Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Производственные сточные воды

1. Выбор схемы очистных сооружений.

Производственные сточные воды на предприятии образуются при обмывке изделий, промывке и опрессовки отдельных узлов с агрегатов, спуске воды из нагрузочных реостатов и гальванических ванн. Основными загрязняющими веществами являются нефтепродукты, минеральные и органические взвешенные вещества, кислоты и ионы тяжёлых металлов.

Загрязняющие вещества в сточной воде находятся механической взвеси эмульсии и в растворенном состоянии.Поэтому разрабатываемый многоступенчатую очистку, рассчитанную на улавливание всех примесей.

На 1 ступени очистки обеспечивается удаление крупных дисперсий путём отстаивания. Далее с помощью комбинации физико- химических методов флотации и коагуляции обеспечивается удаление мелкодиспергированных примесей. На 3 ступени очистки путём фильтрованием воды через зернистую загрузку обеспечиваем снижение концентраций примесей до нор, позволяющих сбрасывать воду в городскую канализацию или возвращать ее на производственные нужды.

При выпуски станков в открытый водоём требуется глубокая очистка воды, которую можно добиться путём фильтрования через активированный уголь. Т.о в состав очистных сооружений при сбросе производственных сточных вод в городскую канализацию должен входить:

- резервуар – усреднители (отстойники)

- флотаторы

- скоростные фильтры

- резервуары промывочных вод.

- промежуточные ёмкости

- насосы

В состав сооружений локальной очистки сточных вод гальванического производства входит: усреднитель, электрокоагулятор с отстойником, сооружения по обработке осадка, резервуар для очищенной воды

Определение расчётных расходов

Расчёт расходов производственных стоков.

Среднесуточный расход производственных сточных вод вычисляют по формуле:

qсут ПП = 678,4

Расчётный максимальный часовой расход производственных СВ вычисляют по формуле:

Qрас.=

где, Т - время работы (16 часов)

К – коэффициент часовой неравномерности (1,4 – 1,5)

Qрас.=

=58,52

Определение расходов

Расход дождевых вод

Qп = 30 + N

Qп =30+8 = 38

Qпчас = 38/16 = 2,375

Общий расход СВ поступающих на ОС

Qсут.общ =QДсут+Qпсут

qчасобщ = Qрасч +Qчас

qчасобщ =63,6+ 2,375 = 66

2. Расчет нефтеуловителя

Нефтеуловитель используется в качестве резервуара усреднителя сточных вод, а так же применяются для очистки сточных вод, содержащих грубодисспергированные нефтепродукты, жиры, смолы при концентрации 100 мг/л и для осаждения твёрдых механических примесей.

Горизонтальная нефтеловушка представляет собой отстойник, разделённый продольными стенками на параллельные секции. Сточные воды из отдельно расположенной распределительной камеры по самостоятельным трубопроводам поступает через щелевую перегородку в каждую секцию нефтеловушки. Освобожденная от нефти и взвешенных частиц вода в конце секции проходит затоплёной стенкой и через водослив переливается в отводящий лоток и далее в трубопровод. Выплывающая нефть по мере наполнения смещается скребковыми транспортёрами к щитовым поворотным трубам и выводится из нефтеловушек.

Для переодического перемешивания стоков в нефтеловушки предусматривается установка перфорированных труб диаметром 40 мм.

Для использования нефтеловушки в качестве резервуара усреднителя дополнительно применяется ещё 1 секция. Рекомендуемые скорости движения воды в проточной части нефтеловушки Vреки = 4 – 6 мм/с, а гидравлическая крупность U0 = 0,4 – 0,6 мм/с

Горизонтальная нефтеловушка

1 – трубы для подачи сточных вод на очистку

2 – приёмная камера

3 – щелевая распределительная перегородка

4 – приямок для осадка

5 – отстойная камера

6 – донный скребок

7 – нефтеудерживающая перегородка

8 – сборный лоток

9 – труба для отвода воды

10 – нефтеотборная труба

11 – скребок для стока нефти

12 – гидроэлеватор для удаления осадка

Размеры			Глубина проточной части
Ширина, В,м	Длина, L,м	Высота, Н,м	Глубина проточной части
2	12	2,4-3,6	1,2
3	18	-//-	1,25
3	24	-//-	1,5
3	30	2,4-3,6	2
6	36	2,4	2

Принимаем ширину нефтеловушки 2 м, глубину проточной части 1,2 м, длину 12м.

Средняя фактическая скорость движения вода в проточной части нефтеловушки вычисляют по формуле:

Vфакт =

=0,006

qрасч – расход сточной воды, м3/ ч ,

n- число секций

Н – глубина нефтеловушки (0,8- 1) м

В – ширина секций нефтеловушки, 1м

Диапазон скоростей для промышленности нефтеловушек 4 – 6 мм/с

L = а*

а – коэффициент, учитывающий турбулентность потока воды в нефтеловушке.

U0 -гидравлическая крупность( скорость вымывания задерживаемых нефтяных частиц) мм/с

Гидравлическая крупность U0 = 0,0004 мм/с. При отношении Vфакт/ U0.

Vфакт/ U0.	20	15	10
а	1,75	1,65	1,5

L = 1,65*

*1,2=29,7

Отношение L/H = 22,5/1,2 =18,75, допустимые пределы отношения L/H = 15 – 20

Продолжительность отстаивания сточной жидкости в нефтеловушки , Jотст. , вычисляют по формуле:

Jотст = L/ Vфакт.

Jотст = 29,7/0,006 = 4950с = 1,375 ч

Время всплывания частиц нефтеловушки Jвспл. , с, вычисляют по формуле :

Jвспл = Н/ U0

Jвспл = 1,2/0,0004 = 0,83ч

Условие Jвспл < Jотст =>0,83 ч <1,375 ч, выполнено

3 Остаточная жёсткость нефтепродуктов в сточных водах

Остаточная концентрация нефтепродуктов в сточных водах ,Сотст , мг/л, вычисляют по формуле:

Сотст =

*Сисх

Э – эффект задержанных нефтепродуктов в сооружении, %.

Сисх – исходная концентрация нефтепродуктов в сточной жидкости, мг/л

Эффект задержанных нефтепродуктов в сооружениях, для горизонтальных нефтеловушек Э = 60%

Исходная концентрация нефтепродуктов в сточной жидкости, Сисх, вычисляют по формуле:

Сисх =

Сдн; Спн – концентрация загрязняющих веществ в СВ предприятия и поверхностных СВ, мг/л

Qдн; Qпн – расходы СВ от предприятия и поверхностного стока, м3

Сисх =

=790

Сотст =

Объем загрязнений удержанных в нефтеловушке

Объём осадка осаждающегося на дно сооружения Wосад , м3/сут, вычисляют по формуле:

Wосад =

Qсут - суточный расход СВ, м3

Свзв – исходная концентрация взвешенных веществ в сточной жидкости, мг/л

Эвзв – эффект задержанных взвешенных веществ, % (60%)

р – плотность осадка, кг/ м3 (1,1)

Р – влажность осадка, % (95%)

Wосад =

=1,7

Объём задержанных нефтепродуктов, всплывающих на поверхность за сутки, Wнефт, м3, вычисляют по формуле

Wнефт =

Qсут - суточный расход сточных вод, м3

Энеф – эффект задержания нефтепродуктов , % (60%)

Кнефт – исходная концентрация нефти в стоках, мг/л

р - плотность нефтепродуктов,0,8, кг/м3

Р – влажность удаляемых с поверхности нефтепродуктов, %, (65%)

Wнефт =

=1,17

Объём иловой камеры, Wил , м3, вычисляют по формуле

Wил = 2 * Wосад

Wил = 2 *1,7 = 3,4 м3

Осадок из иловой камеры удаляется 1 раз в 2 суток.

Объём зоны накопления нефтепродуктов Wзоны накопл.,м2, вычисляют по формуле:

Wзоны накопл = Wнефт

Wзоны накопл = 1,17

Удаление нефтепродуктов осуществляется 1 раз в сутки в разделочный резервуар.

4. Определение расчётного расхода воды, подаваемой на флорацию

Расчётный расход воды0 подаваемой на флорационную установку, Qфлот, м3/ч вычисляют по формуле:

Qфлот = qпр + qрецирк + qпов

qпр –расход производственных сточных вод, м3/ч

qпов- расчётный расход стока подаваемый на очистку в период дождей, м3/ч

qрецирк –расход рециркуляционной воды,м3/ч

qрецирк= 0,3(qнефт+ qпов)

qрецирк= 0,3(52,58+2,25) = 16,4

Qфлот = 52,58+16,4+2,25 = 71,23

Принимаем к установке 3 флотатора, нагрузка 1 флотатора составляет 23м3/час

4. Определение объёма камер флотатора

Объём камер флотатора Wк, м3, вычисляют по формуле

Wк =

Jк - продолжительность пребывания сточной жидксти в камере, мин(6)

n0- коэффициент объёмного использования флотатора (0,6)

Продолжительность пребывания сточной жидкости для 1го - 6мин, для 2 и 3 и 4 – 10мин.

Объём для 1 камеры

Wк =

=11.87=12

Объём для 2,3,4 камеры

Wк =

=19.78

Рабочая глубина флотационных камер, Нк ,вычисляют по формуле

Нк = 0,6 * Vвосх * tк

Vвосх – скорость восходящего движения воды в камере, мм/с (7)

Нк = 0.6*7*360/1000=1.5

Полная высота флотатора, Н, на 400- 600мм больше величины Нк. Принимаем 500мм.

Н = 2м

Ширина флотатора

Ширину флотатора, В, м, вычисляют по формуле

В =

Ширина флотатора принимается по ширине 2 камеры. Высота переливных перегородок между камерами принята на 100мм ниже высоты флотатора, Нпер = 1,9м. Расстояние между перегородками 150мм.

Длина камер флотатора, L, м вычисляется по формуле

L =

Длина 2 и 3 камеры L, равна ширине флотатора.

L 1,4= =2

Конструирование вспомогательного оборудования

Dсм = 70 *

qфлот

Dсм = 70*

=341мм

Время пребывания сточной жидкости в смесители 15 – 20 секунд. Объём смесителя Wсм, м3, вычисляют по формуле

Wсм =

=0,39

Wсм =

Высоту смесителя, Нсм,м, вычисляют по формуле

Нсм = 0,6 * Н

Нсм = 0,6 * 2 = 1,2 м

Нижняя кромка смесителя находится на расстоянии 200мм от дна флотатора.

Диаметр водораспределительных труб,Dр,м, подающих насыщенную воду воздухом из сатуратора, определяется исходя из скорости движения жидкости в трубах, V = 0,8-1 м/с. Рециркуляционный расход, qрец= 16,4 м3/ч = 4,55л/с. Для 1 флотатора qрец = 4,55/3 = 1,51л/с = 0,00151м3/с

Dр =

=0,04

Принимаем трубу диаметром 40мм. Расстояние между выпускными отверстиями на трубах принимаем 100мм, dотв = 3мм. Отверстия размещаем в шахматном порядке.

Высоту расположения водораспределительных труб над дном флотатора, Нр,м принимают равной :

Нр = 0,6 * Н

Нр =0,6*2=1,2

Диаметр подпорных диофрагм, dn, мм, вычисляют по формуле

dn=22

qрецир - расход рециркуляционной воды для 1 камеры, л/с

р-давление в напорном баке сатуратора, (30)

Расход рециркуляционной воды для 1 камеры вычисляют

qрецир=

=0,26

3 – кол-во флотаторов

2 – кол – во камер флотатора

dn=22

=37,4

Объем напорного бака сатуратора, Wсат, м3, вычисляют по формуле

Wсат =

Высота сатуратора назначается конструктивно, Нсат = 1-1,2м. Принимаем Нсат = 1м.

Диаметр сатуратора, dсат,м, вычисляют по формуле

dсат =

=0,25

Объем задержанных загрязнения во флотаторе

Объём задержанных нефтепродуктов во флотаторе Wфн,м3, вычисляют по формуле

Wфн =

=0,64

Объём задержанных взвешенных веществ во флотаторе Wфв, м3, вычисляют по формуле

Wфв = =

Соств, Сконв – концентрация взвешенных веществ в сточной воде до и после флотатора, г/м3

р-плотность осадка, т/м3 (1,1)

Р – влажность осадка, % (95)

Концентрация взвешенных веществ до и после флотатора

Соств=

=134,12

Wфв =

=1,44

Общий объём нефтепродуктов, задержанных при очистки сточных вод в нефтеловушки и во флотаторе, Wобщн, м3, вычисляют по формуле

Wобщн = Wнн+Wфн

Wобщн = 0,64+1,17 = 1,81 м3

Общий объём взвешенных веществ, задержанных при очистки сточных вод, в нефтеловушке и во флотаторе, Wобщн,м3, вычисляют по формуле

Wобщ = Wнв+Wфв

Wобщ =1,44+1,7 = 3,14м3

Промежуточные резервуары

Объём промежуточного резервуара, Wпр, м3 вычисляют по формуле

Wпр = Qмакс*t

t –время пребывания очищенной жидкости в резервуаре,ч.

Время пребывания очищенной жидкости в резервуаре, t = 10 мин = 0,157ч.

Wпр = 60,77*0,157 = 9,5м3

Принимаем 2 резервуара, 1 рабочий, 1 резервный. Размер резервуара 2,1* 2,1* 2,15м. Объём резервуара10,1м3.

5 Расчёт скорых фильтров

Фильтр предназначен задерживать мелкодиспергированные частицы нефтепродуктов и взвешенных веществ, поступающих со сточной водой из флотатора. Эффект очистки сточной жидкости на скором фильтре составляет до 70%.

Принимаем к установке напорный фильтр с песчанной загрузкой, и фильтрацией сверху вниз.

Техническая характеристика напорных фильтров с загрузкой кварцевым песком

Диаметр фильтра 1500мм

Высота строительно 3289мм

Высота фильтрационного слоя кварцевого песка 1200мм

Высота подстилающего слоя из гравия 450мм

Крупность кварцевого песка 0,8-0,2м

Процесс фильтрации сверху – вниз

Скорость фильтрации 5м/ч

Эффективность очистки 70-80%

Вес нагрузочный 95

Схема скорого напорного фильтра

Определение необходимых площадей фильтрования

Необходимую площадь фильтрования, Fфильт, м2,вычисляют по формуле:

Fфильт = qфильтр/ Vфильтр

qфильтр-расчётный расход сточных вод, поступающих на фильтр, м3/ч

Vфильтр- скорость фильтрования, м/ч

Скорость фильтрования принимаем равной Vфильтр = 5м/ч. Расчётный расход сточных вод, поступающих на фильтр qфильтр = 60,77 м3/ч.

Fфильт =60,77/5 = 12,15м3

К установке принимаем фильтры, диаметром 1,5м.

Площадь 1 фильтра, fф, м2, вычисляют по формуле:

fф =

fф=

=1.77

Количество фильтром, n, шт, вычисляют:

n=12,15/1,77=6,8 = 7фильтров

Объём загрузки 1 фильтра, W, м3, вычисляют по формуле

W= fф+hзагр

W= 1,77+1,2=2,12м3

Данные вертикальных напорных фильтров

Диаметр	Высота	Объём загрузки	Площадь фильтрования
1000	2912	0,97	0,8
1500	3298	2,31	1,78
2000	3620	4,34	3,14
2600	4000	7,86	5,3
3000	4070	11	7,1
3400	4530	14,7	9,1

Продолжительность фильтроцикла Тф,ч, вычисляют по формуле

Тф =

Fф – площадь поверхности загрузки фильтра

hзагр- высота слоя загрузки, м (1,2м)

qф –расход сточной жидкости на 1 фильтр, м3/ч

Ггрязеём-грязеёмкость загрузки скорого фильтра, кг/м3 (1-2кг/м3 загрузки. Не более 5кг/м3 ). Принимаем 5кг/м3

С1ф- концентрация нефтяных и взвешенных веществ в сточной воде, поступающий на фильтр, мг/л (20)

С2ф - концентрация нефтяных и взвешенных веществ в сточной воде, после фильтрации, мг/л (5)

Тф =

Расход воды на промывку фильтра

Расход воды на промывку фильтра Qпр, м3/ч, вычисляют по формуле

Qпр = J* fф

J – интенсивность промывки фильтра ,л /с*м2

fф- площадь 1 фильтра,м2

Интенсивность промывки фильтра, J = 13л/с*м2

Qпр =13*1,77 = 23л/с*м2 = 82,8м3/ч

Промывка ведётся сначала горячей водой, с моющим средством, а затем холодной водой. Продолжительность промывки 12минут.

Подбор промывочного насоса

Подбираем насос для подачи промывной воды на фильтры. Принимаем насос СD 100/40. Подача насоса – 90м3/ч, напор 33, мощность двигателя 14кВт. К работе принимаем 2 насоса. 1 рабочий, 1 резервный.

Резервуары промывной воды

Согласно п.6.2.39. [2] вместимость резервуара для промывной воды и резервуаров грязной воды от промывке фильтров принимаются на 2 промывки фильтров.

Объёмы резервуаров промывной воды Wпр,м3,и резервуары для приёма грязевой воды от промывки фильтра Wпрг,м3, вычисляют по формуле

Wпр =

Wпрг = Wпр =

=33,72

Принимаем резервуары с размерами 4,1 * 4,1 *2м.

Концентрация нефтепродуктов в промывной воде Кпрн г/м3, вычисляют по формуле

Кпрн =

=31,5

Вода после промывки фильтров из бака грязной воды, перекачивается в голову сооружений перед нефтеловушкой, т.к имеет высокую концентрацию нефтепродуктов.

Расчёт разделочного резервуара

Объём разделочного резервуара рассчитывается на основании водонефтянной смеси, удалённой из нефтеуловителя и флотатора. Объём этой смеси определяется исходя из количества нефтепродуктов, задержанных в нефтеловушке и флотаторе. Влажность нефтепродуктов, поступающих в разделочный резервуар 60-70%. Время отстаивания нефтепродуктов в разделочном резервуаре не менее 24ч. Резервуар обогревается. Выпуск отстоявшейся воды производится в усреднитель. К эксплуатации принимаем 2 резервуара, работающих повременно, т.е, в 1 резервуар в течении 5 суток, поступает водонефтянная смесь, а в другом резервуаре происходит процесс отстаивания.

Объём смеси, Wсмеси, м3, вычисляют по формуле

Wсмеси= Wнефт+nсуток

Wсмеси=1,17*5 =5,85 м3

Размеры 1 резервуара 1,5 * 1 * 1м. Объём 1 резервуара 1,5м3.

Иловые площадки

Иловые площадки предусмотрены для удаления осадка из усреднителя к резервуару накопителя поверхностных стоков.

Принимаем 2 карты, годовая нагрузка на иловые площадки 4м3/м2, высота валиков 2м. Периодичность удаления осадка 2раза в год.

Площадки рассчитываем на годовой объём осадка.

Годовое количество взвешенных веществ, WгодВВ, м3/год, вычисляют по формуле

WгодВВ = WсутВВ*365

WгодВВ =3,14*365 = 1146,1 м 3/год

Полезную площадь иловых площадок F,м3, вычисляют по формуле

F= WгодВВ/αгод

αгод – годовая нагрузка на иловые площадки,м3/м (4)

F=1146,1/4=286,5м3/м

Площадь 1 карты будет 39 м2,размер карты 6*7м

Сооружения для глубокой очистки сточных вод

Угольные фильтры

При выпуске стоков в открытый водоём требуется более глубокая очистка, которую можно достичь фильтрованием через активированный уголь.

Загрузка скорых фильтров через активированный уголь, крупность 0,8-5мм п.6.285.

Площадь загрузки, F, м2, вычисляют по формуле

F = q/V

q-среднечасовой расход воды, поступающий на ОС, м3/ч

V- скорость фильтрования, м/ч (10м/ч)

Принимаем 2 фильтра, размером 1,5м.

Продолжительность фильтрования ,Тф,ч, вычисляют по формуле

Тф =

F – площадь загрузки 1 фмльтра,м2

hз-высота слоя загрузки, м

qф- расход сточных вод на 1 фильтр,м3

Ггр – удельная грязеёмкость загрузки фильтра,кг/м3

С1ф – концентрация загрязнений воды до фильтрования

С2ф - концентрация загрязнений воды после фильтрования

Площадь загрузки одного фильтра,F = 1.77, высота слоя загрузки,hз = 1,2м

Тф =

=787

Расчетный расход воды во всасывающей и напорной линиях

qрасч =21

принимаем диаметр всасывающей линии d= 145мм,V = 1,07м/с, 1000I = 9,53м, диаметр напорной линии d = 150, V = 1,07, 1000i = 13,8м

Требуемый напор насоса, Нтр, м, вычисляют по формуле

Нтр = Нг +hвс+hнап+hнс+hз

Нг – геометрическая высота подъёма воды, м

hвс- потери напора во всасывающей линии, м

hнап- потери напора 1

hнс-потери напора в НС

hз- запас напора на излив, м

Потери напора по длине трубопровода,hл,м, вычисляют по формуле

hл=i*L

Потери напора в напорной линии Ннап, вычисляют по формуле

Ннап = 13,8+0,016 = 0,22м

Потери напора во всасывающей линии

hвс=9,53*0,04=0,4м

Геометрическая высота подъёма воды ,Нг = 3м, потери напора в НС,hнс – 2м, запас напора, hз = 1м

Нтр = 3+0,4+0,22 +2+1 = 5,62м

К установке принимаем насос марки CD 25/14a, один рабочий, один резервный. Подача 20м3/ч, напором 11м.

Схема подачи воды на скорые фильтры

Насосы, подающие воду из промежуточного резервуара на скорые фильтры.

Расчётный расход воды во всасывающей и напорной линиях q = 5,62

Принимаем диаметр всасывающей линии d = 175мм, Vs=1,07 м/c, 1000i =9,53 dнапорный =150, v= 1,07 1000i=13,8.

Длина всасывающей линии Lвс = 3м, длина напорной линии 15м, потери напора в фильтре приняты 8м, геометрическая высота подъёма воды, Нг = 5,5м.

Требуемый напор насоса

Нтр = 5,5+0,4+0,22+2+8 = 16,12м

К установке принимаем насос марки CD 32/40б, один рабочий, один резервный. Подача 28 м3/ч, напором до 30 м.

6.Расчёт локальных очистных сооружений

Очистка сточных вод от гальванического производства (ЛОС – 1)

Расчёт электрокоагуляционной установки

Для очистки сточных вод принимаем метод электрокоагуляционной очистки.

Требуемую силу тока, I,А, вычисляют по формуле

I = qсточ*Cме*qi

qсточ- расход сточных вод, подаваемых на очистку электрокоагулятора,м3/ч

Cме- суммарное значение концентрации тяжёлых металлов в воде, г/м3

qi-удельный расход электричества, необходимого для удаления из сточной жидкости 1г ионов тяжёлых металлов, А*ч /г, (3,1)

I = 0,755 *86 * 3,1 = 206,6 А

Общая плотность анодов,fанод,м2, вычисляют по формуле

f=I/iанод

iанод-анодная плотность тока А/м2 (220)

fанод = 206,6/220 = 0,94 м2

Общее число электродных пластин, N, штук, вычисляют по формуле

N =

a, b-рабочая высота и ширина электродной пластины, м

Конструктивно принимаем а = 30см = 0,3м; b = 30 см = 0,3м

Рабочий объём электрокоагулятора, Wкоаг, м3, вычисляют по формуле