/ч, =0,0036 м³/сут.

Общая требуемая площадь фильтрации фильтр-пресса S, м²,

, (67)

где t - продолжительность непрерывной работы, принимаем 15 мин/сут;

q - производительность фильтр-пресса, равная 12 кг/м²Чч [2].

м².

Число рабочих фильтров n, шт,

, 68)

где S₁ - фильтрующая поверхность одного пресс - фильтра марки ФПАКМ -2,5У, принимаем по [10].

.

Принимаем один рабочий и один резервный фильтр - пресс.

Общее количество уплотненного осадка Q_упл, м³/сут,

, (69)

где В - влажность кека, принимаем по [3].

м³/сут.

Уплотненный осадок собирается в бункер размерами 0,5Ч0,55Ч0,5 м в течение 15 суток, а затем вывозится на полигон.

5. Автоматизация процессов

Объем при отрывке котлована V_котл, м³,

, (70)

где a - длина строительной площадки;

b - ширина строительной площадки;

h -- глубина котлована.

м³.

Объем грунта, V_ручн, м³, разработанного вручную, составляет 5% от общего объема грунта и равен:

м³. (80)

Объем грунта, разработанного механизированным способом, V_мех, м³, определяется по формуле:

, (81)

м³.

Объем пазух V_пазух, м³, определим по формуле:

м³. (82)

Объем грунта на вывоз V_вывоз, м³,определяется по:

, (83)

м³.

6.2 Выбор одноковшового экскаватора по техническим параметрам