Современные системы водоотведения промпредприятий. Практические. Практическое занятие 1 Оборотные системы водоснабжения
 Скачать 0.64 Mb.
|
|
Задача №1 Рассчитать открытый гидроциклон, предназначенный для очистки производственных стоков от нефтепродуктов. Расход сточных вод составляет 11 м3/ч. Концентрация нефтепродуктов в исходной воде достигает 90 мг/л, а в очищенной воде - 50 мг/л. Гидравлическая крупность частиц нефтепродуктов составляет 0,25 мм/с. Задача №2 Расход производственных стоков составляет 200 м3/сут. Время работы открытых гидроциклонов составляет 16 ч/сут. Концентрация взвеси в исходной воде достигает 1800 мг/л, а в очищенной не превышает 250 мг/л. Гидравлическая крупность взвеси составляет 1 мм/с. Задача №3 Определить объём усреднителя для выравнивания расхода жиросодержащих сточных вод. Коэффициент неравномерности водоотведения составляет 1,6. Расход сточных вод равен 280 м3/сут. Концентрация жиров в сточной воде не превышает 280 мг/л, а концентрация взвеси - 200 мг/л. Задача №4 Определить объем усреднителя для выравнивания расхода фенолосодержащих стоков. Коэффициент неравномерности водоотведения составляет 1,8. Расход сточных вод равен 200 м3/сут. Концентрация взвешенных веществ в сточной воде не превышает 150 мг/л, а содержание фенолов - 200 мг/л. Практическое занятие №5 Расчёт установок типа " блок гидроциклон-отстойник" Установки типа " блок гидроциклон-отстойник" (БГО) предназначена для очистки производственных сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ. Установка типа БГО включает напорные гидроциклоны и отстойники различных конструкций (горизонтальные или вертикальные). Отстойники могут работать в безнапорном режиме или под избыточным давлением. Если отстойник работает под избыточным давлением, то напорный гидроциклон работают с противодавлением на сливах. Если отстойник работает в безнапорном режиме, то гидроциклон работает с свободным изливом. Для повышения производительности гидроциклонов они компануются в батареи. Батареи представляют собой несколько элементарных напорных гидроциклонов, установленных по два в ряд или по кругу, а также конструкции для подведения воды к гидроциклонам и отвода ее с верхних и нижних сливов этих аппаратов. Количество гидроциклонов, входящих в состав батареи NГЦ, шт, составляет  (1)где Qр – расход производственных стоков, л/с; QГЦ – производительность гидроциклона, л/с. Производительность гидроциклона, предназначенного для очистки производственных стоков от нефтепродуктов QГЦ, л/с, составляет QГЦ = Qн.сл. + Qв.сл. (2) где Qн.сл. - расход воды через нижний слив гидроциклона, л/с; Qв.сл. - расход воды через верхний слив гидроциклона, л/с. Величины Qн.сл. и Qв.сл. зависят от геометрических характеристик гидроциклонов и технологических параметров процесса очистки воды (давление на входе в гидроциклоны - Р, кгс/см2, противодавление на сливах в гидроциклоны - Ра, кгс/см2, концентрация нефтепродуктов в исходной воде - Сн, мг/л, температура исходной воды - Т, ºС). Для очистки сточных вод от нефтепродуктов применяются гидроциклоны, диаметр которых составляет 40-100 мм. Формулы для определения расходов воды со сливов напорных гидроциклонов для очистки сточных вод от нефтепродуктов и эффект очистки от этих загрязнений при работе с противодавлением на сливах могут применяться при давлении на входе в эти аппараты от 0,2 МПа до 0,6 МПа, при противодавлении на сливах от 0,1 до 0,4 МПа, температура нефтесодержащих сточных вод от +10 до +40ºС, концентрация нефтепродуктов от 250 мг/л до 81 г/л. Для очистки производственных стоков от взвешенных веществ применяются напорные цилиндроконические гидроциклоны диаметром от 50 до 500 мм. Эффект очистки производственных сточных вод в напорных цилиндроконических гидроциклонах от взвешенных веществ составляет 55-70%. Расход воды расход сточных вод через верхний слив напорных гидроциклонов, предназначенных для очистки сточных вод от взвешенных веществ Qв.сл., л/с, составляет Qв.сл. = QГЦ - Qн.сл. (3) Поскольку напорные гидроциклоны отличаются малой инерционностью (режим работы этих аппаратов сильно зависит от технологических параметров процесса очистки производственных стоков) были созданы аппараты типа "блок гидроциклон-отстойник". При разделении эмульсий или суспензий верхний и нижний сливы гидроциклонов направляются, как правило, в отдельные отсеки одного отстойника или в отдельные отстойники. При разделении суспензий в напорных гидроциклонах их нижний слив может быть направлен в песковые бункера или на песковые площадки. При этом необходимо, как только возможно, снизить расход через нижние сливные отверстия напорных гидроциклонов. В качестве водораспределительных и водозаборных устройств в отстойниках, куда поступают суспензии или эмульсии после их обработки в напорных гидроциклонах, обычно применяются либо перфорированные трубопроводы, либо коллекторы с двойными перфорированными ответвлениями. Суммарная площадь отверстий на водосборных или в распределительных системах Fсум, мм, составляет  (4)где dк - диаметр коллектора, мм. Число отверстий на ввод распределительных или водосборных системах Nотв, шт, составляет  (5)где fотв - площадь сечения отверстий, мм2. Диаметр отверстий на воде распределительных или водосборных системах принимается равным 10-20мм. Система сбора осадка представляет собой перфорированный трубопровод. Исследования показали, что при очистке нефтепромысловых сточных вод время пребывания нефтяной эмульсии с верхнего слива гидроциклонов в отстойнике, необходимые для снижения концентрации нефтепродуктов до 50 мг/л, составляется для воды с верхнего слива гидроциклонов 35-45 мин, а для воды с нижнего слива гидроциклонов - 45-50 мин. Объем отсека нижнего слива отстойника или всего отстойника Wн.сл., м3, составляет  (6)где Qобщн.сл - расход с нижнего слива гидроциклонов, л/с; tн.сл. - время пребывания в этом отсеке или отстойнике, ч. Объем отсека верхнего слива или всего отстойника верхнего слива Wв.сл., м3, составляет  (7)где Qобщв.сл - расход с верхнего слива гидроциклонов, л/с; tв.сл. - время пребывания в этом отсеке или отстойнике, ч. При работе со свободным изливом напорная гидроциклонов и давление на их фоне рекомендуется принимать не менее 0,2 МПа. При работе напорных гидроциклонов с противодавлением на сливах разность давления и противодавления не должно быть менее 0,2 МПа. Методика расчета установок типа БГО включает а) определение геометрических характеристик напорных гидроциклонов; б) определение расходных характеристик гидроциклонов и эффективности их работы; в) определение размеров отстойника; г) расчет коммуникаций и установки типа БГО; д) определение воды распределительных и водосборных устройств. Скорость движения нефтесодержащих сточных вод в напорных трубопроводах составляет 1-1,5 м/с. Скорость движения сточных вод, загрязненных взвешенными веществами в трубопроводах составляет 1-1,5 м/с. Скорость движения нефтепродуктов в напорных трубопроводах составляет 0,8-1,5 м/с. Совершенствование конструкции установок БГО привело к созданию аппаратов типа " блок гидроциклон-цилиндрические камеры-отстойник" (БГКО). Преимуществом этого аппарата является использование остаточной энергии закрученных потоков в цилиндрических камерах. При обработке нефтесодержащих сточных вод в БГКО процесс разрушения планирующих оболочек вокруг капель нефтепродуктов, а также процесс их укрупнения происходит более интенсивно, чем В аппаратах типа БГО, что значительно увеличивает эффективность последующего отстаивания. Принципы расчета установок типа БГКО не отличаются от методики проектирования аппаратов типа БГО. Задача №1 Рассчитать и спроектировать установку типа БГО для очистки производственных стоков от взвеси. Принят гидроциклон диаметром 80 мм. Давление на его входе достигает не менее 0,3 МПа, а противодавление на его сливах - 0,1 МПа. Расход сточных вод не превышает 1000 м3/сут, а время работы этой установки составляет 16 ч/сут. Концентрация взвешенных веществ в воде, поступающей на очистку достигает 300 мг/л, а в очищенной воде содержание взвеси не должна превышать 50 мг/л. Задача №2 Рассчитать и запроектировать установку типа БГО для очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ. Принять гидроциклон диаметром 75 мм. Давление на его входе достигает 0,4 МПа, а противодавление на его сливах - 0,2 МПа. Расход сточных вод составляет 1500 м3/сут, время работы это установки достигает 24 ч/сут. Концентрация загрязнений в исходной воде составляет: нефтепродуктов - 2000 мг/л, взвеси - 180 мг/л. Концентрация загрязнений в очищенной воде составляет: нефтепродуктов - 50 мг/л, взвеси - 50 мг/л. Плотность нефтепродуктов составляет 0,85 г/см3. Задача №3 Рассчитать и запроектировать гидроциклонную установку для очистки сточных вод от взвеси. Принят гидроциклон диаметром 80 мм. Давление на его входе не превышает 0,4 МПа. Расход стоков составляет 800 м3/сут. Время работы установки 8 ч/сут. Концентрация взвеси в воде, поступающей на очистку достигает 360 мг/л. Задача №4 Рассчитать батарею гидроциклонов для очистки нефтесодержащих сточных вод. Принят гидроциклон диаметром 75мм. Давление на его входе достигает 0,6 МПа. Расход стоков составляет 1200 м3/сут, а время работы батареи 16 ч/сут. Концентрация нефтепродуктов в сточной воде достигает 2500 мг/л. Практическое занятие №6
Струйно-отстойные аппараты предназначены для очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ. Струйно-отстойные аппараты состоят из напорных отстойников и струйных элементов и поэтому называются «блок струйный элемент-отстойник» (БСО). Струйный элемент представляет собой заглушенный с обоих торцов Ццилиндр с перфорированной боковой поверхностью. В верхней части струйного элемента размещается приточный патрубок. Исходная вода под избыточным давлением поступает в струйные элементы через приточные патрубки. В струйных элементах жидкость движется в турбулентном режиме. Распространяясь вдоль оси струйного элемента, поток воды образуют в его цилиндрическом корпусе прямой и обратный потоки. Кроме того, вследствии разрежения, создаваемого движущейся струей, жидкость из окружающего пространства поступает в верхнюю часть струйного элемента, выдавливая сточную воду через отверстие в его нижнюю часть. То есть в цилиндре струйного элемента образуется ее внешний рецикл. В зоне прямого потока осуществляется процесс разрушения оболочек вокруг капель нефтепродуктов, которые являются фактором нефтяных эмульсий. Разрушение этих оболочек происходит за счёт турбулентной диффузии. В этой же зоне начинается процесс укрупнения (коалесценции) капель нефтепродуктов с разрушенными оболочками. В зонах обратного потока и внешнего рецикла число Рейнольдса значительно меньше, чем в зоне прямого потока. Здесь происходит дальнейшее укрупнение капель нефтепродуктов. Наличие циркуляции за счёт обратного потока и внешнего рецикла дает возможность неоднократного повторения всей последовательности описанных выше процессов. Укрупнённые капли нефтепродуктов выносится потоком в отстойную часть установок типа БСО. Напорный горизонтальный отстойник, входящий в состав этого аппарата, разделен перегородками на рабочий отсек и отсек дополнительного отстаивания. В рабочем отсеке размещаются встроенные элементы и системы сбора осадка, поскольку в данном отсеке происходит осаждение основной массы взвеси. Система сбора осадка представляет собой перфорированный трубопровод, отверстия на нём располагаются в шахматном порядке и направлены вверх под углом 45 градусов к оси коллектора. В отсеке дополнительного отстаивания размещается система сбора очищенной воды, которая также представляет собой перфорированный трубопровод. Отверстия на нём располагаются в шахматном порядке и направлены вниз под углом 45 градусов к оси коллектора. В БСО концентрация нефтепродуктов снижается с 500 мг/л до 40-50 мг/л, а содержание взвеси с 200 мг/л до 40-50 мг/л. Объем отстойника  , м3, установки типа БСО составляет (1)где  – объем рабочего отсека, м3.Величина , м3, составляет (2)где Кс.о. =0,75 - коэффициент использования объема отстойника БСО;  =1,5 ч – время пребывания воды в рабочем отсеке;Qр – расход сточных вод, м3/ч. Длина рабочего отсека Lр.отс, м, составляет  (3)где Дотс - диаметр отстойника, м. Длина отсека дополнительного отстаивания Lд.отс, м, составляет Lд.отс = Lотс – Lр.отс (4) где Lотс – длина отстойника БСО по обечайки, м. Количество струйных элементов Nс.э., шт, составляет  (5)где  =10 м3-удельный объем зоны отстаивания, приходящийся на один струйный элемент. Диаметр струйного элемента Dс.э, шт, составляет Dс.э = 10 dпп (6) где dпп – диаметр приточного патрубка, м. Диаметр приточного патрубка dпп, м, составляет  (7)где ν=4 м/с - скорость движения воды в струйном элементе. Длина струйного элемента lс.э., м, составляет  (8)где Fс.э. – площадь сечения струйного элемента. Суммарная площадь отверстий струйного элемента равна 2% от площади его боковой поверхности. Расход нефтепродуктов, поступающих в отстойник БСО с исходной водой, Qнобщ, л/с, составляет  (9)где Снн – концентрация нефтепродуктов в исходной воде, мг/л; Расход нефтепродуктов, отводимых от БСО с очищенной водой, Qноч, л/с, составляет  (10)где Скн – концентрация нефтепродуктов в очищенной воде, мг/л; ρн – плотность нефтепродуктов, г/см3. Расход нефтепродуктов, отводимых от БСО Qнотв, л/с, составляет Qнотв = Qнобщ - Qноч (11) Коммуникации БСО рассчитываются в зависимости от расхода жидкости и скорости ее движения в трубопроводах. Таким образом порядок расчета установок типа БСО составляет: а) определяется объем отстойника типа БСО; б) определяется длина отсеков данного отстойника; в) определяется число и геометрические характеристики встроенных элементов; г) рассчитываются коммуникация установки типа БСО; д) рассчитываются системы сбора очищенной воды и осадка.
Площадь фильтрования намывного фильтра Fнф, м2, составляет  (12)где ��нф = 2-5 м/ч - скорость фильтрования в намывных фильтрах. Объем воды на промывку намывного фильтра Wнпр, м3, составляет Wнпр = 0,007· Qp·T (13) где Т - время работы намывного фильтра, ч/сут. Расход воды на промывку намывного фильтра Qпр, л/с, составляет  (14)где tнпр = 10 мин - продолжительность промывки намывного фильтра. Расход воздуха подаваемого на промывку намывного фильтра Qв, м3/с, составляет  (15)где Iв = 20 л/(с·м2) - интенсивность продувки намывного фильтра. Концентрация взвеси в сточной воде с помощью намывного фильтра снижается с 50 мг/л до 1,5 мг/л. Потери напора в намывном фильтре достигают 0,1 МПа. Длина фильтрующего элемента намывного фильтра lф.э., м, составляет  (16)где dф.э. - диаметр фильтрующего элемента, м. Высота цилиндрической части намывного фильтра Нн.ф.ц, м, составляет  (17)где τц = 0,02 ч - время опорожнения цилиндрической части намывного фильтра; ��minф.н. = 1 м/ч - скорость фильтрования в конце фильтроцикла. Диаметр отверстий на поверхности фильтрующего элемента принимается равным 10 мм. Высота конической части намывного фильтра Нк, м, составляет  (18)где dдр - диаметр трубопровода, используемого для опорожнения намывного фильтра, м; Dн.ф. - диаметр намывного фильтра, м; α = 60º - угол наклона стенок конической части к горизонту. Скорость движения воздуха в трубопроводах составляет 7-10 м/с. |