Современные системы водоотведения промпредприятий. Практические. Практическое занятие 1 Оборотные системы водоснабжения

Название	Практическое занятие 1 Оборотные системы водоснабжения
Дата	23.01.2018
Размер	0.64 Mb.
Формат файла
Имя файла	Современные системы водоотведения промпредприятий. Практические .docx
Тип	Документы #34978
страница	5 из 8

1 2 3 4 5 6 7 8

3. Расчёт ультрафильтрационных установок
_{Мембранное разделение является одной из разновидностей обратного осмоса. При мембранном разделении чистая вода проходит через мембрану, а загрязнения ее задерживаются. Мембранное разделение осуществляется либо под избыточным давлением, либо под воздействием электрического поля.}

_{Мембранное разделение под давлением по размеру пор мембраны подразделяются на:}

_{а) микрофильтрацию ( размер пор 10}^-8_{- 10}^-6_м);

_{б) ультрафильтрацию (10}^-9_{- 10}^-8_м);

_{в) нанофильтрацию (10}^-10_{- 10}^-9_м);

_{г) обратный осмос (менее 10}^-10_м).

_{Таким образом мембранная очистка воды является одной из разновидностей нанотехнологий, поскольку она осуществляется с помощью систем имеющих соответствующие размеры.}

_{Задержание разделительными мембранами загрязнений происходит главным образом за счёт того, что размеры задержанных частиц превышают размер пор мембраны.}

_{Разделительные мембраны изготовляются обычно из синтетических материалов, хотя известны мембраны керамические. Мембраны изготавливаются в виде плоских листов или полых цилиндров, которые затем собираются в модули. Модули могут соединяются последовательно для увеличения эффективности очистки или параллельно для повышения производительности. Таким образом, мембранные разделители выпускаются различными фирмами в заводских условиях.}

_{В процессе работы мембранных разделителей образуется фильтрат ( очищенная вода) и пермиат ( раствор сильно загрязнённый удаляемым веществом). Пермиат после завершения цикла работы мембранного разделителя должен быть утилизирован.}

_{В мембранных разделителях из воды удаляются взвешенные вещества, фенол, жиры, нефтепродукты, ионы тяжелых металлов, нитраты, нитриты, радиоактивные вещества.}

_{Применяются мембранные разделители для очистки хозяйственно-бытовых стоков: на их основе создан мембранный биореактор (МБР), в котором обрабатываются сточные воды методом биохимического окисления.}

_{Технология МБР используются также для очистки производственных стоков нефтеперерабатывающих заводов.}

_{В КГАСУ ведутся исследования процессов глубокой очистки производственных стоков от нефтепродуктов. Разработана установка для очистки производственных сточных вод от нефтепродуктов, схема которой представлена на рисунке 3. В состав этой установки входят ёмкости 1 и 2 для воды поступающей на очистку, насосы, мембранный разделитель 4, трубопроводы, запорно-регулирующая арматура и система контрольно-измерительных приборов.}

_{Рисунок 3 - Схема установки глубокой очистки производственных сточных вод от нефтепродуктов с использованием мембранных разделителей.}
_{Под избыточным давлением вода по трубопроводу 5 поступает в ёмкость 1. После её наполнения вода насосом 3 по трубопроводу 6 подается в разделитель 4. Мембраны в нём пропускают воду, но задерживать нефтепродукты. Очищенная вода под большим давлением отводится по трубопроводу 7. Концентрат под остаточным давлением по трубопроводу 8 поступает ёмкость 1. После того, как вода в емкости 1 очищена, остатки концентрата по трубопроводу 9 отводятся из ёмкости 1. Пока ведется очистка воды из ёмкости 1, наполняется емкость 2. После откачки концентрата из ёмкости 1 вода из емкости 2 насосом 3 подается на очистку в мембранный разделитель 4. С этого же момента начинают заполняться емкость 1.На мембранных разделителях, использованных в КГАСУ, концентрация нефтепродуктов с 5 мг/л снизилась до 0,9-1,3 мг/л.}

_{В настоящее время выпускается много типов различных мембранных разделителей. Выбираются разделители пригодные для удаления данного типа загрязнений.}

_{Число разделителей}_N_м.р_{, шт, определяется по формуле}

(7)
_где_Q_м.р._{- производительность мембранного разделителя по фильтрату, л/с;}

_Q_р_{- расчетный расход сточных вод, л/с.}
_{Задача №1}

_{Рассчитать адсорбционный фильтр для очистки производственных стоков от нефтепродуктов. Расход сточных вод составляет 40 м}³_{/сут, а время работы фильтра - 8 ч/сут. Концентрация нефтепродуктов в воде, поступающей на очистку не должна превышать 3 мг/л, а их содержание в очищенной воде составляет 0,5 мг/л.}
_{Задача №2}

_{Рассчитать фильтр с плавающей загрузкой для глубокой очистки производственных сточных вод от взвешенных веществ. Расход сточных вод составляет 200 м}³_{/сут, а время ра3,2331боты фильтра - 16 ч/сут. Концентрация взвеси в воде, поступающей на очистку составляет 30 мг/л, а в очищенной воде - 10 мг/л.}
_{Задача №3}

_{Рассчитать фильтр с плавающей загрузкой для глубокой очистки производственных сточных вод. Расход сточных вод составляет 60 м}³_{/сут, а время работы фильтра - 8 ч/сут. БПК}_полн_{воды, поступающей на очистку достигает 25 мг/л, а в очищенной воде не должно превышать - 8 мг/л.}

_{Практическое занятие №9}

_{Химическая очистка производственных сточных вод}

_{Расчет сооружений для нейтрализации производственных стоков}

_{Количество реагентов, для нейтрализации кислых или щелочных стоков М}_р_{, кг, составляет}

_М_р_{= К}_з_·а·А·_W_p_{·100/В (1)}
_{где К}_з_{- коэффициент запаса расхода реагента;}

_W_p_{- объём нейтрализуемых стоков, м}³_;

_{а - концентрация кислоты или щёлочи, кг/м}³_;

_{А - расход реагента на нейтрализацию, т/т;}

_{В - количество активной части реагентов в товарном продукте, %.}
_{Для известкового молока К}_з_{= 1,1, а для известкового теста и сухой извести К}_з_{= 1,5.}

_{При нейтрализации кислых стоков, содержащих ионы тяжелых металлов, количество щелочных реагентов}_G_{, кг, составляет}
_G_{= К}_з_·_W_p_{·(аА + а}₁_С₁_{+ а}₂_С₂_{+…+ а}_i_С_i_{) (2)}
_{где а}₁_{, а}₂_{, ... а}_i_{- количество реагента необходимого для осаждения ионов}

_{тяжелых металлов, г/г;}

_С₁_{, С}₂_{, ... С}_i_{- концентрация ионов тяжелых металлов в стоках, кг/м}³_.
_{Количество сухого вещества осадка, образующегося при нейтрализации 1 м}³_{кислых стоков, которые содержит ионы тяжелых металлов М}_ос_{, кг, составляет}

(3)
_{где А - содержание активного СаО в используемой извести, %;}

_А₁_{- количество активного СаО для нейтрализации серной кислоты,}

_кг/м³_;

_А₂_{- количество активного СаО для осаждения ионов тяжелых металлов,}

_кг/м³_;

_А₃_{- количество образовавшихся гидроокиси металлов, кг;}

_Е₁_{- количество СаSО}₄_{, образующегося при нейтрализации серной}

_{кислоты, кг;}

_Е₂_{- количество СаSО}₄_{, образующегося при осаждении тяжелых}

_{металлов, кг.}
_{Объем осадка, образующегося при нейтрализации 1 м}³_{производственных стоков}_W_ос_{, м}³_{, составляет}

(4)
_{где В}^ос_л_{- влажность осадка, %.}
_{При концентрации HCl и HNO}₃_{в сточных водах не более 1,5 г/л их можно нейтрализовать в фильтрах, загруженных дробленым доломитом, магнезитом, мелом, мраморной крошкой, известняком.}

_{Эти производственные стоки они должны содержать ионы тяжелых металлов.}

_{Крупность фракции нейтрализующих материала составляет 3-8 см.}

_{Диаметр нейтрализующий в фильтра Д}_н.ф_{, м, составляет}

(5)
_где_N_н.ф._{- число нейтрализующих фильтров, шт;}

_F_н.ф._{- площадь сечения нейтрализующая фильтра, м}²_.
_{Число рабочих нейтрализующих фильтров должна быть не менее двух.}

_{Величина}_F_н.ф._{, м}²_{, составляет}

(6)
_где_Q_p_{- расчетный расход сточных вод, м}³_/ч;

_��_н.ф._{= 4-8 м/ч - скорость фильтрования нейтрализующих в фильтрах.}
_{Высота слоя фильтрующего материала в нейтрализующих фильтрах Н}_н.ф._{, м, составляет}

(7)
_{где К - эмпирический коэффициент, зависящий от вида материала}

_{нейтрализующем фильтре;}

_{n - константа;}

_b_{- концентрация кислоты, г-экв/л;}

_d_з.ф._{- диаметр зерен загрузки, мм.}
_{Суточный расход загрузочную материала М}_з.ф_{, т/сут, составляет}

(8)
_{где а - расход щелочного реагента на нейтрализацию, кг/кг;}

_{А - концентрация кислоты, кг/м}³_;

_Q_сут_{- расход сточных вод, м}³_/сут.
_{Время контакта кислых стоков загрузочным материалом должна быть не менее 10 минут.}

_{Продолжительность работы нейтрализующая фильтра составляет}

(9)
_{Скорость движения кислых стоков в коммуникациях нейтрализующего фильтра принята равной 1-1,5 м/с.}

_{Расчет электрокоагулятора}

_{Электрокоагулятор предназначен для осуществления окислительно-восстановительных реакций в условиях наложения внешнего электрического поля. При этом осуществляется растворение электродов.}

_{Конструкция электрокоагулятора предназначенного для восстановления ионов Cr}⁶⁺_{представлена на рисунке 1. В этом аппарате использованы растворимые стальные пластинчатые электроды.}

_{Восстановление ионов Cr}⁶⁺_{до состояния Cr}³⁺_{происходит за счёт окисления железа, переходящих в раствор.}

_{Сила тока в сети электрокоагулятора}_I_,_A_{, составляет}

(10)
_{где С}_хр_{- концентрация ионов шестивалентного хрома в сточной воде,}

_{поступающей на очистку, г/м}³_;

_q_эл_{= 3,1 А·ч/г - удельный расход электроэнергии для удаления 1 г ионов}

_Cr⁶⁺_.
_{Суммарная площадь анодов}_F_ан_{, м}²_{, составляет}

(11)
_где_i_а_{= 100 А/м}²_{- анодная плотность тока.}

_{Рисунок 1 - Расчетная схема электрокоагулятора: 1 - корпус; 2 - блок электродов; 3 - решетка; 4 - подача воды на очистку; 5 - отвод очищенной воды; 6 - дренаж.}
_{Длина анодной пластины принята равной L}_а_{= 0,5 м, а ее высота, погруженная в воду h}_а_{= 1 м.}

_{Общее число электродов}_N_эл_{составляет}

(12)
_{Рабочий объем электрокоагулятора составляет}

(13)
_{где S = 0,008 м - расстояние между электродами.}
_{Продолжительность обработки хромсодержащих стоков}_t_об.х_{, с, составляет}

(14)
_{При этом должно выполняться неравенство}

(15)
_{Ширина электрокоагулятора В}_эл_{, м, составляет}

(16)
_{где b = 0,01 м - толщина электрода;}

_{а = 0,12 м - зазор между крайними электродами и стенками}

_{электрокоагулятора.}
_{Длина электрокоагулятора}_L_эл_{, м, составляет}

(17)
_{Угол наклона стенок пирамидальной части электрокоагулятора горизонту принят α=60º.}

_{Тогда высота пирамидальной части Н}_п_{, м, составляет}

(18)
_{где d - диаметр дренажного трубопровода, м.}
_{Глубина воды в электрокоагуляторе принята равной Н}_р_{= 1,3 м, тогда высота призматической части этого аппарата Н}_эл_{, м, составляет}
_Н_эл_{= Н}_р_{+ h}₁₍₁₉₎
_{где h}₁_{= 0,3 м - высота борта электрокоагулятора над уровнем воды.}
_{Расход металлического железа М}_эл_{, кг/сут, составляет}

(20)
_где_q_ж_{= 2г/г - расход железа на восстановление 1 г ионов Cr}⁶⁺_;

_К_м_{= 0,8 - коэффициент использования материала электродов.}
_{Время службы стальных электродов}_t_ж_{, сут, составляет}

(21)
_{где ρ}_ж_{= 7800 кг/м}³_{- плотность железа;}

_N_а₌_N_эл_{/2 - число анодов, шт.}
_{3. Расчёт гальванокоагулятора}
_{Гальванокоагулятор разработанный в КГАСУ предназначен для восстановления ионов Cr}⁶⁺_{. Его расчетная схема представлена на рисунке 2.}

_{Рисунок 2 - Расчетная схема гальванокоагулятора: 1 - корпус; 2 - слой загрузки; 3 - подача воды на очистку; 4 - отвод обработанной воды; 5 - подача сжатого воздуха.}
_{Гальванокоагулятор представляет собой круглый или квадратный в плане вертикальный резервуар, в котором размещена загрузка. Резервуар может работать, как напорном, так и в безопасном режиме. Загрузка представляет собой смесь железных и медных стружек в пропорции по массе 4:1. При фильтрации хромсодержащих сточных вод (ХСВ) через загрузку образуется гальванопочва " железо-медь". При этом без наложения внешнего электрического поля железо поляризуется анодно и окисляясь, переходит в раствор. За счёт этого происходит восстановление ионов Cr}⁶⁺_{до состояния Cr}³⁺_{. Для ускорения окислительно-восстановительных процессов в гальванокоагулятор подаётся сжатый воздух.}

_{Скорость движения воды в гальванокоагуляторе}_��_г.к_{, м/с, составляет}

(22)

_{где Н}_з_{= 0,6 м - высота слоя загрузки;}

_{τ= 10 мин - время контакта ХСВ с загрузкой.}
_{Площадь сечения гальванокоагулятора}_F_г.к._{, м}²_{, составляет}

(23)
_{Диаметр гальванокоагулятора}_D_г.к_{, м, составляет}

(24)
_где_N_г.к._{- число рабочих гальванокоагуляторов, шт.}
_{Число рабочих гальванокоагуляторов должно быть не менее двух.}

_{Вес загрузки М}_з_{, кг, составляет}

(25)
_{где γ}_з_{= 250 кг/м}³_{- объемный вес загрузки.}
_{Расход воздуха подаваемого в гальванокоагулятор}_Q_в_{, л/с, составляет}

(26)
_где_I_в_{= 1 л/с·м}²_{- интенсивность подачи воздуха в гальванокоагулятор.}

_{Скорость движения воздуха в воздуховодах составляет 5-15 м/с, скорость движения воздуха из отверстий - 20 м/с.}

_{Скорость движения ХСВ в коммуникациях гальванокоагулятора не превышает 1-1,5 м/с.}
_{1 2 3 4 5 6 7 8}