курсач водоотведение пп 2017. КП. 1700403. Св51. 2017. Вопп. 18
 Скачать 1.81 Mb.
|
|
5.7 Расчет сорбционных фильтров Сорбционные фильтры применяются для очистки сточных вод от органических соединений, масел, нефтепродуктов (в том числе растворенных. В данном курсовом проекте сорбционная очистка может быть принята для дальнейших расчетов, так как концентрация поступающих взвешенных веществ составляет меньше 8 мг/дм 3 (Свзв. = 3,5 мг/дм3). В курсовом проекте применяем в качестве сорбента активированный уголь. Сорбционная емкость угля Е, мг/г, равна 26 мг/г или 26·10-3 г/г, с учётом плотности угля ρ 1600 г/см3 сорбционная емкость составляет 41,3·103 кг/м3 [3]. Массовый расход сухого остатка, кг/ч определяется по формуле  (30)где  – концентрация сухого остатка, поступающего на сорбционные фильтры,Сн = 5000 мг/дм3 =5 кг/м3;  – концентрация сухого остатка, после очистки на сорбционных фильтрах,Ск= 500 мг/л =0,5 кг/м3.  кг/ч.Поток адсорбента П, м3/ч, рассчитывается по формуле  , (31)где Е – сорбционная емкость адсорбента, Е = 41,3·103 кг/м3.  м3/ч.Рабочий объем адсорбента, Vсорб, м3/сут, определяется по формуле  (32)где t – время сорбции, t= 24 ч.  м3/сут.Задаемся диаметром фильтра – 1 м и высотой – 2 м. Площадь фильтраF, м2, определяется по формуле  м2 (33)Объём фильтра Vф , м3, определяется по формуле Vф = F·h= 0,8·2 = 1,6 м3. (34) Продолжительность фильтроцикла одного адсорбера определяется по формуле  сут. (35)5.8 Расчет расходов на промывку сорбционных фильтров и подбор вспомогательного оборудования Общий расход воды на промывку фильтра, qпр, л/с, рассчитывается по формуле qпр = wпр·F1, (36) где wпр – интенсивность промывки фильтра, л/(с·м2); F1 – площадь одного фильтра, м2. qпр = 12 ·0,8 = 9,6 л/с. При расходе qпр = 9,6 л/с и скорости воды в коллекторе vк = 0,94м/с диаметр стального коллектора распределительной системы по [13] составляет dк = 100 мм. Необходимая суммарная площадь отверстий в ответвлениях трубчатого дренажа составляет от 0,25 % до 0,5 % от рабочей площади фильтра, т.е.  м2.Диаметр одного отверстия составляет 10 мм. Площадь одного отверстия составит  м2. (37)Общее число отверстий на ответвлениях распределительной системы  шт. (38)С каждой стороны коллектора размещаем по 5 ответвлений в виде горизонтальных стальных труб наружным диаметром 32 мм, привариваемых к коллектору под прямым углом. Расстояние между осями труб составляет 0,2 м. Так как фильтр имеет круглое в плане сечение, то ответвления будут разной длины, а именно: 0,2; 0,3; 0,35; 0,3; 0,2 м. Суммарная длина всех ответвлений распределительной системы фильтра D = 1 м составит  м. (39)Среднее расстояние между отверстиями е, м, определяется по формуле  м = 54 мм. (40)Количество промывной воды qотв, м3/с, приходящейся на 1 отверстие определяется по формуле  м3/с. (41)Отвод промывной воды производится при помощи распределительной системы, аналогичной рассчитанной. Система для сбора и отвода промывной воды представляет собой железобетонные или стальные желоба полукруглого или пятиугольного сечения, располагаемые над фильтрующей загрузкой на определенной высоте и соединенные с верхним отсеком центрального канала или с боковым каналом фильтра. После промывки фильтра промывная вода отводиться по трубопроводу в начало очистных сооружений. 6 РАСЧЕТ ОБЪЕМОВ ОБРАЗУЮЩЕГОСЯ ОСАДКА В процессе очистки сточных вод целлюлозно-бумажного предприятия в сооружениях механической очистки образуются осадки следующих видов: 1) взвешенные вещества: - задерживаемые волокноуловителем; - оседающие во флотаторе отстойнике; 2) волокна целлюлозы, задерживаемые волокноуловителем; 3) осадок, образующийся при подщелачивании сточных вод. 4) пена, содержащая хлопья и волокна целлюлозы в флотаторе-отстойнике; 5) загрузочный материал сорбционных фильтров (активированный уголь). Количество осадкаQmud, м3/сут, образующего за сутки, определяется по формуле по формуле  , (42)где ρmud – влажность осадка, равная 95 % [10]; γmud – плотность осадка, равная 1 г/см3 [10]; Сen – концентрация загрязняющего вещества, содержащихся в сточной воде поступающих на сооружение, мг/дм3; Сex – концентрация загрязняющего вещества, содержащихся в сточной воде на выходе из сооружения, мг/дм3. Количество осадка, образующегося в волокноуловителе, составит  м3/сут; м3/сут.Количество осадка, образующегося в флотаторе отстойнике, составит  м3/сут; м3/сут.Количество хлопьев, Qх, м3/сут, образующейся за сутки во флотаторе-отстойнике, определяется по формуле по формуле  ; (43) м3/сут.Количество осадка, образующегося в сорбционных фильтрах равно объему сорбента, загруженного в фильтр Vзагр = 1,6 м3. После того, как загрузка полностью напитается загрязнениями, ее утилизируют путем сушки, так как регенерация активированного угля является экономически нецелесообразной. Нейтрализуемая сточная вода содержит 0,063·10-3 г/л FeSO4, и 0,063·10-3 г/л H2SO4. Применяемая для нейтрализации известь содержит 50 % активной СаО (A). Расход нейтрализуемой сточной воды qW = 1200 м3/сут. Определяется количество сухого вещества в осадке M по реакции FeSO4,+CaO+H2O  CaSО4+Fe(OH)2Значения A1, A2 и A3 определяются из реакции: FeSO4 + СаО + H2О CaSO4 + Fe(ОН)2,152 56 136 90 0,063·10-3 A1 A2 A3 A1 = (0,063·10-3.56)/152 = 0,023·10-3г/л; A2 = (0,063·10-3.136)/152 = 0,056·10-3г/л; A3 = (0,063·10-3.90)/152 = 0,037·10-3г/л. Затем по реакции H2SO4+CaO CaSО4+H2О находятся значения E1 и E2:H2SО4 + СаО CaSO4, + Н2О98 56 136 0,063·10-3 E1 Е2 E1 = (0,063·10-3.56)/98 = 0,036·10-3г/л; E2 = (0,063·10-3.136)/98 = 0,087·10-3г/л. Полученные значения подставляются в формулу М =  (А1 + А2) + А3 + (Е1+ Е2- 2); (44)М=  ·(0,023·10-3+ 0,056·10-3)+0,037·10-3+(0,036·10-3+0,087·10-3-2)= -1,99 г/м3.Так как полученное значение отрицательное, делаем вывод, что осадок не образуется. Для сокращения расходов по обработке осадка необходимо объединить схожие по их составу. Объем осадка по взвешенным веществам, образующийся в волокноуловителе  м3/сут.Объем осадка по волокнам целлюлозы равен, образующийся в волокноуловителе  м3/сут.Объём осадка (пены), поступающий на обработку из флотатора-отстойника, Wф, содержащей взвешенные вещества, волокна целлюлозы и хлопья Wф = 2,85 + 1,02 + 60 = 63,87 м3/сут. 7 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ОСАДКА Основная задача обработки осадков сточных вод заключается в получении конечного продукта, свойства которого обеспечивали бы возможность его утилизации, либо свели к минимуму ущерб, наносимый окружающей среде, и проводится с целью уменьшения объёма осадка и его обеззараживания [1]. Существенное уменьшение объёма осадков сточных вод осуществляется либо в естественных условиях (на иловых площадках, иловых прудах), либо в искусственных условиях (на фильтр-прессах, центрифугах и т.д.). После обезвоживания осадки уменьшаются в объёме в 7-15 раз, т.е. имеют влажность 55-80%. Обезвоживание осадков сточных вод на иловых площадках для очистных сооружений средней и большой производительности часто оказывается невозможным из-за отсутствия свободных земельных площадей. Поэтому на таких станциях применяют механическое обезвоживание осадков на вакуум-фильтрах, фильтр-прессах, центрифугах либо других аппаратах. Для удаления воды из осадка, содержащего взвешенные вещества, могут быть использованы следующие сооружения: – вакуум-фильтры; – центрифуга; – гидроциклон; – фильтр-пресс. Осадок, содержащий волокна целлюлозы, может быть обезвожен на следующих сооружениях: – вакуум-фильтры; – фильтр-пресс. Осадок (пена), содержащий хлопья и волокна целлюлозы, может быть обезвожен на следующих сооружениях: – вакуум-фильтры; – фильтр-пресс. Вакуум-фильтр – это аппарат для разделения суспензий, то есть жидкостей, содержащих твёрдые частицы во взвешенном состоянии. Разделение происходит в результате разности давлений, создаваемой вакуум-насосом, над фильтрующей перегородкой и под ней. Известны вакуум-фильтры периодического и непрерывного действия. По мере вращения барабана в ячейках создаётся вакуум или избыточное давление. Здесь изнутри барабана подаётся сжатый воздух, а осадок с поверхности барабана срезается ножом. Известны также дисковые, ленточные, тарельчатые, карусельные и другие вакуум-фильтры непрерывного действия. Вакуум-фильтры широко применяют в промышленности. Влажность осадка после вакуум-фильтра до 50 % [1]. Центрифуга – устройство, (машина или прибор), служащее для разделения жидкостей различного удельного веса и отделения жидкостей от твёрдых тел путем использования центробежной силы. При вращении в центрифуге частицы с наибольшим удельным весом располагаются на периферии, а частицы с меньшим удельным весом — ближе к оси вращения. Влажность осадка после центрифуги 65-75 % [1]. Гидроциклон – аппарат, предназначенный для обесшламливания, сгущения шламов и продуктов флотации, осветления оборотных вод. Влажность осадка после гидроциклона 55-60% [1]. Фильтр-пресс – оборудование для разделения твердого и жидкого под избыточным давлением. Отличается высокой надежностью и простотой эксплуатации. Фильтр-прессы используются в самых различных отраслях промышленности там, где необходимо эффективно осуществить обезвоживания суспензий и шламов, получить низкую влажность осадка и высокую чистоту фильтрата. Он способен не только отфильтровать суспензию, но и отжать, промыть и просушить осадок без привлечения дополнительного оборудования. Внедрение такого комплекса существенно снижает капитальные вложения и сокращает площади для размещения оборудования. Влажность осадка после фильтр-пресса 60 % [1]. В курсовом проекте для обезвоживания осадка, содержащего взвешенные вещества, принимаем центрифуги. Центрифугирование осадков находит все большее распространение. Достоинствами этого метода являются простота, экономичность и управляемость процессом. После обработки на центрифугах получают осадки низкой влажности. Для обезвоживания осадка, содержащего волокна целлюлозы, устраиваем фильтр пресс. Также для осадка (пены), содержащего хлопья, образованные после коагуляции, и волокна целлюлозы, принимаем фильтр пресс. Образующийся в ходе обезвоживания фугат возвращается в начало очистных сооружений для совместной очистки с поступающими сточными водами. 8 РАСЧЕТ СООРУЖЕНИЙ ПО ОБРАБОТКЕ ОСАДКА 8.1 Подбор насосов для подачи осадка сточных вод Для подачи осадка по взвешенным веществам принимаем 1 рабочий и 1 резервный насос марки WILO RexaLift FIT L1-10/T-540-S3/AC с подачей Q = 3 м3/сут = 0,04 л/с и напором H = 10 м [11]. Для подачи осадка по волокнам целлюлозы принимаем 1 рабочий и 1 резервный насос марки WILO RexaLift FIT L1-10/T-540-S3/AC с подачей Q = 3,43 м3/сут = 0,04 л/с и напором H = 10 м [11]. Для подачи осадка от флотатора-отстойника принимаем1 рабочий и 1 резервный насос марки WILORexaLift FIT L1-19/T-540-S3/AC с подачей Q =63,87 м3/сут = 0,74 л/с и напором H = 15 м [11]. 8.2 Подбор накопителя для осадка, подаваемого для обезвоживания на центрифуге Время накопления осадка по взвешенным веществам принимаем равное t = 1 сут, тогда необходимый объем емкости составитWвзв = 3 м3. Принимаем накопительную емкость прямоугольную в плане со следующими размерами: − ширина В= 1,5 м; − длина L= 2 м; − высота H= 1 м. 8.3 Расчет центрифуг Центрифугирование осадков заключается в разделении фаз в поле центробежных сил. Оно находит все большее распространение. Преимуществом использования центрифуг в сравнении с другими методами обезвоживания является простота, экономичность и управляемость процессом [12]. Осадительные центрифуги непрерывного или периодического действия следует применять для выделения из сточных вод мелкодисперсных взвешенных веществ, когда для их выделения не могут быть применены реагенты, а также при необходимости извлечения из осадка ценных продуктов и их утилизации. В основном же используются центрифуги для обезвоживания осадка. Схема центрифуги периодического действия представлена на рисунке 4.  1 – труба подачи; 2 – сливные отверстия; 3 – сливная труба; 4 – отверстия для осадка; 5 – труба осадка; 6 – ротор; 7 – полый шнек; 8 – окна Рисунок 4 – Схема центрифуги периодического действия Количество обезвоженного осадка в сутки, образующегося после ценитрифугирования по сухому веществу Мк, т/сут, определяется по формуле  (45)где Wос – расход поступающего осадка, м3/сут; ρ – плотность осадка, ρ = 0,85 м/сут [10]; Pос – влажность осадка, Pос = 95%; Э – эффективность задержания сухого вещества центрифугой, Э = 25 % [10].  т/сут.Объем кека после центрифугирования за сутки Wк, м3/сут, определяется по формуле  (46)где Pк – влажность кека, Pк = 70% [10].  м3/сут.Количество образующегося фугата в сутки Qф, м3/сут, определяется по формуле Qф = Wос - Wк, (47)  м3/сут.Для обработки осадка принимаем 1 рабочую и 1 резервную центрифугу марки ОГШ-202К-03, основные характеристики которой приведены в таблице 2. Таблица 2 – Основные характеристики центрифуги марки ОГШ-202К-03
Время работы центрифуги Т, ч, определяется по формуле  (48)
 ч;Обезвоженный осадок отправляется на утилизацию, а фугат подается на очистку в голову очистных сооружений. |