Главная страница

Практические работы по промышленной экологии


Скачать 1.03 Mb.
НазваниеПрактические работы по промышленной экологии
Дата11.10.2021
Размер1.03 Mb.
Формат файлаdoc
Имя файлаPrakticheskie_raboty_po_promyshlennoi_ehkologii_uchebnoe_posobie.doc
ТипУчебное пособие
#245438
страница6 из 8
1   2   3   4   5   6   7   8

П – производство; ОХЛсистема охлаждения воды; НС – насосная станция;

Q – расход оборотной воды; Q1 – потери воды при испарении;Q2 – потери воды

при разбрызгивании;Q3 – потери воды при продувке
Рис. 1. Схема оборотной системы водоснабжения


Потери воды на испарение при охлаждении Q1 , м3/ч, определяются по формуле [3]
Q1 = Кисп ΔtQ, (1)
где Кисп – коэффициент, учитывающий долю теплоотдачи испарением в

общей теплоотдаче, принимаемый для брызгальных бассейнов

и градирен в зависимости от температуры воздуха (по сухому

термометру) (табл. 2), а для водохранилищ (прудов)-охладителей

в зависимости от естественной температуры в водотоке;

Δtперепад температур воды, оС;

Q – расход оборотной воды (табл. 1), м3/ч.

Перепад температур воды равен
Δt = t1t2 , (2)
где t1 – температура воды, поступающей на охладитель (пруд,

брызгальный бассейн, градирню) (табл. 1);

t2 – температура охлажденной воды.
Таблица 2



Температура воздуха tвозд, оС



0


10


20


30


40


Значения коэффициентаКисп для градирен и брызгальных бассейнов




0,001



0,0012



0,0014



0,0015



0,0016



Потери воды р2в брызгальных бассейнах и градирнях вследствие уноса ветром принимаются по таблице 3 (СНиП 2.04.02-84)
Таблица 3



Охладитель

Потери воды р2 вследствие уноса ветром, % расхода охлаждаемой воды



Вентиляторные градирни с водоуловительными устройствами:

при отсутствии в оборотной воде токсичных

веществ;

при наличии токсичных веществ

Башенные градирни без водоуловительных устройств

Башенные градирни с водоуловительными устройствами

Открытые и брызгальные градирни

Брызгальные бассейны производительностью, м3/ч:

до 500

св. 500 до 5000

св. 5000



0,1 – 0,2
0,05

0,5 – 1

0,01 – 0,05
1 – 1,5
2 – 3

1,5 – 2

0,75 - 1



Требования к качеству оборотной воды и воды для подпитки теплообменных систем оборотного водоснабжения в химической промышленности приведены в табл. 4 [3].


Таблица 4



Показатель


Оборотная вода

Подпитывающая вода

при работе со сбросом (продувкой)

при работе без сброса (замкнутый цикл)

Жесткость, экв/м3:

карбонатная

постоянная

Общее солесодержание, г/м3

Окисляемость перманганатная (на О2), г/м3

ХПК (на О2), г/м3

Содержание, г/м3:

хлоридов

сульфатов

фосфора и азота (сумма)

взвешенных частиц

масла и смолообразующих

веществ


2,5

5

1200

8 – 15
70
300

350 – 500

3

30

0,3


2

4

900

11,8 – 12,8
55
237

277 – 395

2,4

23,6

0,25


0,9

1,9

445

3 – 5,7
26
112

119 – 187

1,1

11,2

0,10



Относительные величины потерь воды в результате испарения р1, разбрызгивания р2 и продувки р3 (в долях) определяются следующим образом:

; ; , (3)
где Q1, Q2, Q3 – абсолютные величины потерь воды при испарении,

разбрызгивании и продувке соответственно, м3/ч.
Те же величины, выраженные в процентах, принимают вид
; ; . (4)



Расчетная предельная концентрация Спр солей или другого лимитирующего загрязнителя в оборотной системе определяется уравнением [2]:
, (4)
где р1, р2, р3 - относительные величины потерь воды в результате

испарения, разбрызгивания и продувки соответственно

(в долях);

С0 – концентрация соли (или другого лимитирующего загрязнителя)

в воде, добавляемой в систему.
Величина называется коэффициентом упаривания.

При известных значениях спри со (в соответствии с требованиями к качеству оборотной и подпитывающей воды) (табл. 4) можно найти р3, а значит и величину продувки Q3, м3/ч.

Величина расходадобавляемой в оборотную систему свежей воды Qсвеж., м3/ч,из водоема для компенсации потерь воды равна:
Qсвеж.= Q1 + Q2 + Q3 (5)

Содержание отчета
Отчет по практической работе должен содержать:

1) титульный лист (приложение А);

2) задание с исходными данными;

3) схему оборотной системы;

4) расчет оборотной системы;

5) выводы.

Практическая работа № 9
РАСЧЕТ ЗАМКНУТОЙ СИСТЕМЫ ВОДОИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Задание: В соответствии с заданным вариантом (табл.1) определить максимально возможную концентрацию солей в воде продувки с3 после обессоливания ее для возврата в цикл водоиспользования и поддержания постоянного расхода и солесодержания в нем.

Таблица 1

Исходные данные


Номер варианта

Расход оборотной воды Q, м3

Расход сточной воды

Qст.в., м3

Солесодержание сточной воды

сст.в., мг/л

1

7800

7,8

1780

2

8000

8,0

1800

3

8200

8,2

1820

4

8400

8,4

1840

5

8600

8,6

1860

6

8800

8,8

1880

7

9000

9,0

1900

8

9200

9,2

1920

9

9400

9,4

1940

10

9600

9,6

1960

11

9800

9,8

1980

12

10000

10,0

2000

13

10200

10,2

2020

14

10400

10,4

2040

15

10600

10,6

2060

16

10800

10,8

2080

17

11000

11,0

2100

18

11200

11,2

2120

19

11400

11,4

2140

20

11600

11,6

2160

21

11800

11,8

2180

22

12000

12,0

2200

23

12200

12,2

2220

24

12400

12,4

2240

25

12600

12,6

2260

Для всех вариантов:

1) предельная концентрация солей в системе спр = 800 мг/л;

2) потери воды в результате испарения p1 = 1,5 %;

3) потери воды в результате разбрызгивания p2 = 0,5 %;

4) величина продувки p3 = 0,5 %;

5) содержание солей в свежей воде ссвеж. = 200 мг/л.

Наиболее перспективный путь уменьшения потребления свежей воды – это создание оборотных и замкнутых систем водоиспользования.

В замкнутых беспродувочных системах стабилизацию оборотной воды производят путем вывода части оборотной воды для корректировки ее минерального состава и последующего возврата в цикл раздельно или совместно со свежей подпиточной водой (рис. 1).
Qст.в.





П
Q3 Q



3

2 1 Q1


СО
Q2




ОХЛ

НС









Qсвеж.

Водоем


1 – основной цикл водооборота; 2 – цикл очистки и возврата воды продувки;

3 – возможный цикл возврата сточной воды производства;

П – производство; ОХЛ – система охлаждения воды; НС – насосная станция;

СО – система обработки (очистки) части воды;
Рис. 1. Схема замкнутой системы водоиспользования

Вместо свежей воды для подпитки можно использовать дочищенную до норм качества технической воды смесь промышленных и бытовых сточных вод, предварительно прошедших биологическую очистку, либо промышленные стоки после достаточно глубокой локальной физико-химической очистки.

Подпитка замкнутых систем свежей водой допускается в случае, если недостаточно очищенных сточных вод для восполнения потерь воды.

Нагретая в теплообменных аппаратах оборотная вода охлаждается в градирнях, брызгальных бассейнах, водохранилищах-охладителях или других устройствах.

Относительные величины потерь воды в результате испарения р1, разбрызгивания р2 и продувки р3 (в долях) определяются следующим образом:

; ; , (1)
где Q1, Q2, Q3 – абсолютные величины потерь воды при испарении,

разбрызгивании и продувке соответственно, м3/ч.
Те же величины, выраженные в процентах, принимают вид
; ; . (2)



Расчетная предельная концентрация Спр солей или другого лимитирующего загрязнителя в оборотной системе определяется уравнением [2]:
, (3)
где р1, р2, р3 - относительные величины потерь воды в результате

испарения, разбрызгивания и продувки соответственно

(в долях);

Со – допустимая концентрация соли (или другого лимитирующего

загрязнителя) в воде, добавляемой в систему.

Порядок расчета
1. В соответствии со схемой замкнутой системы водоиспользования (рис. 1) определим допустимую концентрацию солей Со в добавляемой в систему водоиспользования воде, сформированной из расходов очищенной продувочной Q3, свежей Qсвеж. и производственной сточной вод Qст.в. из уравнения (3).

2. Найдем расход свежей воды Qсвеж., добавляемой в систему из водоема для компенсации потерь при испарении Q1 и разбрызгиванииQ2, определяемыми выражениями (2). При этом надо учесть, что сточная вода, добавляемая в оборотную систему Qст.в.,является технологической, то есть

Qсвеж. = Q1 + Q2Qст.в.

3. Составим уравнение материального баланса
(Q3 + Qст.в.+ Qсвеж.) со = Q3с3 +Qст.в.сст.в.+ Qсвеж. ссвеж.

4. Найдем из уравнения материального баланса максимально возможную концентрацию солей в воде продувки с3 после обессоливания ее для возврата в цикл водоиспользования.


Содержание отчета
Отчет по практической работе должен содержать:

1) титульный лист (приложение А);

2) задание с исходными данными;

3) схему замкнутой системы;

4) расчет замкнутой системы;

5) выводы.

Практическая работа № 10
РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ВОДОИСПОЛЬЗОВАНИЯ

С ПРУДОМ-ОХЛАДИТЕЛЕМ
Задание: 1) определить необходимый объем пруда-охладителя Vo;

2) определить изменение концентраций примеси скi в воде пруда в последующие годы (т.е. время стабилизации состава)

в соответствии с заданным вариантом (табл. 1).
Таблица 1

Исходные данные


Номер варианта

Расход воды на собственные нужды Qс.н., млн.м3/год

Расход сточной воды

Qст.в., млн.м3/год

Солесодержание сточной воды

сст.в., г/м3

1

0,1

0

0

2

0,2

0,001

1800

3

0,3

0,002

1820

4

0,4

0,003

1840

5

0,5

0,004

1860

6

0,6

0,005

1880

7

0,7

0,006

1900

8

0,8

0,007

1920

9

0,9

0,008

1940

10

1,0

0,009

1960

11

1,1

0,010

1980

12

1,2

0,011

2000

13

1,3

0,012

2020

14

1,4

0,013

2040

15

1,5

0,014

2060

16

1,6

0,015

2080

17

1,7

0,016

2100

18

1,8

0,017

2120

19

1,9

0,018

2140

20

2,0

0,019

2160

21

2,1

0,020

2180

22

2,2

0,021

2200

23

2,3

0,022

2220

24

2,4

0,023

2240

25

2,5

0,024

2260

Продолжение табл. 1


Для всех вариантов:

1) расходы, млн.м3/год: - стока атмосферных вод Qст. = 0,4;

- атмосферных осадков Qос.= 2,2;

- продувки Qпрод.= 0,1;

- фильтрационных утечек Qф = 3;

- естественного испарения Qе.и.= 5,2;

- дополнительного испарения Qд.и.= 2,5;

2) концентрации загрязнителя, г/м3: - в начале первого годового цикла со1 =150;

- в стоке атмосферных вод сст.= 150;

- в подпиточной воде сподп.= 30;

- конечная за первый год ск1 = 130;

3) реагенты в систему не добавляются (А = 0).



В системах с прудом-охладителем (рис.1) концентрация солей увеличивается весьма медленно. Рост концентрации зависит от многих факторов. Системы с прудами занимают промежуточное положение между открытыми и замкнутыми системами. Баланс солей в таких системах обычно составляют для большого промежутка времени, например года [2].

Vе.и. Vос

Vф Vст.

Vс.н.

Vпрод.


Пруд
Vд.и.






Vст.в.
Vподп.

П
А
П - производство
Рис. 1. Схема системы водоиспользования с прудом-охладителем

Материальный баланс по лимитирующей примеси в системе водопотребления для расчетного периода (год) имеет следующий вид:
Voсо + А + Qподп.сподп.+ Qст.сст.+ Qст.в.сст.в.Qпрод.

Qс.н.Qф = Vо ск ; (1)
Qподп. = Qпрод.+ Qс.н.+Qф + Qе.и.+ Qд.и.Qос.Qст.Qст.в., (2)
где Vo – объем воды в пруду-охладителе;

со, ск – концентрации загрязнителя (например, солей) в пруду в

начале и конце годового цикла;

А – количество реагентов (хлоридов, сульфатов, кальция,

магния, железа), вводимых в пруд-охладитель в течение года

для обработки всего циркуляционного потока или его части

(хлорирование, подкисление, коагулирование и т.п.);

Qподп.– годовой объем воды, поступающей в систему за счет

подпитки;

сподп. – концентрация загрязнителя в подпиточной воде;

Qст. – годовой объем стока атмосферных вод в пруд;

сст. – средняя концентрация загрязнителя в стоке атмосферных вод;

Qст.в – годовой объем сточных вод, поступающих в систему от

производства;

сст.в. – средняя концентрация загрязнителя в сточной воде;

Qос. – годовой объем воды, поступающей в пруд-охладитель за счет

атмосферных осадков;

Qпрод.,Qс.н., Qф, Qе.и., Qд.и.– годовые объемы воды, теряемой из

пруда-охладителя соответственно за счет продувки,

собственных нужд водоочистных установок, фильтрационных

утечек, естественного испарения, дополнительного испарения.
Уравнение материального баланса дает возможность определить объем пруда-охладителя при прочих заданных или рассчитываемых величинах. При эксплуатации водооборотной системы, когда объем пруда-охладителя известен, обычно рассчитывают величину продувки или концентрацию загрязнителя к концу годового цикла.


Порядок расчета
1. Составляется материальный баланс по лимитирующей примеси для расчетного периода (год);

2. Из уравнения материального баланса определяется объем пруда-охладителя.

3. При известном значении объема пруда-охладителя определяются концентрации загрязнителя в пруду в конце годового цикла скi(ск2, ск3 и т.д.) в последующие годы, принимая со2 = ск1, со3 = ск2 и т.д. до стабилизации концентрации. Срок практически полной стабилизации концентрации составляет 8 – 10 лет. Результаты расчетов сводятся в таблицу
Таблица 1

Результаты расчетов стабилизации концентрации


Год

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

скi, г/м3



130





























Содержание отчета
Отчет по практической работе должен содержать:

1) титульный лист (приложение А);

  1. схему системы водоиспользования с прудом-охладителем;

  2. расчет системы водоиспользования;

4) таблицу с результатами расчетов стабилизации

концентрации;

5) выводы.

Практическая работа № 11
РАСЧЕТ ВЕРТИКАЛЬНОГО ОТСТОЙНИКА

Задание: Рассчитать вертикальный отстойник в соответствии

с заданным вариантом (табл. 1).
1   2   3   4   5   6   7   8


написать администратору сайта