Выбор и обоснование технологии и оборудования очистки шахтных вод шахты им. Орджоникидзе для ее повторного использования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Природоохранная деятельность»

Курсовой проект по дисциплине:

"Проектирование очистных сооружений"

ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ ОЧИСТКИ ШАХТНЫХ ВОД ШАХТЫ ИМ. ОРДЖОНИКИДЗЕ ДЛЯ ЕЕ ПОВТОРНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Д 7.040106.48.03.748 КП

Руководитель: Завьялова Е.Л.

Разработал: ст. гр. ЭГТ-14

Сидорова Анастасия Сергеевна

Донецк 2014



Исходные данные

1. Приток вод - 5600 м3/сут

2. Показатели качества вод:

- среднее содержание взвешенных веществ - 330 г/м3

- нефтепродукты - 0,35 г/м3

- процентное содержание - 21%

3. Ионный состав вод: = 200 г/м3; = 37 г/ = 240 г/ м3; = 240 г/ м3; = 460 г/ м3.



Календарный план

№ п/п	Название этапа	Срок выполнения этапа
1	Выдача курсового проекта и утверждение его темы	1.11
2	Общие сведения о шахте. Повторное использование шахтных вод. Обоснование и выбор технологической схемы очистки шахтных вод.	3.11 18.11
3	Технологические расчеты сооружений. Подбор оборудования.	20.11 19.12
4	Оформление пояснительной записки	20.12 29.12
5	Представление курсового проекта преподавателю для проверки	5.01
6	Защита курсового проекта	16.01 25.01



Реферат

Объектом исследования является водное хозяйство шахты им. Орджоникидзе.

Предмет исследования - технологии повторного использования шахтных вод в условиях шахты им. Орджоникидзе.

Методы исследования - метод инженерного анализа, технико-экономических расчетов.

Цель работы - разработка проекта очистки шахтных вод для ее повторного использования в условиях шахты им. Орджоникидзе.

Указаны общие сведения о шахте. Рассмотрены направления повторного использования шахтных вод. Обоснована и выбрана технологическая схема очистки шахтных вод. Сделаны технологические расчеты сооружений. Подобрано оборудование.

Шахтная вода, повторное использование, приток, оборудование, технологическая схема.



Содержание

Введение

1. Общие сведения о шахте

2. Повторное использование шахтной воды

2.1 Использование шахтной воды для пылеподавления

2.2 Использование шахтной воды для котельной

2.3 Использования шахтной воды для полива

3. Выбор и обоснование технологической схемы очистки шахтной воды для повторного использования

3.1 Обоснование выбора технологического решения

3.2 Выбор технологической схемы очистки шахтных вод

4. Технологические расчеты очистных сооружений

4.1 Усреднение шахтной воды

4.2 Предварительное осветление шахтной воды

4.3 Первая ступень осветления шахтной воды

4.4 Реагентное умягчение шахтной воды

4.5 Реагентное хозяйство

4.6 Расчет осадкоуплотнителя и шламонакопителя

4.7 Балансовая схема потоков воды, реагентов, осадков

Заключение

Список использованных источников



Введение

Шахтные воды -- воды, поступающие в подземные горные выработки из подрабатываемых водоносных горизонтов, поверхностных водотоков (водоёмов) и дренажных выработок. Шахтные воды оказывают отрицательное влияние на технику и технологию ведения горных работ и ухудшают качество добываемого полезного ископаемого. Обычно шахтные воды характеризуются механическим, химическим, бактериальным загрязнением, а на глубоких шахтах также и высокой минерализацией (иногда свыше 70 г/л).

Шахтные воды отличаются большим разнообразием химического состава. Загрязнения шахтных вод делятся на минеральные, органические и бактериальные. К минеральным загрязнениям относятся песчаные и глинистые частицы, минеральные включения углей (кварц, пирит, карбонаты), инертная пыль, а также содержащиеся в шахтных водах растворенные соли, щелочи и кислоты. Преобладающими ионами являются кальций, магний, натрий, хлориды, сульфаты, гидрокарбонаты, карбонаты.

Содержание растворенных солей в шахтных водах изменяется в значительных пределах (50-5000мг/л и более). В зависимости от солесодержания воды классифицируют на пресные, слабосолоноватые, солоноватые, сильносолоноватые, соленые, сильносоленые, рассолы. По фазово-дисперсному состоянию загрязнения шахтных вод угольных месторождений можно подразделить на взвешенные вещества, коллоидные частицы, молекулярные и ионные растворы. Содержание взвешенных веществ в шахтной воде зависит от горно-геологических и технологических условий выработки и изменяется в широких пределах. Химический состав вод прежде всего характеризуется минерализацией воды, под которой понимают выраженную в мг/л или г/кг (в случаях более одного грамма на килограмм) сумму всех минерализованных веществ, определенных при анализе. Минерализация шахтных вод изменяется в очень широких пределах как по содержанию солей, так и по их количественному составу (последнее даже в пределах одной шахты). Однако каждому угольному бассейну присуща своя минерализация шахтной воды.

Объектом исследования является водное хозяйство шахты им. Орджоникидзе.

Предмет исследования - технологии повторного использования шахтных вод в условиях шахты им. Орджоникидзе.

Методы исследования - метод инженерного анализа, технико-экономических расчетов.

Цель работы - разработка проекта очистки шахтных вод для ее повторного использования в условиях шахты им. Орджоникидзе.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1) указать общие сведения о шахте

2) рассмотреть направления повторного использования шахтных вод

3) обосновать и выбрать технологическую схему очистки шахтных вод

4) сделать технологические расчеты сооружений

5) подобрать оборудование.

1. Общие сведения о шахте

Шахта имени Орджоникидзе -- железорудная шахта в г. Кривой Рог, Днепропетровская область, Украина. Входила в состав рудоуправления им. Ленинапроизводственного объединения «Кривбассруда». В настоящее время входит в состав ОАО «ЦГОК» группы Метинвест.

Первый шурф на территории шахты был пройден в 1906 году. В 30-ые годы началось техническое переоснащение шахты, которая с 1933 года приняла имя легендарного наркома. В 80-х годах шахта имени Орджоникидзе, продолжая добывать богатую руду, перешла на добычу магнетитовых кварцитов.

В 1999 году шахта им. Орджоникидзе отошла ОАО «Центральный горно-обогатительный комбинат». В 2001 году работы на шахте прекратились и возобновились только в мае 2004 года.

В настоящее время шахтой им. Орджоникидзе разрабатываются запасы неокисленных магнетитовых кварцитов залежи «Южная-Магнетитовая» (гор. 527м). Годовая производительность шахты составляет 1600 т. тонн магнетитовых железистых кварцитов в год. Применяется этажно-камерный способ добычи с оставлением целиков между камерами.

2. Повторное использование шахтной воды

Шахтные воды могут быть внутренним источником производственно-хозяйственной деятельности горнодобывающих предприятий, как в наземных, так и подземных условиях. Они связаны с потреблением воды технической (Т) и питьевой (П) и реализуются с помощью прямоточных (Пр) и оборотных систем (Об). Эти две системы характеризуются следующими основными направлениями использования воды:

Пылеподавление П, Т-Пр

Пожаротушение П, Пр

Гидрозакладка Т-Об, ПР

Дегазация Т-Об

Конденсация воздуха Т-Об, ПР

Производство тепловой энергии Т-Об, ПР

Производство сжатого воздуха Т-Об

Профилактика заиливания Т-Пр

Технологические нужды при гидравлической добыче угля Т-Об

Обслуживание транспортно-дорожных механизмов Т-Пр

В наземных условиях основными потребителями воды являются обогатительные фабрики с мокрыми методами обогащения. Кроме того вода используется для производства сжатого воздуха, тепловой энергии, обслуживание транспортно-дорожных механизмов, тушение горящих породных отвалов, на технологические нужды механических цехов. Процессы мокрого обогащения, производство тепловой энергии и сжатого воздуха осуществляются с помощью систем оборотного водоснабжения. Системы водопотребления других процессов являются прямоточными.

В подземных условиях, в основном, вода технического качества, используется на дегазацию горного массива, предотвращения внезапного выброса угля и газа, профилактика заиливания и гидрозакладка выработанного пространства, гидродобыча угля и тушение открытого пожара. Питьевую воду используют только для пылеподавления и тушения пожаров. Вода для пылеподавления и профилактики заиливания расходуется безвозвратно (прямоточное водопотребление). Вода для гидродобычи и дегазации является оборотной. В других случаях могут использоваться как прямоточное, так и оборотное водопотребление.

Общие требования, предъявляемые к воде, которая используется в технических нуждах, сводятся к следующему:

- должна быть безвредна для работающего персонала;

- не иметь негативные органолептические свойства;

- не вызывать коррозии оборудования, аппаратуры, трубопроводов, сооружений;

- не вызывать солевых отложений;

- не снижать технико-экономических показателей производственного процесса и не создавать аварийных режимов.

2.1 Использование шахтной воды для пылеподавления

Общие требования, которые предъявляются к воде, используемой для пылеподавления, характеризуется следующими показателями:

- содержание взвешенных веществ <20 мг/л;

- солесодержание <1000 мг/л;

- общая жесткость <2,0 мг-экв/л;

- щелочность 0,5-6,5 мг-экв/л.

2.2 Использование шахтной воды для котельной

Водный режим котельной должен обеспечивать работу котла и тракта питательной водой без повреждения их конструкций вследствие отложений накипи, шлама или коррозии, без повышения относительной щелочности до опасных пределов при условии обеспечения получения пары соответствующего качества.

Для пополнения оборотных систем котлоагрегатов вода должна отвечать следующим требованиям:

Температура, °С - 5-25;

Взвешенные частицы, мг/л - 20;

Эфирорастворимые вещества, мг/л - 3-5;

Запах, баллы - 3;

Растворенный кислород, мг/л - 0,03-0,1;

Показатель, рН - более 8,5;

Жесткость общая, мг-экв/л - 0,02-0,5;

Железо, мг/л - 0,2.

2.3 Использования шахтной воды для полива

По данным ДонУГИ шахтные воды являются потенциальным источником для орошения сельскохозяйственных угодий, но их пригодность зависит от химических свойств воды, а также от особенностей почв, климатических условий региона, глубины залегания грунтовых вод,

биологических особенностей посевных культур. При орошении водой, которая содержит повышенную минерализацию, могут происходить процессы засаливания почв, снижение роста и развития растений.

Общие требования, которые предъявляются к воде, используемой для ирригации, характеризуется следующими показателями:

- содержание взвешенных веществ <20 мг/л;

- солесодержание <2000 мг/л;

- содержание нефтепродуктов <0,1 мг/л.

- общая жесткость <7 мг-экв/л.



3. Выбор и обоснование технологической схемы очистки шахтной воды для повторного использования

3.1 Обоснование выбора технологического решения

На шахте «им. Орджоникидзе» основными загрязнителями шахтных вод являются взвешенные вещества, представленные частицами угля, сланца и вмещающих пород. Они находятся в воде в виде грубодисперсных взвесей. Органические загрязнения представлены нефтепродуктами, содержание которых - 0,35 мг/л. Среднее содержание взвешенных веществ в шахтной воде - 330 мг/л. шахтный реагентный шламонакопитель

Суточный приток горных вод в шахту составляет 5600 м3/сут.

Показатели качества шахтных вод:

- среднее содержание взвешенных веществ - 330 г/м3

- нефтепродукты - 0,35 г/м3

- процентное содержание - 21%

Для выбора технологической схемы очистки шахтных вод, рассчитаем химический состав сточной воды по видовым весовым концентрациям ионов. Полный химический расчет представлен в таблице 3.1.

Таблица 3.1 -Расчет химического состава шахтной воды

Наименование показателя	Един. измер.	Формула для определения	Результат
1. Общая жесткость	мг-|екв/дм3	Жз = Ca2+/ 20 + Mg2+/ 12,5 =200/20+ +37/12,5	12,96
2. Щелочность	мг-|екв/дм3	Ло = HCO3-| / 61=240/61	3,93
3. Некарбонатная жесткость	мг-|екв/дм3	Жнк = Жз - Ло= 12,96-3,93	9,03
Содержание ионов HCO3-, SO42-, Cl-, Na+ + K+	мг-|екв/дм3 г / м3	HCO3-| / 61 =240/61 SO42-| / 48 =240/48 Cl-| / 35,5 =460/35,5 Na++ K+= HCO3-/61 + SO42-/48 + Cl-/35,5 - Жз = 3,03+5+12,96-12,96 25 (Na+| + K+| ) =25*8,93	3,93 5 12,96 8,93 223,25
5. Общее солесодержание	г / м3|	P = Ca2+ | + Mg2+| + Na+ | + K+| + + HCO3-| + SO42-| + Cl-| = 200+37+223,25+240+240+460	1400
6. Содержание CO2 в шахтной воде		pH	7,1
7. Диаграмма ионного состава шахтной воды
8. pH шахтной воды	мг / л мг- моль/л	По номограмме рис 2 прил 5 СНиП CO2 / 44	37 0,84
9. рН равновесное		pHs - по п 1 прил 5 СНиП [1]	5,7
10. Индекс насыщения		J = pH - pHs Вода не агрессивная	1,4
11.Суммарное содержание взвешенных веществ в воде	г / м3	Свх	330

Расчет изменения химического состава после умягчения:

1) добавляем извести столько, сколько в воде : +

2) добавляем извести столько, сколько в воде стало : +Н2О

3) и образуют , что выпадает в осадок

4) добавляем извести сколько в воде : + Мg(ОН)2.

Соды добавляем сколько в воде и сколько извести: +

Доза соды составляет: 1+9,03 = 10,03*53 =531,59 г/м3

Доза извести составляет: 0,5+0,84+4,77+2,96 =9,07*28 =254 г/м3

5) рассчитываем общее солесодержание после умягчения

Р = ( + )25 + ()48 + (35,5 = 449 + 240 + 460,08 = 1149 г/м3

Для того чтобы выбрать оптимальный метод очистки сточных вод необходимо сделать сравнение показателей начальной, умягченной и осветленной воды по требованиям потребителей по форме в таблице. В таблице 3.2 приведены данные состава начальной воды, гипотетического состава после механической очистки (отстаивания и фильтрования) и требования потребителей к очищенной воде с целью ее дальнейшего использования.

Таблица 3.2 - Сравнение показателей качества шахтной воды

Тип воды	Расход. м3/сут	Содержание взвеси мг/л	Солесодержание мг/л	Нефтепродукты, мг/л	Жесткость общая, мг-экв/л	Ж карбонатная, мг-экв/л	Щелочность, мг-экв/л	Сульфаты, мг/л	Хлориды, мг/л
Исходная (от водоотлива)	5600	330	1400	0,35	12,96	9,03	3,93	240	460
Осветленная (после 1 ступени)	5600	<20	1400	<0,3	12,96	9,03	3,93	240	460
Умягченная	700	<20	1149	<0,3	1,2	0,2	1	240	460
Фильтрованная	700	5-7	<500	<0,3	0,03	0,01	0,02	240	460
Требования потребителей при повторном использовании
Для котельной	500	<20	<500	-	<0,02-0,5	-	-	-	-
Пылеподавление	200	<20-25	<1000	<10-20	<7	-	-	-	-
Для полива	4900	<20	1500	<0,3	-	-	-	-	-

3.2 Выбор технологической схемы очистки шахтных вод

Поступающая с шахты вода загрязнена разной степени взвешенными и коллоидными веществами, растворенными минеральными соединениями (солями), бактериальными примесями, и поэтому, как правило, она не может быть полностью использована в народном хозяйстве или сброшена в водный объект без предварительной очистки.

Для очищения от взвешенных веществ и для обеззараживания шахтной воды с целью дальнейшего ее использования в производственных нуждах шахты, а также для предотвращения загрязнения водоемов в случае сброса лишнего объема воды, необходимо принять схему очистки шахтной воды ГП шахты им. Орджоникидзе.

В соответствии с химическим составом воды шахты, а также в соответствии с требованиями к качеству воды для ее повторного использования технологическая схема очистки воды должна содержать следующие этапы:

- очищение от крупнодисперсных частиц с гидравлической крупностью U_o = 3,0... 5,5 мм/с, с помощью открытых гидроциклонов;

- очищение от мелкодисперсных частиц с гидравлической крупностью U_o = 0,25... 1,0 мм/с, с использованием реагентной обработки и тонкослойных отстойников.

- снижение кальциевой и магниевой жесткости воды с помощью осветлителя ВТИ.

Так как режим работы шахтного водоотлива неравномерный, то для равномерной работы очистных сооружений в начале схемы предусмотрен резервуар-усреднитель, из которого вода насосами подается на очищение равномерном режиме. [1]

Поскольку около 20% взвешенных частиц представлены грубодисперсными угольными частицами, с крупностью более 1мм, то для их удаления используем открытый гидроциклон. Вода в эти аппараты подается по тангенциальному патрубку, который присоединен внизу цилиндрической части корпуса, за счет этого создается восходящий спиральный поток. Частички суспензии под действием поля центробежных сил отбрасываются к стенкам корпуса, а под действием сил тяжести спадает в коническую зону накопления осадка. Осветленная вода собирается в верхней части кольцевым водозаборным желобом. Плотный осадок, который состоит из угольных частиц, с открытого гидроциклона периодически удаляется под гидростатическим давлением путем открытия затвора в кузов самосвала и отправляется на угольный склад.

Тонкодисперсные частицы суспензии для удаления из шахтной воды требуют предварительного укрупнения, поэтому предусматриваем обработку шахтной воды, которая очищается, катионным флокулянтом (флокатоном). Для смешивания раствора флокулянта с обработанной шахтной водой после открытого гидроциклона на трубе устанавливается шайбовый узел (узел введения реагента).

После смешивания с реагентом вода поступает в дырчатую трубу тонкослойного отстойника, расположенную на дне лотка - камеры образования хлопьев. Эта труба разделяет начальную воду по длине секции отстойника. В вихревой камере образования хлопьев в восходящем потоке образуются хлопья, которые поднимаются вверх и оседают в тонкослойных каналах и сползают на полку в зону накопления осадка, расположенную под лотком камеры. Осветленная вода собирается над тонкослойными модулями дырчатыми трубами и отводится из отстойника. Осадок из зоны накопления периодически под гидростатическим напором по дырчатой трубе при открытой заслонке сбрасывается в лоток промышленной канализации и направляется в сгуститель, а затем в шламонакопитель. Эта технология позволяет повторное использование воды, отделенной от осадка.

Часть воды из резервуара осветленной воды, обрабатывается хлором и далее используется для полива сельскохозяйственных угодий.

Для умягчения применяется реагентный способ с обработкой воды известью и содой. Перед подачей на реагентное умягчение осветленная вода собирается в резервуарах технической (осветленной) воды, откуда насосами подается на пароводяные быстрые водонагреватели, а потом в осветлитель ВТИ.

При умягчении шахтной воды в осветлителе ВТИ подогретая вода сначала поступает в воздухоотделитель. При подогреве воды растворимость газов, которые содержаться в ней, уменьшается и они переходят в газовую фазу- образуются пузырьки воздуха, которые не должны попадать в слой загрузки, так как появится явление флотации.

В воздухоотделителе вода вытекает через раструбы в вертикальном положении, при этом пузырьки воздуха поднимаются на поверхность воды и удаляются в атмосферу, а вода без пузырьков опускается к вершине конического дна воздухоотделителя и по обсадной трубе подается в зону реакции по тангенциальному патрубку. В зоне образуется вертикальный спиральный поток воды, в который вводятся реагенты (коагулянт, известковое молоко, сода). [2]

В зоне реакции образуются хлопья гидроксида магния, кристаллы карбоната кальция и хлопья флокулянта. Выше зоны реакции расположен выпрямитель потока. Для превращения восходящего спирального потока воды в восходящий прямолинейный поток воды. Далее вода разделяется дырчатой перегородкой и проходит взвешенный слой осадка, в котором кристаллы карбоната кальция, хлопья гидроксида магния и флокулянта прилипают к ранее образованным агрегатам и удаляются из воды. Умягченная осветленная вода собирается и поступает в бак частично умягченной воды.

Частично умягченная вода из бака насосом перекачивается в напорный антрацитовый фильтр (мехфильтр), где изымаются микрохлопья суспензии после осветлителя ВТИ. Загрузка мехфильтра промывается насосами водой из резервуаров фильтрованной воды. Промывная вода с осадком отводится в осадкоуплотнитель, накапливается в нем и отводиться в накопитель осадка.

Вода после мехфильтра под оставшимся напором проходит через ионитовый фильтр, в загрузке которого протекает процесс глубокого умягчения за счет обмена ионов кальция и магния из раствора на ионы натрия. Вода, подающаяся в котельную, не должна содержать растворенного кислорода, поэтому подвергается вакуумной деаэрации. Процесс удаления кислорода протекает в вакуумном деаэраторе с насадкой из колец Рашига. Вакуум обеспечивается с помощью вакуум-насоса, отбор деаэрированной воды осуществляется с помощью эжектора в бак деаэрированной воды. Из этого бака с помощью центробежного насоса вода, которая соответствует всем требованиям, подается в котельную.

Для обеззараживания очищенной шахтной воды она обрабатывается хлором. Далее осветленная и умягченная вода делится на потока: для пылеподавления и котельной.



4. Технологические расчеты очистных сооружений

4.1 Усреднение шахтной воды

Так как режим работы шахтного водоотлива неравномерный, то для равномерной работы очистных сооружений в начале схемы предусмотрен резервуар-усреднитель, из которого вода насосами подается на очищение равномерном режиме. В усриднителе не должны выпадать грубые суспензии, поэтому часть откачиваемой воды подается на смачивание осадка. [3]. В качестве усреднителя рекомендуется использовать секции имеющегося в наличии шахтного отстойника с известными размерами длина- L, м; ширина- b, м; глубина-h, м. Расчет усреднителя представлен в таблице 4.1, расчетная схема на рис. 4.1.

Таблица 4.1- Расчет усреднителя шахтных вод

Наименование показателя	Ед. изм.	Формула для определения	Результат
1. Тип и количество секций		Шахтный отстойник, n =	2
2. Размеры секции усреднителя	.м	Шахтный отстойник, n =2	900
3. Объем усреднителя	м3	L x b x h	1800
4. Продолжительность усреднения	.час	W = n L b h =2•27•3•5 Не менее 3ч	3,5
5. Способ взмучивания		Циркуляция от насоса по донным дырчатым трубам

4.2 Предварительное осветление шахтной воды

Поскольку около 20% взвешенных частиц представлены грубодисперсными угольными частицами, с крупностью более 1мм, то для их удаления используем открытый гидроциклон. Вода в эти аппараты подается по тангенциальному патрубку, который присоединен внизу цилиндрической части корпуса, за счет этого создается восходящий спиральный поток.

Частички суспензии под действием поля центробежных сил отбрасываются к стенкам корпуса, а под действием сил тяжести спадает в коническую зону накопления осадка. Осветленная вода собирается в верхней части кольцевым водозаборным желобом. Плотный осадок, который состоит из угольных частиц, с открытого гидроциклона периодически удаляется под гидростатическим давлением путем открытия затвора в кузов самосвала и отправляется на угольный склад.

Таблица 4.2 - Расчет открытых гидроциклонов

Наименование показателя	Един. измер.	Формула для определения	Результат
1	2	3	4
1. Количество ОГЦ	шт.	N = 2 ; 4	2
2. Расход воды на один ОГЦ	м3/ час	Q1 = Q / N =233,3/2	116,65
3. Минимальная гидравлическая крупность задерживаемой взвеси	мм / с	Umin = 4 - 6	4
4. Удельный расход воды	м3/ час м2	q = 4.32 Umin =4,32•4=21,6	17,28
5. Площадь одного аппарата	м2	F = Q1 / q =116,7/17,28	6,8
6. Диаметр ОГЦ	.м	D = 4 F / =v4•6,8/3,14 D 3.5	2,9
7. Высота цилиндрической части	.м	Hц = D=3,1	3,1
8. Высота конической части	.м	Hk = 0.5 D tg 600 =0,5•2,9• 1,73	2,5
9. Объем конической части	м3	Wk = D2 Hk / 3 =3,14•2,9*2,9•2,5/3	22
10. Диаметр впускного патрубка	м	d = 0,1 D = 0,1•2,9=0,29 Принимаем 300	300
11. Плотность осадка	т / м3	= 1,6	1,6
12. Процентное содержание взвеси крупнее 1 мм	%	Р из задания	21
13. Объем осадка, выпадающего за один час	м3/ час	W1 = P Cвх Q1 / 106 = 21•330•116,65/1,6•106	0,5
14. Периодичность удаления осадка	.час	= Wk / W1 =22/0,5	44

Рис 4.1 Открытый гидроциклон

4.3 Первая ступень осветления шахтной воды

Тонкодисперсные частицы суспензии для удаления для удаления из шахтной воды требуют предварительного укрупнения, поэтому предусматриваем обработку шахтной воды, которая очищается, катионным флокулянтом (флокатоном). Для смешивания раствора флокулянта с обработанной шахтной водой после открытого гидроциклона на трубе устанавливается шайбовый узел 4 (узел введения реагента). [4] Расчет шайбового узла представлен в таблице 4.3, расчетная схема на рис. 4.2.

Таблица 4.3 Расчет шайбового узла ввода реагента

Наименование показателя	Ед. изм.	Формула для определения	Результат
1. Принятое количество	шт.		2
2. Расход на одну шайбу	л / с	Q1 = Q / 2 =64/2	32
3. Диаметр трубопровода	м	D по таблицах Шевелева по Q1 (	200
4. Скорость течения воды в трубе	м / с	V по таблицах Шевелева по Q1	0,93
5. Нормативная величина потерь напора в шайбе	м	h = 0.3	0,3
6. Скорость течения в шайбе	м / с	V2 = v V2 + 2g h =v0,864+2•9,8•0,3	2,597
7. Диаметр отверстия в шайбе	м	d = v 4Q1 / 1000 р V2 =v4•32/1000•3,14•2,597	0,125

Рис. 4.2 - Шайбовый узел ввода реагента: 1 - трубка ввода реагента, 2- сальниковое уплотнение, 3- фланцевое соединение, 4- шайба.

Для первой степени осветления шахтной воды используют тонкослойные отстойники. Вода после смешивания с реагентом поступает в дырчатую трубу тонкослойного отстойника, расположенную на дне лотка - камеры хлопьеобразования. Эта труба распределяет исходную воду по длине секции отстойника. В вихревой камере хлопьеобразования в восходящем потоке образуются хлопья, которые поднимаются вверх, осаждаются в тонкослойных каналах и сползают по полкам в зону накопления осадка, расположенную под лотком камеры. Осветленная вода собирается над тонкослойными модулями дырчатыми трубами и отводится из отстойника.

Осадок из зоны накопления периодически под гидростатическим напором по дырчатой трубе при открытой задвижке сбрасывается в лоток промышленной канализации и направляется в сгустители. Расчет тонкослойного отстойника представлен в табл. 4.4, схема на рис. 4.3.



Таблица 4.4 - Расчет тонкослойных отстойников конструкции ДонУГИ

Наименование показателя или элемента	Ед. изм.	Формула для определения	Результат
1	2	3	4
Габариты в плане
1. Общий расход воды на все отстойники	м3/час	Q	233,3
2. Удельная гидравлическая нагрузка	м3/ч м2 q	3,0 3,5 для маломутных вод 3,6 4,5 для среднемутных вод 4,6 5,5 для мутных вод	4,7
3. Общая площадь отстойников	м2	F = Q/ q =233,3/4,7	49,6
4. Ширина одной секции	м	B = 3	3
5. Общая длина отстойников	м	L = F/B =49,6/3	16,5
6. Длина одной секции	м	l = 6…12	8
7. Количество секций	шт.	N = L / l = 24/12=2 (не менше 2)	2
Расчет тонкослойных элементов
8. Угол наклона пластин	град		60
9. Минимальная гидравлическая крупность задерживаемых частиц взвесей	мм/сек U	0,35 0,45 для маломутных вод 0,45 0,5 для среднемутных вод 0,5 0,6 для мутных вод	0.5
10. Высота тонкослойного элемента	м	h = 0,02…0,05	0,03
11. Коэффициент стеснения потока сползающим осадком		Kc = 0,7…0,8	0,7
12. Средняя скорость движения воды в канале отстойника	мм/с	.v = 6 8 для маломутных вод v = 7 10 для среднемутных вод v = 9 12 для мутных вод	11
13. Продолжительность отстаивания	с	tо= 1000 h/U соs KC =1000•0,03/0,5• 0,5• 0,7	171,4
14. Величина коэффициента объемного использования		Ки =1,1	1,1
15. Длина тонкослойного элемента	м	lT = Ки v tо /1000 =1,1•11•171,4/1000	2,1
16. Высота тонкослойного блока	м	hT = l T sin =2,1· 0,87	1,8
Расчет вихревой камеры хлопьеобразования
17. Принятая длительность пребывания воды в камере	мин	tх= 6…12	8
18. Объем камеры	м3	W = Q tх /60 N =233,3•8/60•2	15,6
19. Принятый угол между стенками камеры	град	= 50…90	60
1	2	hп = 0,5 (B - 1- 2d1/1000) ctg /2 =0,5(3-1-2•250/1000) ctg30о	1,29
20. Высота призматической части	м	Wп = 0,5 l hп (B - 1 - 2 d1/1000) =0,5•8•1,29*1,5	7,7
21. Объем призматической части	м3	Wв = W - Wп =15,6-7,7	7,9
22. Объем верхней части	м3	hв = Wв / В l	0,45
23. Высота верхней части	м	hк= hп + hв =1,29+0,45	1,74
24. Полная высота камеры	м	tх= 6…12	8
Зона накопления осадка
25. Суточный расход воды	м3/сут	Q	5600
26. Концентрация взвеси в исходной воде	мг/л	Cп = Свх (1-Р / 100)=330(1-21/100) Р - див. ВГЦ	260,7
27. Концентрация взвеси в отстоенной воде	мг/л	Сосв = 15…20	15
28. Принятая длительность периода между чистками отстойника	час	tн = 6, 12, 24, 36, 48…72, 96	6
29. Плотность осадка	г/м3		50000
30. Объем осадка, выпадающий за одни сутки	м3	W = Q (Cп - Сосв ) / =5600•(260,7-15)/50000	27,5
31. Объем зоны накопления осадка	м3	Wн = W tн / 24 =27,5•6/24	6,9
32. Высота зоны накопления осадка	м	hн = Wн / В N l =6,9/3•2*8	0,1
33. Полная высота отстойников	м	H = hн + hк + hт + 0,8 =0,1+1,74+1,8+0,8=4,4	4,4
Труба подвода и распределения расхода исходной воды
34. Расчетный расход одного отстойника	м3/с	q = Q / N =0,064/2	0,032
35. Количество труб	шт	N=1	1
36. Расход на одну трубу	м3/с	q1 = q / n	0,032
37. Скорость воды в трубе	м/с	V = 0,5…0,6	0,6
38. Площадь сечения трубы	м2	f = q1 / V =0,032/•0,6	0,053
39. Диаметр трубы	мм	d1 = 1000 =1000v4•0,053/3,14=250 Принимаем 250	250
40. Коэффициент перфорации трубы		Kп = 0,3...0,4	0,3
41. Общая площадь отверстий на трубе	мм2	f = Kп d12 /4 =0,3•3,14•62500/4	14718,8
42. Диаметр отверстия	мм	d0 25	25
43. Площадь одного отверстия	мм2	f1 = d02 /4 =3,14•252/4	490
44. Количество отверстий на трубе	шт	n0 = f / f1 n =14718,8/490•1	30
45. Шаг отверстий	м	e = l / n0 =8/30=0,3 не более 0,5 м	0,3
Трубы для сбора осветленной воды
46. Расчетный расход	м3/с	q	0,032
47. Количество труб	шт	n	2
48. Расход на одну трубу	м3/с	q1 = q / n =0,032/2	0,016
49. Скорость воды в трубе	м/с	V = 0,6…0,8	0,6
50. Площадь сечения трубы	м2	f =q1 / V =0,016/0,6	0,02
51. Диаметр трубы	мм	d2 = 1000 =1000v4•0,02/3,14=170 Принимаем 175	175
52. Скорость движения воды в отверстиях	м/с	V0 = 1,0	1,0
53.Общая площадь отверстий на трубе	мм2	f = q1 106 / V0 =0,016•106/1	16000
54. Диаметр отверстия	мм	d0 25	25
55. Площадь одного отверстия	мм2	f1 = d02 /4	490
56. Количество отверстий на трубе	шт	n0 = f / f1 n =16000/490	33
Труба для отвода осадка
57. Принятая продолжительность удаления осадка	мин	t = 20...30	25
58. Коэффициент разбавления осадка		Кр = 1,5	1,5
59. Общее количество сбрасываемого осадка	м3	Woc = Wн / N =6,9/2	3,5
60. Расчетный расход осадка из одной секции	м3/с	qо = Kp Woc / 60 t =1,5•3,5/60•25	0,04
61. Количество труб	шт	n=1	1
62. Расход осадка на одну трубу	м3/с	qо1 = qо / n	0,04
63. Скорость осадка в трубе	м/с	V = 1,0	1,0
64. Площадь сечения трубы	м2	f = qо1 / V	0,04
65. Диаметр трубы	мм	d3 = 1000 =1000v4•0,04/3,14=220 Принимаем 250	250
66. Коэффициент перфорации трубы		Kп = 0,5…0,7	0,7
67. Общая площадь отверстий на трубе	мм2	f = Kп d32 /4 =0,7•3,14•2502/4	1373
68. Диаметр отверстия	мм	d0 25	35
69. Площадь одного отверстия	мм2	f1 = d02 /4 =3,14•352/4	1808
70. Количество отверстий на трубе	шт	n0 = f / f1 n =1373/1808	25
71. Шаг отверстий	м	e = l / n0 =8/25 требуется 0,3...0,5м	0,3

Рис. 4.3 - Тонкослойный отстойник ДонУГИ: дырчатая труба для впуска и распределения исходной воды, 2- вихревая камера хлопьеобразования, 3 - тонкослойные модули, 4- дырчатые трубы для сбора осветленной воды, 5- зона накопления осадка, 6- дырчатая труба для выпуска осадка

4.4 Реагентное умягчение шахтной воды

Умягчение может быть частичным до величины остаточной общей жесткости не менее 1…2 г-экв/м³ или глубоким до величины остаточной общей жесткости менее 0,05 г-экв/м³.

В первом случае применяется реагентный метод с обработкой воды известью и (при необходимости) содой. Известковым методом удаляется только карбонатная жесткость, при необходимости снижения некарбонатной жесткости применяется известково-содовый метод. Для улучшения процесса рекомендуется подогрев исходной воды.

При умягчении шахтной воды в осветлителях ВТИ (конструкция Всесоюзного Теплотехнического Института) подогретая вода первоначально поступает в воздухоотделитель. (При подогреве воды растворимость содержащихся в ней газов уменьшается и они переходят в газовую фазу - образуются пузырьки воздуха, которые не должны попадать во взвешенный слой, иначе возникнет явление флотации и пузырьки воздуха будут выносить в осветленную воду частицы взвешенного слоя.).

В воздухоотделителе вода вытекает через раструбы в вертикальном направлении, при этом пузырьки воздуха поднимаются на поверхность воды и удаляются в атмосферу, а вода без пузырьков опускается к вершине конического днища воздухоотделителя и по опускной трубе подается в зону реакции (нижняя коническая часть корпуса) по тангенциальному патрубку. В зоне образуется вертикадьный спиральный поток воды, в который вводятся реагенты (флокулянт, известковое молоко, сода). В зоне реакции образуются хлопья гидроксида магния, кристаллы карбоната кальция и хлопья флокулянта. Выше зоны реакции располагается выпрямитель потока для перевода восходящего спирального движения воды в восходящее прямолинейное. Далее вода рассекается дырчатой перегородкой и проходит взвешенный слой осадка, в котором кристаллы карбоната кальция, хлопья гидроксида магния и флокулянта прилипают к ранее образовавшимся агрегатам и изымаются из воды. Умягченная осветленная вода собирается сверху лотками и поступает в бак частично умягченной воды. [5]

Избыточный осадок из взвешенного слоя отводится через специальные окна в осадкоуплотнитель, накапливается в нем и из вершины конического днища сбрасывается в сгуститель осадка. В осадкоуплотнителе вода, отделенная от осадка, собирается кольцевой дырчатой трубой и также отводится в бак умягченной воды (БУВ).

Расчет осветлителя ВТИ представлен в табл. 4.5, расчетная схема на рис. 4.4.

Таблица 4.5 - Расчет осветлителя ВТИ

Наименование величин	Един. изм.	Расчетная формула	Результат
1. Полезная производительность осветлителя	м3/ч	из балансовой схемы	232
2. Жесткость воды после реагентного умягчения	мг-экв/л	Жум	1,2
3. Жесткость исходной шахтной воды	мг-экв/л	Жпоч з табл.4.1	12,96
4. Содержание взвешенных веществ в воде, поступающей в осветлитель	г/м3	= 20 + (Жпоч - Жзм)28 + 28 СО2 =20+(12,96-1,2)•28+ 28•0,84	372,8
5. Содержание взвешенных веществ в воде, выходящих из осветлителя	г/м3		20
6. Принятая продолжительность уплотнения осадка (период между продувками осветлителя)	ч	Т принимается в пределах от 2 до 12 часов	6
7. Средняя концентрация взвешенных веществ в уплотненном осадке	г/м3	по прил. 9 БНіП [1]	12000
8. Величина продувки осветлителя	%		2,9
9.Расчетный расход воды на осветлитель	м3/ч	q = (1 + P/100) = (1+2,9/100)	239
10. Коэффициент распределения воды		по таблиці 20 БНіП [1]	0,75
11. Скорость восходящего потока	мм/с	- по додатку 10 БНіП [1]	1,1
12. Площадь зоны осветления	м2	239 * 0,75/3,6*1,1	45
13. Площадь осадкоуплотнителя	м2	= 239(1-0,75)/3,6*1,1	15
14.Диаметр осадкоуплотнителя		4,4	4,4
15.Диаметр осветлителя	м	8,7	8,7
16. Скорость движения воды в воздухоотделителе	м/час	Vв=4·q/рD2= 4*239/3,14*	16
17. Диаметр воздухоотделителя	м	19	19
18. Скорость воды в зоне образования хлопьев	м/с	по прил. 10 СНиП [1]	0,008
19. Площадь зоны образования хлопьев	м2	239/3600*0,008	8,3
20.Диаметр зоны образования хлопьев	м	3,3	3,3
21. Расчет верхнего дырчатого днища (верхней распределительной решетки): - скорость воды в отверстиях - площадь отверстий в днище диаметр отверстий число отверстий	м/с мм2 мм шт.	vo = 0,3 =nо = 4 fо /р dо2 =	0,3 221296 13,5 1548
22. Расход осадка	м3/год		6,8

4.5 Реагентное хозяйство

В технологиях осветления и реагентного умягчения для агрегирования примесей воды применяется катионный флокулянт ФЛОКАТОН (ППС). Реагент выпускается в виде гранул и в виде геля, поставляется в полиэтиленовых мешках и контейнерах, хранится на складе в затаренном виде. Из тары флокулянт загружается в растворно-расходный бак, где растворяется и разбавляется осветленной водой, подаваемой из резервуара технической воды.

Рис.4.4 Расчетная схема осветлителя ВТИ: 1 - железобетонный корпус, 2- воронка для впуска исходной воды, 3- воздухоотделитель, 4- сопло тангенциального впуска воды, 5- зона реакции со спиральным потоком, 6- выпрямитель потока, 7- нижнее дырчатое днище, 8- слой взвешенного осадка, 9- верхнее дырчатое днище, 10- кольцевой желоб для сбора умягченной воды, 11- окна для отвода избыточного осадка, 12- осадкоуплотнитель.

Поскольку реагент является плохо растворимым полимером, вначале гранулы набухают в воде, а затем включается механическая мешалка, которая разрывает флоккулы геля на полимерные молекулы. Полученный в результате малоконцентрированный раствор флокулянта дозируется насосом-дозатором в обрабатываемую воду - подается под напором в шайбовый смеситель. [6]. Расчет флокулянтного хозяйства представлен в табл. 4.6, расчетная схема бака флокулянта приведена на рис. 4.5.

Таблица 4.6 - Расчет реагентного хозяйства

Наименование показателя	Ед. изм.	Формула для определения	Результат
1	2	3	4
1. Принятый реагент

Страница:

•  1 
•  2 

курсовая работа "Выбор и обоснование технологии и оборудования очистки шахтных вод шахты им. Орджоникидзе для ее повторного использования" скачать

Подобные документы

• Очистка шахтных вод шахты "Житомирская" ш/у "Комсомольское" ГХК "Октябрьуголь"

  Сооружение для очистки шахтных вод в системах оборотного водоснабжения и повторно-последовательное использование воды. Геологическая и гидрографическая ситуация месторождения. Экологические технологии и оборудование, применяемое на горном предприятии.
  
  дипломная работа [201,4 K], добавлен 07.09.2010
  

• Методы и технологические схемы улучшения качества воды

  Задачи обработки воды и типология примесей. Методы, технологические процессы и сооружения для очистки воды, классификация основных технологических схем. Основные критерии для выбора технологической схемы и состава сооружений для подготовки питьевой воды.
  
  реферат [1,2 M], добавлен 09.03.2011
  

• Обезжелезивание оборотных и шахтных вод

  Обработка кислых железосодержащих шахтных вод. Обезжелезивание возвратного конденсата на ТЭС с барабанными котлами. Очистка дренажной воды на энергоблоках с прямоточными барабанными котлами. Метод Паудекс-очистки и достоинства "Паудекс-фильтров".
  
  реферат [821,5 K], добавлен 09.03.2011
  

• Электрообработка в технологиях очистки воды

  Рассмотрение основных методов промышленной очистки воды. Очищение от загрязнений методом электрокоагуляции. Изучение технологических процессов и конструкции электрокоагуляторов. Расчет производительности устройства и показателей его эксплуатации.
  
  курсовая работа [704,3 K], добавлен 30.06.2014
  

• Автоматизация установок очистки воды

  Обоснование необходимости очистки сточных вод от остаточных нефтепродуктов и механических примесей. Три типоразмера автоматизированных блочных установок для очистки. Качество обработки воды флотационным методом. Схема очистки вод на УПН "Черновское".
  
  курсовая работа [1,7 M], добавлен 07.04.2015
  

• Метод мембранной фильтрации

  Мембранная технология очистки воды. Классификация мембранных процессов. Преимущества использования мембранной фильтрации. Универсальные мембранные системы очистки питьевой воды. Сменные компоненты системы очистки питьевой воды. Процесс изготовления ПКП.
  
  реферат [23,1 K], добавлен 10.02.2011
  

• Проектирование станции улучшения качества воды

  Оценка качества воды в источнике. Обоснование принципиальной технологической схемы процесса очистки воды. Технологические и гидравлические расчеты сооружений проектируемой станции водоподготовки. Пути обеззараживания воды. Зоны санитарной охраны.
  
  курсовая работа [532,4 K], добавлен 02.10.2012
  

• Расчет основного оборудования для схемы очистки воздуха от аммиака

  Общая характеристика проблемы очистки воздуха от аммиака. Использование воды в качестве поглотителя. Описание схемы абсорбционной установки. Рассмотрение основных типов насосов для перемещения капельных жидкостей. Расчет теплообменного аппарата.
  
  курсовая работа [1,1 M], добавлен 27.12.2015
  

• Расчет и проектирование фильтр-пресса для тонкой очистки воды

  Проблемы воды и общий фон развития мембранных технологий. Химический состав воды и золы ячменя. Технологическая сущность фильтрования воды. Описание работы фильтр-пресса и его расчет. Сравнительный анализ основных видов фильтров для очистки воды.
  
  курсовая работа [3,5 M], добавлен 08.05.2010
  

• Разработка технологической схемы очистки промышленных газов

  Расчет необходимой степени очистки промышленных газов и массы веществ. Разработка вариантов схемы и выбор наиболее рациональной. Выбор пылегазоочистного оборудования и сущность механизмов очистки газов. Расчет платы за выбросы загрязняющих веществ.
  
  курсовая работа [965,7 K], добавлен 10.12.2010
  

• Проектирование технологии очистки нефтесодержащих вод

  Разработка технологии очистки сточных вод от гальванического и травильного производств. Расчет технологического оборудования (основных характеристик аппаратов водоочистки) и составление схемы очистки. Проектирование оборудования для обработки осадка.
  
  курсовая работа [255,6 K], добавлен 13.12.2010
  

• Проектирование водоочистной станции производительностью 25,2 тыс.м3

  Определение расчетной производительности станции. Выбор технологической схемы очистки воды для целей водоснабжения. Устройства для приготовления раствора коагулянта и его дозирования. Обеззараживание воды и уничтожение в ней запахов и привкусов.
  
  курсовая работа [824,1 K], добавлен 17.03.2022
  

• АСУ ТП очистки питьевой воды

  Технологический процесс очистки воды, автоматизация определения качества поступившей воды и расчета необходимых химических веществ для ее обеззараживания поэтапно на примере работы предприятия ГУП "ПО Горводоканал". Контроль ввода реагентов в смеситель.
  
  курсовая работа [2,9 M], добавлен 25.05.2012
  

• Конструкции тканевых и рукавных фильтров для очистки от пыли

  Рассмотрение принципа действия, назначения, технологии изготовления, степени надежности и методов очистки тканевых фильтров. Ознакомление с конструкцией, способами регенерации, достоинствами и недостатками использования матерчатых рукавных фильтров.
  
  контрольная работа [21,1 K], добавлен 10.07.2010
  

• Проект участка очистки сточных вод гальванического производства

  Понятие и назначение гальванического покрытия металлов, этапы проведения данного процесса. Характеристика сточных вод, образующихся в результате гальваники, методы их очистки. Выбор оборудования, описание и критерии выбора технологии очистки сточных вод.
  
  курсовая работа [4,9 M], добавлен 24.11.2010
  

• Проектирование станции водоподготовки на промышленном предприятии

  Выбор и обоснование принятой схемы и состава сооружений станции водоподготовки. Расчет изменения качества обработки воды. Проектирование системы оборотного охлаждающего водоснабжения. Расчет реагентного хозяйства для известкования и коагуляции воды.
  
  курсовая работа [317,2 K], добавлен 03.12.2014
  

• Обезжелезивание природных вод

  Характеристика и условия применения реагентных и безреагентных методов обезжелезивания воды. Технологические схемы установок обезжелезивания воды и очистки подземных вод в пласте. Сущность и особенность методов "сухой фильтрации", аэрации и флотации.
  
  реферат [2,0 M], добавлен 09.03.2011
  

• Проектирование отопительной котельной для теплоснабжения

  Расчет тепловых нагрузок отопления вентиляции и ГВС. Сезонная тепловая нагрузка. Расчет круглогодичной нагрузки. Расчет температур сетевой воды. Расчет расходов сетевой воды. Расчет тепловой схемы котельной. Построение тепловой схемы котельной.
  
  дипломная работа [364,5 K], добавлен 03.10.2008
  

• Получение воды очищенной и воды для инъекций в промышленных условиях

  Нормативные документы, регламентирующие производство и контроль качества воды. Типы воды, ее загрязнение и схемы очистки. Системы распределения воды очищенной и воды для инъекций. Контроль систем получения, хранения и распределения, валидация системы.
  
  курсовая работа [2,1 M], добавлен 12.03.2010
  

• Автоматизация системы очистки технических вод полученных в процессе автомойки с разработкой программного обеспечения для микроконтроллера ОВЕН

  Классификация сточных вод и методы их очистки. Основные направления деятельности предприятия "Мосводоканал". Технологическая схема автомойки и процесс фильтрации воды. Структурная схема управления системой очистки воды, операторы программы CoDeSys.
  
  отчет по практике [5,4 M], добавлен 03.06.2014
  

Другие документы, подобные "Выбор и обоснование технологии и оборудования очистки шахтных вод шахты им. Орджоникидзе для ее повторного использования"

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам