Очистка сточных вод

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Глава 1. Сооружения для механической очистки вод

1.1 Отстойники

1.2 Гидроциклоны

Глава 2. Расчетная часть

2.1 Расчет отстойников

2.2 Расчет гидроциклонов

Список использованных источников



Глава 1. Сооружения для механической очистки сточных вод

1.1 Отстойники

Общие сведения

Для проектирования сооружений и аппаратов механической очистки должны быть заданы следующие данные:

- общее количество сточных вод, м³/ч;

- температура сточных вод, С;

- периодичность образования сточных вод;

- тяжелые механические примеси, мг/л;

- нефтепродукты, масла, мг/л;

- плотность тяжелых и легких загрязнений, г/см³;

- кинетика осаждения механических процессах тяжелее и легче поды, при их расчетной концентрации в исходной воде;

- требуемая степень очистки (%) или допустимое содержание загрязнений легче и тяжелее воды, мг/л;

- гидравлическая крупность частиц, тяжелее и легче воды, которую необходимо выделить для обеспечения требуемой степени очистки, мм/с.

Гидравлическая крупность определяется по кривым кинетики отстаивания Э = f(t) (рис. 1), полученным экспериментально отстаиванием сточной воды в статических условиях в слое h, как правило, отличным от действительной высоты отстаивания в выбранном типе отстойника, поэтому для приведения полученных результатов к натурным надлежит производить пересчет по формулам (30) и (31) СНиП 2.04.03-85 с учетом поправки на изменение вязкости воды при изменении температуры (табл. 1).



Таблица 1

Температура воды, С	60	50	40	30	25	20	15	10	5	0
Коэффициент вязкости , 10-3 Нс/м2	0,469	0,549	0,656	0,801	0,894	1,01	1,14	1,308	1,519	1,702

очистка вода отстойник гидроциклон

Показатель степени n2, зависящий от природы загрязнений, в том числе и от агломерируемости взвесей для промышленных сточных вод, определяется по полученным экспериментально кривым кинетик отстаивания в слоях h1 и h2

(1)

При расчете сооружений для механической очистки промышленных сточных вод экспериментальное определение показателей характеристики воды и загрязнений должно предшествовать проектированию в каждом конкретном случае.

Если проектирование ведется для строящегося предприятия, данные о характеристике воды, возможно, получить при изучении воды на аналогичном производстве.

Опыт обследования промышленных предприятий показывает, что величина гидравлической крупности частиц U0, которые должны быть выделены для обеспечения требуемого эффекта колеблется в пределах 0,2-0,5 мм/с, поэтому для ориентировочных расчетов отстойных сооружении величину U0 можно принимать равной 0,25-0,3 мм/с.



Рис. 1. Кинетика отстаивания сточных вод прокатных производств при исходной концентрации

С0 = 200 мг/л

1 - h = 200 мм;

2 - h = 500 мм

Для городских сточных вод продолжительность отстаивания t в слое h = 500 мм можно принимать по табл. 30 СНиП 2.04.03-85, а показатель степени n2 по рис. 1 СНиП 2.04.03-85.

Расчет отстойников

Принимая по внимание, что при проектировании очистных установок, как правило, применяются типовые или экспериментальные конструкции отстойных сооружений с известными геометрическими размерами, за расчетную величину следует принимать производительность одного отстойника qset, при которой обеспечивается заданный эффект очистки.

После расчета qset исходя из общего расхода сточных вод определяется количество рабочих единиц отстойников N

N = . (2)

Для горизонтального отстойника производительность одной секции рассчитывайся по формуле (32) СНиП 2.04.03-85. Для радиальных, всех типов вертикальных отстойников, а также отстойников с вращающимся сборно-распределительным устройством производительность одного отстойника рассчитывается по формуле (33) СНиП 2.04.03-85.

Отстойники с вращающимися сборно-распределительными устройствами

Для отстойников с вращающимся сборно-распределительным устройством = 0. Кроме того, при проектировании этих отстойников должна рассчитываться форма перегородки, разделяющая распределительный и водоприемный лоток.

Форма этой перегородки может быть выражена через изменяющуюся ширину Вр распределительного лотка

, (3)

где m = 1/11, 1/12;

, (4)

где bз - зазор между стенкой и фермой (bз = 0,1-0,15 м); lЛ - удаление расчетного створа лотка от центра отстойника.

Количество струенаправляющих лопаток nЛ определяется конструктивно при соблюдении следующего соотношения:

2rл-(2nл+1) = Lр, (5)

где rл = 0,1-0,125 м.

Число лопаток nЛ не следует принимать более 24 шт. Изменение высоты водослива но длине водоприемного лотка зависит от изменения по радиусу расхода воды, удаляемой из отстойника.

Высота водослива hсб по мере удаления от центра отстойника рассчитывается по формуле затопленного водослива с тонкой стенкой



. (6)

Период вращения Т, с, водораспределительного устройства, зависит от требуемой степени очистки и должен также рассчитываться при привязке отстойника к конкретным условиям,

. (7)

Тонкослойные отстойники

Тонкослойное отстаивание применяется в случае необходимости сокращения объема очистных сооружений при ограниченности выделяемой площади и при необходимости повышения эффективности существующих oтстойников. В первом случае тонкослойные отстойники выполняют роль самостоятельных сооружений, во втором - существующие отстойники дополняются тонкослойными модулями, располагаемыми в совершенствуемом отстойнике, перед водосборным устройством.

При расчете отстойника, работающего по перекрестной схеме (рис. 2) расчетными величинами являются длина яруса Lbl и производительность отстойника qset. Длина яруса Lb, м, определяется по формуле

, (8)

где w - скорость потока воды в ярусе отстойника, мм/с, применяемая по табл. 31 СНиП 2.04.03-85; hli - высота яруса, м, по табл. 31 СНиП 2.04.03-85 (при высоких концентрациях загрязнений рекомендуется принимать большие значения); Кdis, - коэффициент сноса выделенных частиц (при плоских пластинах Кdis = l,2; при рифленых пластинах Кdis = 1); Uо - гидравлическая крупность, задерживаемых частиц которую рекомендуется определять в слое, равном высоте яруса hli.

Производительность отстойника qset определяется по формуле

qset = 7,2Kset Hbl Lbl Bbl Uo/Kdis hli, (9)

где Bbl - ширина тонкослойного блока, назначается из допустимого прогиба листа, выбранного для тонкослойного блока (= -5мм) при наклоне под углом сползания осадка.

Строительная ширина Встр, м, отстойника определяется по формуле

Встр = 2Вbl+b1+2b2, (10)

где b1 - 0,25 м, b2 - 0,05-0,1 м.

После определения длины яруса отстойника Lbl, исходя из возможных размеров материала, применяющегося для параллельных пластин, назначаются длина пластины в ярусе и количество блоков (модулей), располагаемых по одной прямой.

Обязательным условием, выполняемым при конструировании отстойника, должна быть плотная стыковка соответствующих пластин в рядом устанавливаемых блоках (модулях).

Строительная высота отстойника Нстр. м (см. рис. 2) определяется по формуле

Нстр = Нbl+h3+hм+0,3, (10а)



Рис. 2. Схема тонкослойного отстойника, работающего по перекрестной схеме удаления осадка

где h3 - высота, необходимая для расположения рамы, на которой устанавливаются блоки (h3 = 0,2-0,3 м; hм = 0,l м).

Строительная длина тонкослойного отстойника Lcтp (см. рис. 2) определяется по формуле

Lстр = Lbl;+l1+l2+2l3+l4. (11)

Зона длиной l1 служит для выделения крупных примесей Объем зоны рассчитывается на 2-3-минутное пребывание потока

l1 = qsett/(60HblBcтpKset), (12)

где Kset - коэффициент использования зоны, принимаем равным 0,3; при применении пропорционального устройства l2 = 0,2 м, если распределение осуществляется дырчатой перегородкой l2 = 0; l3 = 0,2-0,25 м; l4 = 0,15-0,2 м.

В настоящее время применяется большое количество конструктивных разновидностей тонкослойных отстойников, работающих по противоточной схеме, все они практически, могут быть сведены к двум расчетным схемам, показанным на рис. 4 и рис. 5.

В конструкции отстойника, показанного на рис. 4, расчетной являются длина пластины в блоке (модуле) Lbl и производительность секции qset.

Длину пластины Lы можно определить по формуле

Lbl = Whti/U0, (13)

где uw - скорость потока в ярусе; hti - высота яруса. Данные параметры задаются по табл. 31 СНиП 2.04.03-85.

Производительность одной секции рассчитывается по формуле (36) СНиП 2.04.03-85, для которой Hbl определяется по формуле

Ны = пtibn, (14)

где пti - количество ярусов в блоке, которое назначается из конструктивных соображений; bn - определяется по формуле

bп = htiсоs. (15)

Рис. 3. Схема тонкослойного отстойника, работающего по противоточной схеме удаления примесей

а - тяжелых примесей; 6 - легких примесей (масла, нефтепродукты и т.п.)

Ширина секции отстойника назначается из конструктивных соображений и исходя из размеров пластин, предназначающихся для изготовления блоков (модулей).

Все размеры других узлов отстойника (ширина резервуара отстойника, его строительная глубина и т.д.) назначаются из конструктивных соображений.

За расчетные параметры тонкослойного отстойника (см. рис. 4) следует принимать длину пластин в блоке Lbi и длину расположения тонкослойных блоков (модули) Lb. Величина Lbi определяется так же, как и в предыдущем случае по формуле (18), a Lb - по формуле

Lb = qset /(3,6KetWBbi), (16)

где qset - расход сточных вод на секцию, м³/ч.

Рис. 4. Схема отстойника, оборудованного тонкослойными блоками, работающего по противоточной схеме удаления примесей

а - тяжелых примесей; б - легких примесей (масла, нефтепродукты и т.п.)

Общая длина отстойника определяется по формуле

L = Lb +, (17)

где

- длина зоны определяется из условия формирования потока перед распределением между ярусами.

В этом же объеме происходит выделение крупных механических примесей при этом принимается в интервале 1-1,5 м;

= Lbl sin (90-);

= 0,3 м; = 0,05-0,1 м; = 0,4-0,5 м.

Общая глубина воды в отстойнике Нстр, м, определяется как сумма высот различных зон

Нстр = hм + h2 + h3 +h4+ h5, (18)

Где

h2 = Lbl sin ; (19)

hм0,1 м; h3 = 0,2-0,5 м; h4 = 0,1-0,2 м; h5 = 0,3 м.

Затем определяется удельный объем образующегося осадка Qmud,, м³/ч, назначается способ его удаления в приямок и способ удаления из приямка, а по формуле (37) СНиП 2.04.03-85 рассчитывается его расход.

Реконструкция обычных отстойников в тонкослойные

В случае дополнения горизонтальных отстойников тонкослойными блоками (при необходимости повышения их эффективности или для увеличения производительности), расчетными параметрами являются длина пластин Lbl в блоке (модуле) и расстояние Lb, на котором устанавливаются блоки в отстойнике. Эти величины рассчитываются но формулам (12) и (14). Величина Вbl численно равна ширине секции отстойника (пример 5).

При дополнении тонкослойными блоками вертикальных отстойников, при известных габаритах отстойника Lset и Вset или Dset, заданной крупности задерживаемых частиц U0 расчетной величиной является длина пластин Lbl, которая при заданной высоте яруса hti рассчитывается но формуле (18) или высота яруса hti, рассчитывается по заданной длине пластин по той же формуле.

Производительность отстойника рассчитывается по формуле

; (20)

Fset = Lset Bset или Fset = 0,785Dset ;Hbl = Lbl sin . (21)

Когда производительность отстойника известна и требуется лишь увеличить эффективность очистки Эгр, по лабораторным анализам кинетики отстаивания изучаемой воды определяется гидравлическая крупность частиц. Далее, задаваясь высотой яруса hti, по формуле (20) определяется высота Ны, на которой должны быть расположены тонкослойные элементы, а затем по формуле (20) рассчитывается длина пластины и проверяется по формуле (12) скорость потока в ярусе.

При дополнении существующих радиальных отстойников тонкослойными блоками (модулями) (рис. 6), когда известны геометрические размеры отстойника и его производительность, а требуемая степень очистки задана гидравлической крупностью частиц U0, которые необходимо выделить, расчетными параметрами являются длина пластины в блоке Lbl, высота блока Нbl и число ярусов в блоке nbl.

Величина Lbl, рассчитывается по формуле (12) при заданной высоте яруса hbl.

Высота блока hbl рассчитывается по следующей зависимости:

, (22)



где Kset - коэффициент использования объема, определяется по табл.31 СНиП 2.04.03-85, как для радиальных отстойников; D1 - диаметр расположения блоков,

Рис. 5. Схема радиального отстойника дополненного тонкослойными блоками (модулями)

Затем определяется число ярусов в блоке (модуле)

nti = Hbi/hticos.

1.2 Гидроциклоны

Для расчета и проектирования установок с открытыми гидроциклонами должны быть заданы те же параметры по воде и по загрязнениям, что и для отстойников (см. п. 1.8).

Гидравлическая крупность частиц, которые необходимо выделить для обеспечения требуемого эффекта очистки, определяется при высоте слоя воды, равном 200 мм. Для многоярусных гидроциклонов слой отстаивания должен быть равен высоте яруса.

Основной расчетной величиной открытых гидроциклонов (рис. 6-8) является удельная гидравлическая нагрузка, которая определяется по формуле (38) СНиП 2.04.03-85.

Величину конструктивных параметров (Dhcbcn и т.д.), входящих в расчетные зависимости, следует назначать по табл. 4. Производительность одного аппарата рассчитывается по формуле (41) СНиП 2.04.03-85



.

Исходя из общего количества сточных вод Qw определяется количество рабочих единиц гидроциклонов:

N = QW/Qhc

После назначения диаметра аппарата и определения их количества по табл. 4 определяются основные параметры гидроциклона.

Угол наклона образующей конических диафрагм в открытых гидроциклонах в каждом конкретном случае должен задаваться в зависимости от свойств выделяемого осадка, но не менее 45°. Диафрагмы в открытых гидроциклонах могут быть выполнены как из стали, так и из неметаллических материалов: ткань, пластик и т.д.

В распределительном канале пропорционального водораспределительного устройства многоярусного гидроциклона скорость восходящего потока должна быть не менее 0,4 м/с.

Рис. 6. Схемы открытых гидроциклонов

а - без внутренних вставок; б - с конической диафрагмой; в - с конической диафрагмой и внутренним цилиндром



Рис. 7. Схема многоярусного гидроциклона с центральными выпусками

Рис. 8. Схема многоярусного гидроциклона с периферийным отбором очищенной воды

Таблица 2

На именование конструктивного элемента	Единица измерения	Тип гидроциклона по рис.
		7, а	7, б	7, в	8	9
1	2	3	4	5	6	7
Диаметр аппарата	м	2-10	2-6	2-6	2-6	2-6
Высота цилиндрической части H	доля от Dhc	Dhc	Dhc	Dhc +0,5	-	-
Размер впускного патрубка	"	0,07	0,05	0,05	Определяется по скорости входа
Количество впусков nl	шт.	2	2	2	3	3
Угол конической части	град	60	60	60	60	60
Угол конуса диафрагм	"	-	90	90	90-60	90-60
Диаметр центрального отверстия в диафрагме d1	доля от Dhс	-	0,5	0,5	0,6-1,4 м
Диаметр внутреннего цилиндра D1	то же	-	-	0,88	-	-
Высота внутреннего цилиндра H1	"	-	-	1,0	-	-
Высота водосливной стенки над диафрагмой Н2	м	-	0,5	0,5	0,5	0,5
Диаметр водосливной стенки, D2	в долях от Dhc	Dhc	Dhc +0,2	Dhc +0,2	Dhc +0,2	Dhc +0,2
Диаметр полупогруженной кольцевой перегородки D3	то же	Dhc -0,2	Dhc	Dhc	Dhc	Dhc
Высота ярусов hti	м	-	-	-	0,1-0,25	0,1-0,2
Число ярусов nti	шт.	-	-	-	4-20	4-20
Зазор между корпусом и диафрагмой	м	-	0	0	0,05-0,07	0,1-0,15
Ширина шламоотводящей щели b	"	-	-	-	0,1-0,15	-
Скорость потока на входе в аппарат ubn ,	м/с	0,3-0,5	0,3-0,5	0,3-0,5	0,3-0,4	0,3-0,4
Скорость потока на входе в раструб выпуска u вых	"	-	-	-	0,1	-
Количество выпусков из яруса n3	шт.	-	-	-	3	-

* Над чертой показан размер нижней диафрагмы пары ярусов, под чертой - верхней.

При расположении гидроциклонов над поверхностью земли и удалении осадка под гидравлическим напором, отвод осадка производится с разрывом струн через коническую насадку, присоединенную к шламовому патрубку через задвижку. Диаметр шламовой насадки подбирается при наладке сооружения. Для предупреждения засорения насадки крупными загрязнениями перед ней, но после задвижки, устанавливается камера, в которой располагается решетка, набранная из металлической полоски с прозорами 6-8 мм.

Для равномерного распределения воды между гидроциклонами их водосливные кромки должны располагаться на одной отметке, а на подводящих трубопроводах должны быть установлены водоизмерительные устройства.

Напорные гидроциклоны

Посредством напорных гидроциклонов успешно решаются следующие технологические задачи, осветление сточных вод, например стекольных заводов, автохозяйств (удаление песка, глины и других минеральных компонентов), литейных производств (удаление компонентов формовочной земли), нефтепромыслов (удаление нефтепродуктов и шлама), мясокомбинатов (удаление частиц минерального происхождения) и т.д.

Обогащение твердой фазы стоков (удаление из твердой фазы частиц минерального или органического происхождения, снижающих ценность основного продукта). Например, обогащение твердой фазы сточных вод галтовочных барабанов, в которых содержится ценный карборундовый порошок и отходы процесса шлифовки керамики, с обеспечением повторного использования порошка карборунда в процессе шлифовки.

Для обезвоживания сырых осадков при использовании тисковых центрифуг напорные гидроциклоны надлежит применять для предварительного удаления абразивных частиц твердой фазы осадка, обеспечивающего защиту центрифуг от абразивного износа.

Удаление из известкового молока инертных примесей (частиц песка, необожженного известняка) позволяет повысить надежность работы дозаторов, реакторов, контрольно-измерительной аппаратуры.

Классификация частиц твердой фазы сточных вод: разделение частиц на фракции с различной крупностью. Например, классификация частиц твердой фазы сточных фаз литейных производств с повторным использованием отдельных фракций в технологическом процессе.

Процесс классификации реализуется с использованием нескольких ступеней разделения в напорных гидроциклонах с получением на каждой ступени фракций с определенными размерами частиц.

На очистных сооружениях в напорных гидроциклонах производится сгущение сточных вод и осадков. Учитывая то, что объем сгущенного продукта в напорных гидроциклонах может составлять всего 2,5-10% начального объема обрабатываемой суспензии, технологическая операция сгущения может обеспечить значительную экономию материальных затрат на строительство очистных сооружений и участков обработки осадков. При этом происходит эффективная отмывка минеральных частиц от налипших на них органических загрязнений, например, на очистных сооружениях НПЗ при обработке песка, выгружаемого из песколовки гидроэлеваторами, или при отмывке песчаной загрузки фильтров при ее гидроперегрузке.

В зависимости от расположения напорных гидроциклонов в технологическом процессе и схемы их обвязки могут иметь место четыре гидродинамических режима работы:

при свободном истечении верхнего и нижнего продуктов в атмосферу Рвх = Ра; Ршл = Ра;

при наличии противодавления со стороны сливного трубопровода и свободном истечении шлама Рвх>Ра; Ршл = Ра;

при противодавлении со стороны спинного и шламового трубопроводов Рвх>Ра; Ршл>Ра.

Режимы работы гидроциклонов учитываются при расчете конструктивных и технологических параметров.

Одной из важных особенностей напорных гидроциклонов является сильная корреляция производительности и эффективности разделения суспензий с основными конструктивными и технологическими параметрами аппаратов (рис. 9).

Наибольшие значения коэффициентов корреляции имеют следующие параметры: диаметр цилиндрической части гидроциклона Dhс площадь питающего патрубка Fen, диаметры сливного и шламового патрубков dвx, dшл; высота цилиндрической части Нц, угол конусности конической части , перепад давления в гидроциклоне Р = Рcn-Рсx, концентрации суспензии на входе в гидроциклон Ссn, размеры и плотность частиц твердой фазы суспензии dcpT.

Основные размеры напорного гидроциклона подбираются по данным заводов изготовителей при этом должны учитываться:

диаметр питающего dеn и сливного dех патрубков должны отвечать соотношениям dеn/dex = 0,5-1;den/Dhc = 0,12-0,4;

,

где - толщина стенки сливного патрубка; dшл - диаметр шламового патрубка назначается из соотношения dшл/deх = 0,2-1,0 (для предупреждения засорения шламового патрубка его минимальный диаметр должен в 6-8 раз превышать максимальный размер частиц загрязнений); Нц - высота цилиндрической части для гидроциклонов осветлителей должна приниматься: Нц = (2-4)Dhс, для гидроциклонов сгустителей: Нц = (1-2)Dhс.

Угол конусности конической части следует принимать для гидроциклонов осветлителей 5-15°, для гидроциклонов сгустителей - 20-45.

В зависимости от особенностей решаемых технологических задач могут применяться двух продуктовые (см. рис. 0) и многопродуктовые (рис. 10) напорные гидроциклоны. В последнем случае аппараты имеют несколько сливных трубопроводов, отводящих целевые продукты из различных зон восходящего вихревого потока гидроциклонов. Такие конструкции аппаратов, как правило, применяются при разделении многофазных сред.

Рис. 9. Схема напорного гидроциклона



Рис. 10. Схема трехпродуктовогонапорною гидроциклона

За последние годы в ряде отраслей промышленности широко внедряются мультигидроциклоны - монолитные или сборные блочные конструкции, включающие десятки или сотни единичных напорных гидроциклонов, имеющих единые питающие, сливные и шламовые камеры. Путем создания мультигидроциклонов успешно реализуется возможность промышленного применения высокоэффективных двухпродуктовых и многопродуктовых напорных гидроциклонов с малым диаметром цилиндрической части от 8 до 75 мм.

Для выделения из сточных вод частиц механических загрязнении крупностью = 50-100 мкм (табл. 3) рекомендуются конструкции напорных гидроциклонов малых диаметров, выпускаемых Усолье-Сибирским заводом горного оборудования.

Для выделения из сточных вод мелкодисперсных механических примесей и сгущения осадка - гидроциклоны опытно-экспериментального завода Дзержинского филиала Ленниихиммаш (4).

Таблица 3

Наименование узлов и деталей, технологические параметры	Размеры основных узлов и деталей
	ГЦ-150К*	ГЦ-250К*	ГЦ-360К*	ГЦ-500К*
Внутренний диаметр цилиндрической части Dhc, мм	150	250	350	500
Сечение вкладыша питающего патрубка на входе в гидроциклон bh мм	1545	3065	4040	55140
Диаметр патрубка питающего den, мм	50	80	100	150
Насадок сливной dвx, мм	40	65	90	130
Патрубок сливной dсx, мм	65	100	100	150
Патрубок шламовый dшл, мм	12; 17; 24	17; 24; 34	24; 44; 48	31; 48; 75
Угол конусности конической части град	20	20	20	20
Масса гидроциклона, кг	94	209	344	605
Объемная производительность Qеn, м3/4, при Pen = 0,03-0,25, МПа	12-35	30-85	55-160	98-281
Граничная крупность разделения , мкм	28-95	37-135	44-160	52-240

* ГЦ - сокращенное название гидроциклона; цифры - внутренний диаметр цилиндрической части, мм; буква К - внутренняя поверхность стенок аппарата футерована каменным литьем.

Таблица 4

Наименование узлов и деталей. Технические параметры	Размеры основных узлов и деталей
	Тип гидроциклонов*
	ГН-25	ГН-40	ГН-60	ГН-80	ГНС-100	ГНС-125	ГНС-160	ГНС-200	ГНС-250	ГНС-320	ГНС-400	ГНС-500
Диаметр:	25	40	60	80	100	125	160	200	250	320	400	500
цилиндрической части Dhc, мм
питающего патрубка den, мм	4, 6, 8	6, 8, 12	8, 12, 16	10, 12, 16, 20	12, 16, 20, 25	16, 25, 32, 40	20, 25, 32, 40, 50	25, 32, 40, 50, 60	32, 40, 50, 60, 80	40, 50, 60, 80, 100	50, 60, 60, 100, 125	60, 80, 100, 125, 160
сливного патрубка deх, мм	5, 8, 12	8, 12, 16	12, 16, 20	16, 20, 32	20, 32, 40	25, 32, 40, 50	32, 40, 50, 60	40, 50, 60, 80	50, 60, 80, 100	60, 80, 100, 125	80, 100, 125, 160	100, 125, 160, 200
шламового патрубка dшл, мм	3, 4, 5	4, 5, 6	5, 6, 8	6, 8, 10, 12	8, 10, 12, 16	8, 10, 12, 16	10, 12, 16, 20, 25	12, 16, 20, 25	16, 20, 25, 32, 40	16, 20, 25, 32, 40, 50	20, 25, 32, 40, 50	25, 32, 40, 50, 60
Угол конусности конической части , град	5, 10, 15	5, 10, 15	5, 10, 15, 20	5, 10, 15, 20	10, 15, 20	10, 15, 20	10, 15, 20	10, 15, 20, 30	10, 15, 20, 30	10, 15, 20, 30	15, 20, 30, 45	15, 20, 30, 45
Высота цилиндрической части Нц, мм	25, 50, 75, 100	40, 80, 60, 120, 160	60, 120, 180, 240	80, 160, 240, 320	100, 200, 300, 400	125, 250, 375	160, 320, 480	200, 400, 600	250, 500, 750	320, 500, 750	400, 500, 800	500, 750, 1000
Глубина погружения сливного патрубкаНк, мм	10, 16, 25	16, 25, 32	25, 32, 40	32, 40, 64	40, 64, 80	50, 64, 80, 100	64, 80, 100, 120	80, 100, 120, 160	120, 160, 200	120, 160, 200, 250	160, 200, 250, 320	200, 250, 320, 400
Объемная производительность Qеn приРеn = 0,1 МПа	0,3-1,1	0,6-2,2	1,1-3,7	1,8-6,4	2,7-10,1	4,4-21,1	6,7-31,8	10,2-47,4	16,3-78,7	24,05-117,3	37,67- 180,3	54,6-282
Граничная крупность разделения гр, мкм	2,3-64	2,3-84,9	3,4- 92,9	4,3-103,0	6,1-150	6,6-311	8,9-330,8	10,5-342	12,5-413,3	15,3-685,5	17,5-745,0	20,5-884

* ГН - гидроциклон напорный с монолитными элементами, ГНС - со сборными элементами рабочей камеры.

Гидроциклоны малых диаметров объединяются в батареи и блоки (мультициклоны), что позволяет при обеспечении требуемого эффекта очистки и производительности добиться максимальной компактности установки.

Батарейные гидроциклоны имеют единую систему питания, а также системы сбора верхнего и нижнего продуктов разделения. Батарейный гидроциклон, состоящий из 12 аппаратов Dhc = 75 мм, имеющий производительность 60-70 м³/ч, изготавливает опытно-экспериментальный завод Ленниихиммаш. Материал - нержавеющая сталь.

Аппарат рекомендуется к применению в технологических процессах очистки производственных сточных вод литейных, стекольных и керамических производств и т.д. Опытно-экспериментальный завод Дзержинского филиала Ленниихиммаш изготавливает батарейные гидроциклоны, включающие шесть единичных гидроциклонов Dhc = 125 мм (den = 25 мм; dвх = 35 мм; dшл = 12 мм; = 10). С целью сокращения расхода шлама и повышения надежности работы батареи, единичные гидроциклоны снабжаются автопульсирующими шламовыми патрубками.

Производительность батарейного гидроциклона при давлении питания 0,4 МПа-120 м³/ч. Материал - нержавеющая сталь.

Центральным научно-исследовательским институтом крахмало-паточной промышленности (ЦНИИКПП) разработаны конструкции мультигидроциклонов марки ГБ-2, ГБ-3, ГБ-6, ГБ-7, ГП-8, (табл. 5). Серийное производство аппаратов осуществляет Кореневский опытный завод ЦНИИКПП.

Единичные аппараты изготовляют из пластмасс. Основные геометрические размеры и технологические параметры мультигидроциклонов приведены в табл. 5.

Назначение аппаратов; разделение суспензии картофеле- и кукурузокрахмального производства. В технологии очистки сточных вод мультигидроциклонов ЦНИИКПП рекомендуется применять для механической очистки промышленных стоков, содержащих минеральные частицы размером = 200 мкм и плотностью = 2,7 г/см³.

Таблица 5

Наименование узлов и деталей, технологические параметры	Тип мультигидроциклонов
	ГБ-2*	ГБ-3*	ГБ-6**	ГБ-7**	ГБ-8**
1	2	3	4	5	6
Единичный гидроциклон:
диаметр цилиндрической части Dhc, мм	20	20	20	20	20
размер питающего патрубка dcn, мм	25	25	25	25	25
диаметр сливного патрубка dвх, мм	6	6	6	6	6
диаметр шламового патрубки dшл, мм	3	3	3	3	3
Угол конической части , град	10	10	10	10	10
Число гидроциклонов в выпускаемых, шт	29	48	16	24	48
Давление питания мультигидроциклонов Реn. МПа	0,4-0,5	0,4-0,5	0,4-0,5	0,4-0,5	0,4-0,5
Объемная производительность блока Qвn, м3/ч	15,0	25,0	8,0	15,0	25,0
Габариты блока мультигидроциклонов, мм:
высота	1017	1147	1243	1336	1410
ширина	475	475	374	440	477
длина	475	475	400	400	400
Масса блока мультигидроциклонов. кг	250	290	60	96	133

* Мультигидроциклоны первого выпуска.

** Модернизированная конструкция мультигидроциклонов.

Рис. 11. Кинетика отстаивания сточных вод фасонно-формовочного цеха (Со = 300 мг/л; h = 200 мм)



Для проектирования гидроциклонных установок должны быть заданы те же данные о характеристике сточных вод и механических загрязнений, что и при проектировании других методов механической очистки.

По кривой кинетики отстаивания (рис. 11) по заданному эффекту очистки определяется охватывающая гидравлическая крупность Uо, мм/с:

U0 = h/t, (23)

затем из точки на оси ординат, соответствующей требуемому эффекту очистки, проводится касательная к кривой Э = f(t), из точки касания опускается перпендикулярна ось абсцисс и по найденному времени tгр определяется граничная гидравлическая крупность Uгр задерживаемых частиц, мм/с;

Uгр = h/trц, (24)

по которой по формуле Стокса рассчитывается граничный диаметр задерживаемых при заданном эффекте частиц

. (25)

После определения граничной крупности частиц, которые требуется выделить по табл. 3-5, подбирается диаметр гидроциклона, в котором эти частицы могут быть выделены, назначаются размеры его основных узлов dвn, dвх, dшл, НцНк (см. рис. 9) и назначается давлениеРвп,, под которым исходная вода будет подаваться на гидроциклоны. Затем исходя из заданных размеров гидроциклона рассчитывается граничная крупность разделения, мкм:



. (26)

В случае если рассчитанная крупность гр будет больше крупности, которая соответствует требуемому эффекту очистки, определенной по формуле (26), то подбор гидроциклона необходимо повторить, изменяя его конструктивные размеры и давление на входе. На основании формулы (26) в ГИСИ им. В.В. Куйбышева составлена номограмма, упрощающая определение гр.

После уточнения всех геометрических размеров гидроциклона определяется его производительность. Для гидроциклонов, работающих без противодавления, расчет производительности следует производить по формуле (42) СНиП 2.04.03-85.

Для получения более точных расчетов рекомендуется следующая формула л/с:

. (27)

После определения производительности одного аппарата, исходя из общего количества сточных вод, определяют число рабочих гидроциклонов, назначают общее количество аппаратов и приступают к проектированию гидроциклонной установки в соответствии со СНиП 2.04.03-85.

Потери воды с выделенным осадком, удаляемым через шламовую насадку dшл, л/с, определяются по уравнению

(28)



Для примерного расчета потерь воды с выделяемым осадком следует принимать для гидроциклонов диаметром меньше 100 мм - 0,07-0,08Qen, более 100 мм - 0,04-0,03 Qen.



Глава 2. Расчетная часть

2.1 Расчет отстойников

Задания №1.

Требуется определить гидравлическую крупность частиц для проектирования отстойника при очистке сточных вод прокатного производства.

Исходные данные: расход сточных вод -980 /ч; температура -34 С; расход сточных вод постоянен в течении суток. Исходная концентрация тяжелых механических примесей- 202 мг/л; маслопродуктов- 50-62 мг/л; плотность тяжелых загрязнений- 4,9 г/; маслопродуктов- 0,85 г/.

В очищенной воде содержание тяжелых примесей не должно превышать 60 мг/л, маслопродуктов - 25 мг/л.

В проекте принимаются отстойники с рабочей глубиной отстаивания =1.0 м.

Определение расчетной гидравлической крупности, исходя из заданных параметров, производится в следующем порядке:

1. По заданным величинам концентраций механических примесей в исходной и осветленной воде определяем требуемый эффект очистки :

=100(202-60)/202=70,29%

2. По кривым кинетики отстаивания определяется продолжительность отстаивания =13.5мин (810с); =17,5мин (1050с), при которых в слоях воды =200мм и =500мм достигается требуемый эффект;

3. После этого определяется показатель степени :

=(lq 1050- lq 810)/(lq 500 - lq 200)=0.3;



4. Затем определяется гидравлическая крупность частиц взвесей, которые должны быть выделены в отстойнике.

=

==0.47 мм/с

Поскольку температура сточных вод, поступающих на отстойник, -34 С, требуется внести поправку:

=0.47*1.005/0.801=0,58 мм/с

Таким образом, отстойники, принятые как сооружения для механической очистки сточных вод железнодорожных производств, должны рассчитываться на задержание частиц гидравлической крупностью 0,58 мм/с.

Задание №2.

Требуется рассчитать отстойник с вращающимися сборно-распределительным устройством для очистки сточных вод вагоноремонтного депо, который должен обеспечивать 60%-ное задержание механических загрязнений.

Исходные данные: исходная концентрация загрязняющих веществ в сточных водах 200 мг/л; расчетная температура воды сточных вод составляет 22 С; плотность осадка 1,9 г/.

Задаемся диаметром отстойника =30 м, в котором высота отстаивания =1,5 м.

СНиП 2.04.03-85 определяется гидравлическая крупность частиц, которые требуется выделить для обеспечения заданного эффекта. СНиП 2.04.03-85 определяется значения =0,5; =970 с и =0,275.

СНиП 2.04.03-85 назначается значение коэффициента использования объема=0,85. Определяем скорость:

=(1000*0,85*1)/=0,75мм/с.

Внесение поправки на температуру не требуется, так как при лабораторных определениях кинетики отстаивания температура воды была той же, что в производственных условиях.

По формуле (2) определяется производительность одного отстойника:

=2.8

=2,8*0,85()*0,75=1586,86 м/ч.

По формуле (3) определяется период вращения водораспределительного устройства:

T=

T=1000*1,5*0,85/0,75=1700,3 с = 28,3 мин.

Определив по формуле (4) величину =17,35 и задавшись значениями m= ; = 0,15 и , по формулам (5) и (6), рассчитываем ширину распределительного лотка и высоту водослива по створам:

=0,5;

=0,5*30-0,15=14,85

=m ;

==1,44



=1,24

=1,24=6,10

Исходя из общего количества сточных вод и коэффициента неравномерности рассчитывается количество отстойников, а по формуле СНиП 2.04.03-85 определяется количество образующегося осадка и принимается способ его удаления:

=

==1.92.

2.2 Расчет гидроциклонов

Задание №1.

Требуется рассчитать открытый гидроциклон для очистки сточных вод, образующихся при мойке грузовых автомобилей.

Исходные данные: расход сточных вод составляет 45 м/ч. Гидроциклон применяется на первой ступени очистки и должен задерживать частицы гидравлической крупностью 0,4 мм/с.

Для расчета принимаем открытый гидроциклон с конической диафрагмой и внутренним цилиндром.

По формуле (1) СНиП 2.04.03-85 рассчитываем удельную гидравлическую нагрузку на гидроциклон:

=3.6



=3.6*1.98*0.4=2.85/().

Определяем общую площадь зеркала воды в гидроциклонах:

=45/2.85=15.7

Задавшись диаметром гидроциклона =3м, рассчитываем их количество N, шт.:

N=15,7/*7,065=1,2

Принимаем три гидроциклона диаметром =3м.

Рассчитываем все конструктивные размеры гидроциклона с конической диафрагмой и внутренним цилиндром: высота цилиндрической части, =3м; диаметр впускного патрубка =150мм; количество патрубков n=2; угол конической части a=60; угол конуса диафрагм ?=90; диаметр центрального отверстия в диафрагме =1,5м; диаметр внутреннего цилиндра =2,64м; высота внутреннего цилиндра =3м; высота водосливной стенки =0,6м; диаметр водосливной стенки =3,2м; диаметр водопогруженного щита =3м.

Выбираем материал для изготовления гидроциклона.

При решении о применении железобетона для выполнения корпуса аппарата в проекте обязательно должно быть оговорено непременное применение опалубки, позволяющей получить гладкую внутреннюю поверхность в аппарате.

Далее с учетом п.6.89 СНиП 2.04.03-85 приступают к проектированию схемы гидроциклонной установки.

Задание №2.

Требуется запроектировать установку с многоярусными гидроциклонами для очистки сточных вод цеха среднесортного проката.

Исходные данные: расход сточных вод 1570/ч. Расход воды практически постоянен в течении суток. Температура воды в течении года изменяется в пределах 16-27 С. Концентрация взвесей в исходной воде составляет 243 мг/л, масла 53мг/л. В очищенной воде содержание тяжелых примесей не должно превышать 60 мг/л, масел 25 мг/л. По данным анализа кривых кинетик отстаивания сточных вод при температуре 20 С в слое h=200мм, требуемая степень очистки обеспечивается при задержании частиц тяжелых примесей крупностью 0,3 мм/с и 0,5мм/с - легче воды, поэтому за расчетную применяется 0,3 мм/с. Принимаем многоярусный гидроциклон с центральными выпусками.

Расчет производится в следующем порядке.

Задаемся диаметром гидроциклона = 5,1 м. Рассчитываем удельную гидравлическую нагрузку, приходящуюся на один ярус гидроциклона:

=

=3.6*0.75*0.3=0.7

Зная диаметр аппарата =5,1 м), определим расход воды, который может подаваться на один ярус:

=0,785**0,75=13,73 /ч.

Определяем количество ярусов:

=1200/13,73 =88 шт.

Задавшись количеством ярусов в гидроциклоне n=15шт., определяем количество рабочих аппаратов:

N=88/15=6 шт.



Список использованных источников

1. Н.Н. Михеев, Водохозяйственная политика РФ и пути её реализации, статья, ВСТ №5, - 2000

2. Лапицкая М.П., Зуева Л.И., Балаескул Н.М., Кулешова Л.В. Очистка сточных вод. - Минск: Высшая школа, 1983. - 256 с.

3. Яковлев С.В., Корелин Я.А., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. Очистка производственных сточных вод. - М.: Стройиздат, 1985. - 336 с.

Размещено на Allbest.ru

...