Оборотная система водоснабжения предприятия по производству шелковых тканей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В данном курсовом проекте разработана оборотная система водоснабжения предприятия по производству шелковых тканей производительностью по готовому продукту 10т/ сут. Источником водоснабжения является река Москва.

Технологическая схема по водоподготовке включает следующие сооружения, расчеты которых приведены в курсовом проекте:

- озонаторная установка;

- скорые напорные фильтры;

- адсорбер;

- Na- катионитовые фильтры.

Технологическая схема оборотного водоснабжения имеет следующие сооружения:

- волокноуловители;

- микрофильтры;

- нутч- фильтры;

- двухпоточные фильтры;

- адсорберы.

Принята установка для очистки хозяйственно- бытовых сточных вод и производственных сточных вод совместно.

Приведены расчеты складского и реагентного хозяйств.

1. Выбор технологической схемы водоподготовки и состава очистных сооружений

Технологическую схему воды выбираем в зависимости от качества воды в источнике, которая имеет следующие показатели:

Взвешенные вещества 30 мг/л

Цветность 180

Feобщ 1 мг/л

Нефтепродукты 0,5 мг/л

Мутность 800 мг/л

Жесткость 8 мг-экв/л

ПО 40 мг О2/л

ХПК 80 мг О2/л

Фенолы 0,05 мг/л

ПАВ 0,5 мг/л

В соответствии с требованиями ГОСТ 2874-82 воду необходимо чистить от:

нефтепродуктов до 0,05 мг/л, от фенолов до 0,001 мг/л, от взвешенных веществ до 1,5 мг/л, от Feобщ до 0,3 мг/л, от ПАВ до 0,01 мг/л, от цветности до 200, уменьшить ХПК и ПО.

Воду, используемую на технические нужды( окончательное полоскание ткани) необходимо умягчить до 1,5 мг-экв/л.

Анализируя исходные данные и требования к качеству питьевой и технической воде, выбираем следующую схему очистки:

Обезжелезивание озонированием > фильтрование через скорый напорный фильтр > адсорбция > обеззараживание озоном > умягчение через Na- катионитовый фильтр.

Содержащееся в воде железо удаляем предварительным озонированием. Озон окисляет железо, переводя его в форму гидроокиси железа , выпадающего в виде хлопьев.

Образующийся будет работать одновременно как коагулянт при удалении взвешенных веществ, которые будут задерживаться вместе с хлопьями в кварцевой загрузке скорых напорных фильтров.

Для удаления из воды нефтепродуктов, фенолов и ПАВ применяем адсорбер с загрузкой из активированного угля.

Часть воды( осветленной) подвергается озонированию и идет на хозяйственно- питьевые нужды, другая часть идет на технические нужды( пополнение потерь и промывка аппаратов).

Вода, необходимая на технические нужды, умягчается в Na- катионитовом фильтре одноступенчатой схемы.

2. Составление водного баланса

Для водоснабжения завода по производству шелковых тканей необходимо рассчитывать водный баланс. Он позволяет определить безвозвратные потери воды в системе и необходимое добавление, компенсирующее эти потери, расхода воды из источника в систему, а также расход воды, повторно используемой в системе.

Баланс воды в системе расхода оборотной воды состоит из:

, м3/сут

Где - общее водопотребление воды, м3/сут;

- общее количество сбрасываемых вод, м3/сут;

- общее количество безвозвратных потерь, м3/сут;

объем оборотно используемой воды, м3/сут, равный 2250м3/сут.

Для производства 1т ткани необходимо 280 м3 воды, а для 10т шелковой ткани 2800 м3 воды.

,

Где - потери воды, связанные с производством ткани, =53 м3/сут;

- потери воды в напорном и двухпоточном фильтрах, связанные с его промывкой.

,

Где - интенсивность промывки фильтра, л/с•м2;

- количество промывок;

- продолжительность промывки, сек;

- площадь фильтра, м3.

м3/сут.

м3/сут.

м3/сут.

Определим объем сбрасываемых вод:

м3/сут.

Количество добавочной воды равно количеству безвозвратных потерь:

м3/сут.

3. Критерии рационального использования воды

Эффективность использования в производстве может быть оценена следующими тремя показателями в совокупности.

Техническое совершенство системы водоснабжения оценивается количеством использованной оборотной воды в процентах:

,

Где Qоб, Qпосл - количество воды, используемой в обороте и последовательно, м3/сут;

Qист, Qсыр- количество воды, забираемой из источника и поступающей в систему водоснабжения с сырьем и др, м3/сут;

Qсбр. вод- количество сточных вод, сбрасываемых в водоем, м3/сут.

.

Рациональность использования воды, забираемой из источника, оценивается коэффициентом использования:

Безвозвратное потребление и потери воды:

,

4. Реагентное хозяйство

Реагентное хозяйство- комплекс сооружений для приема, складирования товарного реагента, приготовления рабочих растворов и суспензий, дозирования реагентов в обрабатываемую воду.

Выбор вида реагентов и схемы реагентного хозяйства зависит от качества обрабатываемой воды и требуемой степени очистки, производительности водоочистных сооружений и климатических условий.

Песковое хозяйство

Кварцевый песок- фильтрующий материал.

Согласно п. 6.215[11] расчет следует производить из расчета 10%-ого ежегодного пополнения и объема фильтрующей загрузки и дополнительного аварийного запаса на перезагрузку одного фильтра.

Расчет на нужды напорного фильтра.

Общий объем фильтров определяем по формуле:

, м3

Где - количество фильтров;

- площадь одного фильтра, м2;

-высота одного фильтра, м.

м3.

Готовая потребность в дополнительном количестве песка( 10%- ная догрузка): м3.

Аварийный объем: м3.

Общий объем:

м3.

Расчет на нужды двухпоточного фильтра.

Расчет объема фильтров:

м3.

Готовая потребность в дополнительном количестве песка( 10%- ная догрузка):

м3.

Аварийный объем:

м3.

Общий объем: м3.

Принимаем высоту слоя складирования песка0,5м, тогда:

м2,

м2.

Учитываем площадь склада на проходы при k=1,15:

м2.

Принимаем склад с размерами в плане 7х7м.

Определение площади склада для хранения активированного угля

Площадь склада для хранения активированного угля АГ-3 определяем по формуле:

,

Где коэффициент, учитывающий место на проходы, 1,15;

Мусут- необходимая масса угля в сутки , Мусут=398,5+204=602,5 кг/сут;

Т- время хранения угля, Т=15 сут;

насыпная плотность угля, кг/сут;

h- высота хранения угля, h=2,5м.

.

Принимаем склад с размерами 3,5х3,5м.

Определение площади склада для хранения сульфоугля

Согласно [10] объем помещения для хранения сульфоугля рассчитывают на хранение двух катионитовых загрузок фильтра:

.

Принимаем высоту хранения сульфоугля h=2,0м, тогда

.

Учитываем площадь на проходы при , .

Принимаем склад с размерами в плане 1,5х1,5м (F=2,25м2).

Определение площади склада для хранения поваренной соли

Принимаем 30- суточное хранение соли.

Определяем объем соли. Так как на одну регенерацию требуется 89,8 кг соли, то при 30- суточном хранении необходимо 89,8•10=898 кг, с учетом межрегенерационного времени 3 суток.

При кг/м3 объем соли составит: .

Для хранения соли принимаем емкость объемом W=1м2.

5. Расчет озонаторной установки

Определяем количество озона для окисления железа:

Определяем необходимое количество озона для обеззараживания воды на хозяйственно- питьевые нужды:

,

где - расход воды на хозяйственно- питьевые нужды;

qоз - доза озона, qоз = 3 г/м3 [1;п.1.71].

.

По суммарному расходу принимаем озонатор типа ОП-1 производительностью 1 кг/ч. Принимаем 1 рабочий и 1 резервный.

Так как расход воды на обеззараживание озоном небольшой, то озон( озоно- воздушную смесь) вводим в трубопровод.

Необходимая площадь поперечного сечения контактной камеры в плане:

Fк = = = 0,43 м2,

где Т - продолжительность контакта озона с водой, мин,Т=10 мин=0,17 часа;

n - количество отделений в контактной камере, n=2;

Н - глубина слоя воды в контактной камере, м, Н =4,5-5 м.

Диаметр контактной камеры:

Отношение объема газовой смеси к объему обрабатываемой воды принимаем равным 0,27[4]. Тогда количество озонируемого воздуха, подаваемого в трубопровод, составит:

Для подачи озонированного воздуха в контактную камеру принимаем 2 воздуходувки (одна резервная) марки ВК-1,5 производительностью 0,13 м3/мин и избыточным давлением 16м.

6. Расчет скорого напорного фильтра

Для задержания хлопьев гидроокиси, образовавшихся после окисления железа озоном, и взвешенных веществ применяем скорый напорный фильтр с кварцевой загрузкой.

Определяем площадь напорного фильтра по формуле:

, м2,

Где Qсут- производительность фильтра, м3/сут, равное 550 м3/сут;

Т- продолжительность работы станции в течение суток, Т=24ч;

Vрн- расчетная скорость фильтрования, Vрн=10 м/ч;

n- число промывок фильтра за сутки, n=2;

и - интенсивность, л/сек•м2, и продолжительность первоночального взрыхления фильтрующей части загрузки, =8 л/сек•м2, =0,017часа;

и - интенсивность, л/сек•м2, и продолжительность водовоздушной промывки, =4 л/сек•м2, =0,083часа;

и - интенсивность, л/сек•м2, и продолжительность отмывки, =8 л/сек•м2, =0,034часа;

- продолжительность простоя фильтра из-за промывки, ч, .

При заданной полезной производительности установки с напорными фильтрами Qсут=550 м3/сут или Qчас=22,9 м3/час.

м2

Количество напорных фильтров при площади одного фильтра

= и d= 1м должно быть N=F:f=2,4/0,79=3,04?3.

Принимаем 3 рабочих фильтра и 1 резервный.

Расчет распределительной системы

Напорный фильтр( вертикальный) имеет диаметр D=1м. Площадь песчаной загрузки фильтра f=0,79 м2 (в плане). Интенсивность промывки =8 л/сек•м2.

Общий расход воды на промывку на один фильтр qпр=0,79•8=6,32 л/с=0,006 м3/с.

Диаметр стального коллектора распределительной системы напорного фильтра при скорости входа в него промывной воды Vкол=1,19 м/с будет dкол=80 мм (рекомендуемая скорость 1ч1,2 м/сек).

С каждой стороны коллектора размещается по 7 ответвлений в виде горизонтальных стальных труб наружным диаметром 30 мм, привариваемых к коллектору под прямым углом на расстояние 1:7=0,15м ( между осями труб).

На ответвлениях укрепляются фарфоровые щелевые дренажные колпачки ВТИ-5. Необходимая суммарная площадь щелей в дренажных колпачках должна быть 0,8-1,0% рабочей площади фильтра, т.е.



Площадь щелей на каждом колпачке ВТИ-5 составит fщ=192 мм2=0,000192 м2.

Общее количество колпачков на ответвлениях распределительной системы:

.

Так как фильтр имеет в плане круглое сечение, то ответвления будут разной длины, а именно 0,14; 0,34; 0,42; 0,45.

Суммарная длина всех ответвлений распределительной системы фильтра составит:

L=(0,14+0,34+0,42)+0,45•2=4,5м.

Среднее расстояние между дренажными колпачками:

.

На наиболее длинных ответвлениях( в центре фильтра) устанавливается по 4 колпачка, а на наиболее коротких - по 1 колпачку.

Количество колпачков на 1м2 фильтра составляет 33:0,79?42 (рекомендуется не менее 35-40).

Количество промывной воды, приходящейся на один колпачок:

.

Скорость прохода промывной воды через щели колпачка:

.

Расход промывной воды, приходящейся на наиболее длинное ответвление с числом колпачков n=4.

.

При допустимой скорости V=1,8ч2 м/сек диаметр ответвления будет 30 мм, что отвечает скорости Vд.отв=1,45 м/с.

Сопротивление в щелях дренажных колпачков распределительной системы круглого в плане фильтра, состоящей из центрального коллектора и боковых распределительных труб неровной длины, определяется по формуле:

, м

Где Vм- скорость движения воды в щелях колпачка, равная 0,94м/с;

- коэффициент расхода, равный 0,5.

м.

м.

Режим промывки напорных фильтров следующий: взрыхление загрузки( с интенсивностью 6-8 л/сек•м2) 1 мин; водовоздушная промывка (4 л/сек•м2) 5 мин; отмывка водой (8 л/сек•м2) 2 мин.

Отвод промывной воды с напорного фильтра производится при помощи водосборной воронки, диаметр воронки Dв=(0,2ч0,25) Dф. Принимаем Dв=200мм.

7. Определение потерь напора при промывке фильтра

Потери напора складываются из следующих величин:

потери напора в дренажных колпачках hк=6,27м;

потери напора в трубопроводе, подводящем промывную воду к общему коллектору распределительной системы:

при q=0,006 м3/сек=6л/с, d=80мм, V=1,19м/с, гидравлический уклон i=0,00818.

Тогда при общей длине трубопровода l=20м.

.

8. потери напора на образование скорости во всасывающем и напорном трубопроводе насоса для подачи промывной воды

При одном центробежном насосе К 160-50-160, который подает 6 л/с воды, скорость в патрубках 50мм составит V=3,06м/с.

.

потери напора на местные сопротивления в фасонных частях и арматуре

8. Расчет адсорбера

Для очистки воды от нефтепродуктов с концентрацией 0,5 мг/л, фенолов с концентрацией 0,05 мг/л и ПАВ с концентрацией 0,5 мг/л до ПДК для нефтепродуктов 0,05 мг/л, фенолов - 0,001 мг/л и ПАВ до 0,01 мг/л применяем фильтры, загрузкой которых является активированный уголь, - адсорберы.

Применяем активированный уголь марки АГ-3 с насыпной плотностью 450 кг/м3. Продолжительность пребывания воды в адсорбере должна быть 20-40 минут.

Скорость фильтрования -10-15 м/ч [1; прил.4].

Расход угля на очистку воды от нефтепродуктов составит:

Gу = ,кг/сут

где сисх - начальная концентрация нефтепродуктов, мг/л;

скон - конечная концентрация нефтепродуктов, мг/л;

а -сорбционная емкость угля по нефтепродуктам, мг/л.

Gу н/пр = =37,5 кг/сут;

Аналогично определяем расход угля, необходимый для очистки от фенолов:

Gу фен = =183 кг/сут.

Расход угля для очистки от ПАВ :

Gу ПАВ = =178 кг/сут.

Общий расход угля на очистку воды составит:

кг/сут.

Объем угля, необходимый на очистку воды при его плотности р=450 кг/м3, будет равным:

V = Gу /р = 398,5 / 450 = 0,9 м3.

Принимая высоту адсорбера h = 1,8 м, диаметр составит D =1,2 м, Vад=2,03м3.

Согласно [9] для необходимой степени очистки воды Vф=10ч15 м/ч, а время прохождения воды через адсорбер 20-40 мин.

Скорость фильтрования:

v = 2H /t = 2•1,8 /20 = 10,8 м/ч,

где Н - высота фильтрования, м;

t - продолжительность фильтрования, мин.

Время через которое необходимо производить регенерацию адсорбера определяем по формуле:

сут.

Через 5.1 суток регенирируем адсорбер. Принимаем 4 адсорбера (1 резервный и 2 рабочих, 1 на регенирацию).

Расчет распределительной системы

Подача воды осуществляется сверху вниз через перфорированную трубу спиралевидной формы, диаметром 20 мм, диаметр отверстий 5 мм.

Для равномерного смачивания поверхности загрузки, предупреждения разрушения зерен необходимо обеспечить ламинарный режим подачи воды в адсорбционную установку.

Площадь отверстий в распределительной системе принимаем 20% от площади фильтра, т.е.

,

Принимаем диаметр одного отверстия 7 мм, тогда площадь одного отверстия f1=3,85*10-5 м2.

Скорость истечения жидкости из отверстия



Критерий Рейнольдса

Режим истечения жидкости из отверстий ламинарный.

Расчетная скорость подачи воды в адсорбер обеспечит равномерное распределение жидкости по поверхности адсорбера.

Подбор насоса для подачи воды в адсорбер

Напор насоса определяется по формуле:

,

где Hад - высота на которую необходимо поднять воду, м, Hад =2,2 м;

-сумма потерь на всасывающем и напорном трубопроводе, =2,5м;

hизл - свободный напор при изливе, hвс,н =1м;

При необходимом напоре 5,7 м и расходу 22,9 м3/ч принимаем два центробежных насоса (один резервный) марки К 65-50-160 производительностью 25 м3/ч и напором 32 м.

Применяем термическую регенерацию древесного угля в печи.

9. Расчет Na- катионитового фильтра

Для умягчения воды с общей жесткостью 8 мг-экв/л на производственные нужды( конечное полоскание шелковых тканей после отбельного цеха) до ПДК 1,5 мг-экв/л принимаем Na- катионитовый фильтр с одной ступенью.

Расчет одноступенчатой Na- катионитовой установки ведется на полезную производительность, так как для собственных нужд используется осветленная, но не умягченная вода.

Определим число фильтроциклов в сутки:

,

Где Т- продолжительность работы катионитовой установки в течение суток, ч, Т=24ч;

t- продолжительность операций, сопровождающих регенерацию фильтра, ч, t=1,5 ч.

t1- полезная продолжительность одного фильтроцикла, ч, t=10ч20 ч.

Основной характеристикой катионитовых материалов является полная обменная способность Еполн, выраженная в г-экв/м3.

Для сульфоугля при крупности зерен 0,3ч0,8 мм Еполн=550 г-экв/м3.

Рабочая обменная способность Na- катионита:

, г-экв/м3

где- - коэффициент эффективности регенерации, учитывающий неполноту регенерации катионита. При удельном расходе соли на регенерацию Dс=200 г/г-экв, =0,81;

- коэффициент, учитывающий снижение обменной способности катионита по Cа2+ и Mg2+ вследствие частичного задержания катионов Na+;

- удельный расход воды на отмывку катионита 1м3 на 1м3 катионита, =4 м3/ м3;

- общая жесткость исходной воды, г-экв/м3.

Так как в исходной воде содержится 52 мг/л Na+, то при пересчете на мг-экв/л величина концентрации Na+ будет:

,

а отношение , следовательно =0,67 [6].

Таким образом:

г-экв/м3.

Необходимый объем сульфоугля определим по формуле:

,

Высоту катионитовой загрузки принимаем hк=2м. Допустимая расчетная скорость фильтрования через фильтр должна быть в пределах Vрасч=10ч15 м/ч в зависимости от жесткости воды.

Скорость фильтрования определяем по формуле:

Где d80- 80% калибр катионитовой загрузки, d80=0,8ч1,2мм;

Жу- допустимая жесткость умягченной воды, Жу=1,5 мг-экв/л;

Тм- продолжительность межрегенерационного периода,

,

- продолжительность взрыхления, =0,25ч;

- продолжительность регенерации, =0,42ч;

- продолжительность отмывки, =0,83ч.

ч

.

Необходимая суммарная рабочая площадь Na- катионитовых фильтров:

,

Принимаем 1 рабочий фильтр диаметром 1м площадью 0,785м2 и один резервный.

При высоте загрузки hк=2м объем фильтра будет:

.

Фактическая скорость фильтрования при нормальном режиме:

.

Общую потерю напора в напорных фильтрах при фильтровании следует определять как сумму потерь напора в коммуникациях фильтра, дренаже и катионите, которая составляет 5м.

Удельный расход технической поваренной соли для регенерации Na- катионитовой загрузки составляет Dс=200 г/г-экв.

Расход соли Gс на одну регенерацию фильтра составит:

, кг

Фактическое число фильтроциклов:

Время, через которое необходимо регенерировать фильтр:

.

.

Определим расход осветленной воды на собственные нужды установки:

1. на промывку( взрыхление) катионитовой загрузки:

м3

Где интенсивность взрыхления, л/сек на 1 м2, равная при крупности зерен катионита 0,3ч0,8 мм л/сек на 1 м2;

tвзр- Продолжительность взрыхления, tвзр=15 мин.

м3

2. на отмывку катионитовой загрузки от продуктов регенерации:

,

м3.

3. на растворение соли из расчета S=10л на 1 кг технической соли

,

м3.

4. на промывку солерастворителя d=478 мм

Где площадь солерастворителя, равная

интенсивность промывки солерастворителя, равная 5л/с;

tc- продолжительность промывки солерастворителя, tc=5 мин.

Суммарный расход воды на одну регенерацию при условии, что отмывочные воды катионитовых фильтров не используются повторно для взрыхления катионитовой загрузки, будет:

м3.

Общий добавочный расход осветленной воды при двукратной за сутки регенерации:

.

Для приготовления раствора соли требуемой концентрации служит солерастворитель. В его цилиндрическом корпусе со сферическим днищем размещены слои кварцевого песка общей высотой 0,4ч0,5 м и дренаж в виде стальных листов с отверстиями. Сверху корпуса солерастворителя устроена воронка для загрузки соли, а под ней установлена задвижка.

Расчет солерастворителя

Расчетное количество соли на одну регенерацию каждого фильтра составит Gc=89,8 кг.

Полезная емкость по соли серийно изготовляемого солерастворителя 100 кг. Следовательно, n=89,8:100=0,898?1 рабочий солерастворитель и один резервный.

Объем раствора соли, пропускаемого через гравийные слои солерастворителя для очистки от загрязнений:

Где qр.с - количество воды для растворения 1 кг соли, равное 10л;

1070кг/м3- Объемный вес 10%-ного соляного раствора.

.

Скорость фильтрования раствора соли через гравийные соли при площади солерастворителя составит:

,

т.е. меньше предельно допустимой.

Полезный объем каждого солерастворителя принимаем на 35-40% больше расчетного количества соли, т.е.

.

Отсюда высота полезного объема каждого солерастворителя hc= 0,11:0,18=0,61м при полной высоте корпуса 1,185м.

10. Описание технологической схемы водоподготовки

водоподготовка баланс фильтр озонаторный

Вода из поверхностного источника подвергается предварительному озонированию, где окисляется железо, органические вещества, снижается ХПК. Далее вода поступает на скорый напорный фильтр с кварцевой загрузкой насосом К 65-60-160 ( 1 рабочий и 1 резервный) для осветления воды. После задержания взвешенных веществ и хлопьев Fe(OH)3 вода под напором подается в адсорбер с загрузкой из активированного угля АГ-3. Далее часть уже осветленной воды направляется в производство на пополнение потерь в количестве 53 м3 и 390 м3 на промывку аппаратов.

Вторая часть осветленной воды в количестве 80 м3, расходуемая на хоз- питьевые нужды, подвергается озонированию. Озоно- воздушная смесь с помощью воздуходувки поступает непосредственно в трубу.

Остальная часть осветленной воды в количестве 18,8 м3 насосами подается на Na-катионитовые фильтры и далее идет в производство ( на окончательное полоскание шелковых тканией).

11. Описание технологической схемы оборотного водоснабжения комбинатов по производству шелковых тканей

Для производства шелковых тканей вода расходуется на технологические нужды производства и хоз- питьевые нужды. Для технологических нужд требуется вода следующего качества:

1. осветленная вода- Ж=7 мг-экв/л, рН=6,5ч8,5, ВВ-80 мг/л.

2. умягченная вода - Ж=1,5 мг-экв/л (на полоскания).

Производство шелковых тканей состоит из отдельных цехов. В цеху первичной обработки шелкового волокна происходит его полоскание, а затем замачивание. Полоскание осуществляется на ленточных конвейерах. Далее сточная вода имеет большое содержание микропримесей, которые улавливаются в микрофильтрах. Для задержания волокна применяют волокноуловители вибрационного типа. Вода после микрофильтра идет обратно на полоскание. Так как на полоскание 1т ткани расходуется 62,5м3 осветленной воды, то на 10т надо 625 м3. Потери при полоскании составляют 1,5%, т.е. 9,9 м3, которые пополняются из источника.

После полоскания волокна замачивают в течение двух часов и направляют на нутч- фильтр, где происходит отделение волокна от воды. Отделившаяся вода направляется в оборот, а волокно в чесальный, а затем в прядильный цех, где используется сухая пряжка. В этих цехах устанавливают пылеуловители. На замачивание 1т волокна необходимо 57 м3 осветленной воды, а на 10т- 570 м3. Потери составляют 3%, т.е. на их пополнение необходимо 11,4 м3.

Готовую шелковую ткань после прядильного цеха направляют на отбеливание, где она замачивается в емкостях с добавлением 10% перекиси водорода и 0,5% ПАВ. Вода после отбеливания направляется на двухпоточный фильтр, где задерживаются мех. примеси после пряжки. Вода после фильтров идет в оборот на отбеливание. На 1т ткани расходуется 47м3, а на 10т-470м3. Потери при отбеливании составляют 2%, т.е. 12,9м3. Потери пополняются из источника.

Далее ткань направляется на окончательное полоскание умягченной водой. На 1т ткани необходимо 62,5 м3 умягченной, а на 10т- 625м3. Потери при полоскании составят 3%, т.е. 18,8м3. Для того, чтобы воду после полоскания пустить в оборот, необходимо очистить ее от ПАВ, для этого применяем адсорберы с загрузкой из активированного угля АГ-3.

Для промывки сооружений используется вода из резервуаров чистой воды.

12. Подбор микрофильтров

Для удаления мех. примесей из вод после предварительного полоскания шелкового волокна применяем микрофильтры, установленные после волокноуловителей.

Волокноуловители вибрационного типа представляют собой наклонную сетку с отверстиями 1-5 мм. Для удаления задержанных волокон в сетке создается вибрация.

При микрофильтровании качество взвешенных веществ уменьшается на 60%, а по БПКполн- 30%.

Площадь фильтрующей поверхности микрофильтров определяем по формуле:

Где k1- коэффициент, учитывающий увеличение пропускной способности микрофильтров за счет очистки промывной воды, k1=1,03;

k2- коэффициент, учитывающий площадь фильтрующей поверхности, расположенной над водой (при погружении барабана на 0,6 диаметра), k2=0,55;

Т- продолжительность работы сооружений в течение суток, Т=24 часа;

Vф- скорость фильтрования, Vф=25 м/ч;

Qсут- Суточный расход очищаемой воды, м3/ч, т.к. на полоскание требуется 62,5 м3 осветленной воды на изготовление 1т шелковой ткани, то на 10т ткани Qсут=625 м3.

.

По [4] принимаем микрофильтр МФ1,5х1,9 с характеристиками:

- размер ячеек сетки 0,35 х 0,035 мм;

- условный диаметр барабана- 1,5м;

- условная длина барабана- 2,8 м;

- пропускная способность 0,35 тыс. м3/ч;

- частота вращения - 5мин-1.

Расход промывной воды определяем по формуле:

, м3/сут

м3/сут.

Потери напора на микрофильтре составляют до 0,5м.

Принимаем 1 рабочий и 1 резервный микрофильтр.

13. Расчет нутч- фильтра

Принимаем нутч- фильтр с диаметром D=1м, высотой слоя -0,6м3, объемом V=0,5м3, площадью фильтрования f=0,79 м2.

После замачивания шелковое волокно поступает на нутч- фильтр, сооружение в виде круглого резервуара с выпуклым дном, над которым на расстоянии находится ложное дно для поддержания горизонтальной фильтрования перегородки.

Под ложным дном создается вакуум, в результате чего вода, отделившаяся от волокон, проходит в виде фильтрата сквозь фильтровальную перегородку и удаляется из нутча, а волокна в виде осадка накапливаются на этой перегородке.

При условии, что в цикле работы фильтра операции промывки и продувки осадка отсутствуют, а процесс разделения проводится при постоянной разности давлений, находим оптимальную продолжительность операции фильтрования, :

,

Где V- объем фильтрата, м3, V=10 м3;

S- поверхность фильтрования, S=0,79 м2;

- разность давлений, =0,78•105 н/м2;

- вязкость жидкой фазы, =10-3 н•с/м2;

- удельное объемное сопротивление слоя осадка, =1010 м-2;

- отношение объема осадка к объему фильтрата, при влажности осадка 90%, =0,11.

=1132с=18,7 мин.

Общее число циклов работы фильтра nобщ находим по уравнению:

Где Vф- объем фильтрата, Vф=0,5м3;

Qобщ- производительность установки, м3/сут.

.

Число циклов работы одного фильтра n1 в сутки вычисляем по формуле:

,

Где

- время выгрузки волокна, =5 мин;

- время загрузки волокна, =5 мин;

- Время промывки фильтра, =10 мин.

.



Необходимое количество нутч- фильтров определяем по формуле:

,

.

К установке принимаем 1 рабочий и 1 резервный нутч- фильтр.

14. Расчет адсорбера для очистки производственных сточных вод

После полоскания шелковых тканей вода имеет в своем составе ПАВ с концентрацией 0,5 мг/л.

Для очистки воды от ПАВ до ПДК 0,01 мг/л применяем фильтры, загрузкой которых является активированный уголь, - адсорберы.

Применяем активированный уголь марки АГ-3 с насыпной плотностью 450 кг/м3. Продолжительность пребывания воды в адсорбере должна быть 20-40 минут.

Скорость фильтрования -10-15 м/ч [1; прил.4].

Расход угля на очистку воды от нефтепродуктов составит:

Gу = ,кг/сут

где сисх - начальная концентрация нефтепродуктов, мг/л;

скон - конечная концентрация нефтепродуктов, мг/л;

а -сорбционная емкость угля по нефтепродуктам, мг/л;

Qсут- суточный расход очищаемой воды, м3/сут. Так как на 1т ткани на полоскание умягченной водой требуется 62,5 м3 воды, то на 10т- 625 м3/сут.

Расход угля для очистки от ПАВ :

Gу = =204 кг/сут.

Объем угля, необходимый на очистку воды при его плотности р=450 кг/м3, будет равным:

V = Gу /р = 204 / 450 = 0,45 м3.

К установке принимаем два адсорбера с высотой h = 2 м, диаметр составит D =1,3 м, Vад=2,65м3.

Согласно [9] для необходимой степени очистки воды Vф=10ч15 м/ч, а время прохождения воды через адсорбер 20-40 мин.

Скорость фильтрования:

v =2H /t = 2•2 /20 = 12 м/ч,

где Н - высота фильтрования, м;

t - продолжительность фильтрования, мин.

Время через которое необходимо производить регенерацию адсорбера определяем по формуле:

сут.

Через 11,4 суток регенирируем адсорбер. Принимаем 3 адсорбера (1 резервный и 1 рабочий, 1 на регенирацию).

Расчет распределительной системы

Подача воды осуществляется сверху вниз через перфорированную трубу спиралевидной формы, диаметром 20 мм, диаметр отверстий 5 мм.

Для равномерного смачивания поверхности загрузки, предупреждения разрушения зерен необходимо обеспечить ламинарный режим подачи воды в адсорбционную установку.

Площадь отверстий в распределительной системе принимаем 20% от площади фильтра, т.е.

,

Принимаем диаметр одного отверстия 7 мм, тогда площадь одного отверстия f1=3,85*10-5 м2.

Скорость истечения жидкости из отверстия

Критерий Рейнольдса

Режим истечения жидкости из отверстий ламинарный.

Расчетная скорость подачи воды в адсорбер обеспечит равномерное распределение жидкости по поверхности адсорбера.

Подбор насоса для подачи воды в адсорбер

Напор насоса определяется по формуле:

,

где Hад - высота на которую необходимо поднять воду, м, Hад =2,5 м;

-сумма потерь на всасывающем и напорном трубопроводе, =2,5м;

hизл - свободный напор при изливе, hвс,н =1м;

При необходимом напоре 6 м и расходу 10,4 м3/ч принимаем два центробежных насоса (один резервный) марки К 65-50-160 производительностью 25 м3/ч и напором 32 м.

Применяем термическую регенерацию древесного угля в печи.

15. Расчет двухпоточного фильтра

Определение размеров фильтра.

Суммарная площадь фильтра:

, м2,

где Qсут- Суточный расход сточной воды, м3/сут, т.к на замачивание 1т шелковой ткани требуется 57 м3 осветленной воды, то на 10т ткани- 570 м3;

Т- продолжительность работы фильтра;

Vрн- расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, м/ч, Vрн=12 м/ч [6];

n- число промывок фильтра за сутки, n=2;

- интенсивность промывки, м3/сек•м2, =15 м3/сек•м2;

- продолжительность промывки, =0,1ч;

- продолжительность простоя фильтра в связи с промывкой, =0,5ч;

- продолжительность сброса первого фильтрата, =0,17ч.

.

Количество фильтров определим по формуле:

, шт

.

Принимаем 1 фильтр АКХ площадью 2,2 м2 с размерами в плане 1,1х 2м.

Подбор состава загрузки фильтра

Высота песчаной загрузки 1,45м, высота поддерживающего слоя 0,45м. Общая высота загрузки h=1,45+0,45=1,9м, dэ=0,9 мм- эквивалентный диаметр песка. Коэффициент неоднородности К=2ч2,2; Vрн=12 м/ч; Vф=15 м/ч.

Расчет распределительной системы фильтра

Расход промывной воды определяем по формуле:

, м3/с

где - интенсивность промывки, =15 л/с•м2

.

Принимаем скорость движения воды при промывке не более 1,6ч1,7 м/с, тогда диаметр коллектора будет dкол=160 мм, отвечающий скорости Vкол=1,64 м/с. Наружный диаметр трубы по ГОСТ 10704-63 равен Dкол=185 мм.

Длина одного ответвления фильтра составит:

, м

.

Так как шаг оси ответвления должен быть l=0,25, то количество ответвлений фильтра будет:

.

Расход промывной воды, приходящейся на одно ответвление, определим по формуле:

.

Скорость движения воды в начале трубопровода, подводящего ее к отверстиям распределительной системы должна быть не более 1,8ч2,0 м/с. Диаметр ответвления составит dотв=50мм, что отвечает Vдв.в=1,9 м/с.

Диаметр отверстий в ответвлениях d0=10 мм=0,01м, а отношение площади всех ответвлений распределительной системы к площади поперечного сечения общего коллектора: , следовательно, суммарная площадь отверстий составит:

.

Количество отверстий на каждом ответвлении составит:

, шт

где -площадь отверстия, =0,785м2.

.

Расстояние между осями отверстий при размещении их в один ряд составит:

, мм

.

должно быть в пределах 80ч120мм.

Отверстия на трубах распределительной системы двухпоточного фильтра должны быть направлены вниз.

Проверим площадь сечения коллектора распределительной системы по формуле Д.М. Минца:

,

Где m- количество ответвлений, m=9 шт;

fотв- площадь ответвлений диаметром 0,05м, fотв=0,785•0,052=0,0019 м3;

?f0- суммарная площадь отверстий, ?f0=9•9•0,785•0,012=0,006 м2.

,

принят верно.

Расчет дренажной системы фильтра

Дренаж- параллельно уложенные щелевые трубы, размещенные в толще фильтрующей загрузки на глубине 500-600 мм от поверхности песка. Расстояние между дренажными трубами l=600 мм.

Количество труб в фильтре n=2/0,6=4 шт.

Расход фильтровальной воды отводимой каждой дренажной трубой:

, м/ч

.

Секундный расход воды: qдр=1,8 л/с.

Принимаем трубы из нержавеющей стали d=100 мм, Vmax=0.64 м/с <1 м/с.

Отношение площади щелей к площади загрузки фильтра должно быть .

Необходимую суммарную площадь щелей определим по формуле:

.

Площадь щелей на одной трубе fщ= ?fщ/nдр =0,044/4 =0,011 м.

Так как ширина щели должна быть на 0,1 мм меньше величины наиболее мелкой фракции загрузки, принимаем (щель) шириной 0,4 мм и длиной 80мм.

Площадь одной щели: , тогда необходимое количество щелей на одной дренажной трубе:

, шт

.

Окружность трубы по внутренней поверхности составит:

, м

.

Шаг оси щелей по окружности трубы составит:

.

Общее количество рядов щелей по длине дренажной трубы составит: 3473/35=10 рядов. Шаг оси щелей по длине трубы: 1100/10=110мм. При длине щели 80 мм, расстояние между щелями по длине трубы будет 110-80=30мм. отношение площади щелей к внутренней поверхности одной дренажной трубы равно:

.

Промывка дренажа производится с интенсивностью .

Общий расход промывной воды, поступающей в систему дренажной трубы:

=2,2•12=26,4л/с

или на дренажную трубу: qпр=26,4/=6,6л/с=

=0,0066 м3/с. Скорость в дренажной трубе при d= 125 мм, V=0,53м/с.

Скорость прохода промывной воды через щели:

.

Правильность выбора диаметра дренажной трубы проверяем из условия наибольшей допускаемой потери напора h=0,4м в слоях песка при проходе воды к дренажу.

Потери напора составят:

, м

Где - расстояние между дренажными трубами, =0,6м;

dн- наружный диаметр дренажной трубы, dн=140мм;

kф- коэффициент фильтрации, определяем по формуле:

,

Где диаметр зерен песка, прилегающего к трубам, см, =0,05см;

- Кинематический коэффициент вязкости воды, см2/с.

,

.

Проверка скорости движения воды в конце трубы при lдр=2,5м, dф=125мм=0,125м.

, м/с

.

Расчет желобов

Для отвода промывной воды принято 2 желоба.

Расход воды, приходящий на один желоб, составит:

, л/с

.

Расстояние между осями желобов: 2/2=1м.

Ширина желоба с полукруглыми основаниями (К=2)

где

- отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширине, =1,5.

Полная конструктивная высота желоба с учетом толщины днища =0,06м составит:

.

По таблице 40[7]: В=0,31м, Нк=0,45м, V=0,55м/с.

Высота кромки желоба под поверхностью фильтрующей загрузки:

Кромки всех желобов располагаются в одной горизонтальной плоскости с допуском 2 мм. Лоткам желобов придается уклон 0,01м по ходу движения воды.

Количество воды, расходуемой на основную нижнюю промывку распределительной системы фильтров:

, %

где

Т0- продолжительность рабочего фильтроцикла, Т0=12 часов.

Количество воды, расходуемой на промывку

, %

.

Определение потерь напора при промывке фильтра

1. потери напора в распределительной системе

, м

Где Vкол- скорость движения воды в коллекторе, равная 1,64 м/с;

Vрт- скорость движения воды в распределительных трубах, м/с, равная 1,9 м/с;

2. потери напора в толще загрузки:

, м

где hф- полная высота песчаной загрузки, равная 1,45м;

Y3- удельный вес загрузки в воде, Y3=1,65;

m0- коэффициент пористости загрузки, m0=0,41.

.

3. потери напора в трубопроводе, подводящего промывную воду к общему коллектору распределительной системы фильтра, при q=33 л/с и V= 1,64 м/с, составят:

.

4. потери напора на местные сопротивления в фасонных частях и арматуре при d=280мм и V=2.3 м/с

.

5. Полная величина потерь напора составит:

.

16. Технологическая схема очистки сточных вод

Технологическая схема очистки хоз- бытовых сточных вод состоит из установки полного биологического окисления и последующего обеззараживания.

Выбранную нами установку КУ-50 целесообразно применять для нашего производства для очистки сточных вод с малой производительностью, а также она является более компактной и удобной в эксплуатации.

Обеззараживание сточных вод выполняем жидким хлором.

16. Установка «КУ-50»

Установка «КУ-50» предназначена для полной биологической очистки бытовых сточных вод. Принимаем две установки. Расход бытовых сточных вод составляет 80 м3/сут.

Принцип действия установки состоит в следующем: сточная вода подается на гребенку, где задерживаются крупные загрязнения и далее через отверстия в лотке поступает в аэрационную зону, где с помощью микроорганизмов активного ила происходит биологическая очистка сточной воды.

Очищенная вода через систему перегородок в смеси с активным илом поступает в отстойную зону, где активный ил отделяется от очищенной сточной жидкости.

Активный ил в отстойной зоне образует взвешенный осадок, через который фильтруется сточная жидкость и который способствует более глубокой очистке. Избытки ила во взвешенном слое собираются в бункер, откуда по трубопроводу подсасываются лопастями аэратора в илосборник и далее в зону аэрации,

Аэрация воды осуществляется с помощью постоянного вращающего аэратора, что необходимо для жизнедеятельности микроорганизмов.

Очищенная сточная вода на выходе из установки имеет показатели:

БПКполн.-12 мг/л,

БПК5-7 мг/л,

Содержание взвешенных веществ- 10 мг/л.

Технические характеристики установки:

Производительность 50 м3/ сут;

Габаритные размеры, мм:

Длина- 9400

Ширина- 6240

Высота- 2760.

17. Обеззараживание сточных вод

Для уничтожения патогенных микробов и исключения заражения водоемов этими микробами сточные воды перед спуском в них должны обеззараживаться жидким хлором или гипохлоритом натрия.

Расход хлора на обеззараживание рассчитываем по формуле:

,

где - расчетный расход, ;

- доза активного хлора, принимается по п.6.223 [1], при полной биологической очистке .

Определим суточный расход хлора:

=.

Согласно примеч. 2 п.6.223 [1], хлорное хозяйство должно обеспечивать возможность увеличения расчетной дозы хлора в 1,5 раза без изменения вместительности складов реагентов.

.

К установке принимаем один рабочий хлоратор ХВ-100 производительностью от 0,5 до 2,5 кг/ч и один резервный.

Объем складируемого хлора определяем по формуле:

,

где - время хранения реагента на складе, сут,

.

Тогда объем складируемого хлора равен:

.

Принимаем склад вместимостью 0,5т.

Контактные резервуары

Контактные резервуары предназначаются для обеспечения контакта хлора или другого дезинфицирующего реагента со сточной водой. В качестве контактных резервуаров применяются горизонтальные и вертикальные отстойники. Продолжительность контакта хлора со сточной водой принимается 30 минут при максимальном ее притоке. При этом учитывается и то время, в течение которого вода контактирует с хлором, находясь в каналах и трубах, отводящих ее в водоем.

Объем воды, поступающей на контактные резервуары, рассчитывается по формуле:

где - время контакта воды с хлором с учетом времени прохождения воды от контактных резервуаров до выпуска в водоем, с, принимается согласно п.6.228 [1], ;

- время движения от контактного резервуара до выпуска, определяется по формуле:

где - скорость движения воды на выпуске в водоем, ,

;

- длина выпуска, ,

По формуле (7.62) получим:

с.

Подставив данные в формулу (7.61) получим:

.

К проектированию принимаем один контактный резервуар.

Заключение

В курсовом проекте запроектирована схема оборотного водоснабжения по производству шелковых тканей, которая включает в себя станцию по водоподготовке, очистные сооружения производственных вод и очистные сооружения бытовых сточных вод.

Источником водоснабжения служит река Москва, которая по некоторым показателям не удовлетворяет требованиям как для хоз- бытовых, так и для производственных вод. Поэтому на станции водоподготовки предусматривают ряд сооружений по очистке исходной воды до требуемых норм. К ним относятся следующие очистные сооружения:

1. скорый напорный фильтр( 3 рабочих и 1 резервный) диаметром 1000 мм, высотой 2675 мм, высота слоя загрузки 1000 мм, весом 4 тонны.

2. адсорбер (2 рабочих, 1 резервный, 1 на регенерации) с загрузкой из активированного угля марки АГ-3, диаметром 1200 мм, высотой загрузки 1800 мм.

3. натрий- катионитовый фильтр( 1 рабочий, 1 на регенерацию, 1 резервный), диаметром 1000 мм, высотой слоя загрузки 2000 мм, высотой аппарата 3375 мм, весом 5 тонн.

В принятых сооружениях достигается степень очистки, удовлетворяющая санитарным показателям, указанных в ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая», а также технологическим требованиям.

Кроме очистных сооружений запроектированы ряд вспомогательных сооружений:

1. склад для хранения кварцевого песка, размерами 7х7м;

2. склад для хранения активированного угля, размерами 3,5х3,5м;

3. склад для хранения сульфоугля, размерами 1,5х 1,5м;

4. склад для хранения поваренной соли, объемом емкости 1 м3;

5. озонатор типа ОП-1( 1 рабочий, 1 резервный), производительностью 1 кг/час;

6. насосы марки К-65-50-160( всего 11 насосов), производительностью 25 м3/час, напором 32м, скоростью вращения 960 об/мин;

7. воздуходувка

8. солерастворитель( 1 рабочий, 1 резервный), диаметром 478 мм, высотой 1185 мм, весом 370 кг.

Так как вода в технологическом процессе загрязняется, то для повторного ее использования запроектированы сооружения по ее очистке:

1. микрофильтр( 1 рабочий, 1 резервный) марки МФ 1,5х 1,9, диаметром барабана 1,5 м, длиной 1,9м, пропускной способностью 0,35 тыс м3/ч, размерами ячеек сетки 0,35х 0,35 мм.

2. двухпоточный фильтр( 1 рабочий, 1 резервный), размерами 3х 2,5м, с загрузкой из песка высотой 1,45м, с загрузкой из гравия- 0,45м.

3. адсорбер( 1 рабочий, 1 резервный, 1 на регенерацию) с загрузкой из активированного угля марки АГ-3, диаметром 1,3м, высотой слоя загрузки 2м.

Для очистки хоз- бытовых сточных вод принята установка «КУ-50».

Библиографический список

1. А.А. Лукиных. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей- М.: Стройиздат, 1974г.

2. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения- М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986г.

3. Укрупненные нормы водопотребления и водоотведения для различных отраслей промышленности.

4. С.В. Яковлев. Водоотводящие системы промышленных сооружений-М.: Стройиздат, 1990г.

5. Кожинов В.Ф. Очистка питьевой и технической воды. - М.:Госстройиздат, 1971г.

6. Москвитин А.С. Оборудование водопроводно- канализационных сооружений- М.: Стройиздат, 1979г.

7. Сомов М.А. Водоснабжение- М.: Стройиздат, 1995г.

8. Кульский А. А. Технология очистки природных вод- К.: Будивельник, 1986г.

9. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. - М.: Стрйиздат, 1985г.

10. Шевелев Ф.А. Таблицы для гидравлического расхода водопроводных труб. - М.: Стройиздат, 1970г.

Размещено на Allbest.ru

...