Практическая работа "Современные системы водоочистки"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ НАУКИ И МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКИ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Краснодарского края

«Армавирский механико-технологический техникум»

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ №11

Тема: «Расчёт струйно-отстойных аппаратов для очистки производственных стоков от нефтепродуктов и взвешенных веществ.»

по «МДК 02.02. Реализация технологических процессов эксплуатации систем водоснабжения и водоотведения, отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха»

для специальности

08.02.07. Монтаж и эксплуатация внутренних сантехнических устройств, кондиционирования воздуха и вентиляции

Составитель:  Казетов С.Н.

преподаватель спец.дисциплин ГБПОУ КК АМТТ

2020

Практическое занятие №11

Тема: «Расчёт струйно-отстойных аппаратов для очистки производственных стоков от нефтепродуктов и взвешенных веществ»

Цель: Изучить правила расчета решеток для очистки сточных вод промышленных предприятий

Время выполнения: 2 часа

Порядок выполнения работы:

1)Внимательно изучить теоретический материал;

2)Решить задачи предложенные в работе;

3)Сделать отчет о проделанной работе

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ.

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    К_с.о. =0,75 - коэффициент использования объема отстойника БСО;

 =1,5 ч – время пребывания воды в рабочем отсеке;

Q_р – расход сточных вод, м³/ч.

Длина рабочего отсека L_р.отс, м, составляет

                                                  (3)

где    Д_отс - диаметр отстойника, м.

Длина отсека дополнительного отстаивания L_д.отс, м, составляет

L_д.отс = L_отс – L_р.отс                                                (4)

 где L_отс – длина отстойника БСО по обечайки, м.

Количество струйных элементов N_с.э., шт, составляет

                                           (5)

где  =10 м³- удельный объем зоны отстаивания, приходящийся на один

                  струйный элемент.

Диаметр струйного элемента D_с.э, шт, составляет

D_с.э = 10 d_пп                                                    (6)

где d_пп – диаметр приточного патрубка, м.

Диаметр приточного патрубка d_пп, м, составляет

                                                  (7)

где     ν=4 м/с - скорость движения воды в струйном элементе.

Длина струйного элемента l_с.э., м, составляет

                                               (8)

где   F_с.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, Q^н_общ, л/с, составляет

                                                       (9)

где     С^н_н – концентрация нефтепродуктов в исходной воде, мг/л;

Расход нефтепродуктов, отводимых от БСО с очищенной водой,          Q^н_оч, л/с, составляет

                                                       (10)

где     С^к_н – концентрация нефтепродуктов в очищенной воде, мг/л;

ρ_н – плотность нефтепродуктов, г/см³.

Расход нефтепродуктов, отводимых от БСО Q^н_отв, л/с, составляет

Q^н_отв = Q^н_общ - Q^н_оч                                            (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.

2.     Расчёт намывных фильтров

 Площадь фильтрования намывного фильтра F^н_ф, м², составляет

                                                  (12)

где     𝜐^н_ф = 2-5 м/ч -  скорость фильтрования в намывных фильтрах.

Объем воды на промывку намывного фильтра W^н_пр, м³, составляет

W^н_пр = 0,007· Q_p·T                                         (13)

где     Т -  время работы намывного фильтра, ч/сут.

 Расход воды на промывку намывного фильтра Q_пр, л/с, составляет

                                                  (14)

где     t^н_пр = 10 мин -  продолжительность промывки намывного фильтра.

 Расход воздуха подаваемого на промывку намывного фильтра Q_в, м³/с, составляет

                                                  (15)

где    I_в = 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 l_ф.э., м, составляет

                                                  (16)

где    d_ф.э. -  диаметр фильтрующего элемента, м.

 Высота цилиндрической части намывного фильтра Н^н.ф._ц, м, составляет

                                     (17)

где    τ_ц = 0,02 ч -  время опорожнения цилиндрической части намывного

                фильтра;

𝜐^min_ф.н. = 1 м/ч -  скорость фильтрования в конце фильтроцикла.

Диаметр отверстий на поверхности фильтрующего элемента принимается равным 10 мм.

 Высота конической части намывного фильтра Н_к, м, составляет

                                              (18)

где     d_др -  диаметр трубопровода, используемого для опорожнения намывного фильтра, м;

D_н.ф. -  диаметр намывного фильтра, м;

α = 60º -  угол наклона стенок конической части к горизонту.

 Скорость движения воздуха в трубопроводах составляет 7-10 м/с.

Задача №1

Рассчитать установку типа БСО,  предназначенную для очистки нефтесодержащих сточных вод, производительностью 1000 м3/сут.  Время работы установки составляет 24 ч/сут.  Концентрация загрязнений в воде, поступающей на очистку:  нефтепродуктов - 400 мг/л;  взвешенных веществ - 180 мг/л.  Концентрация загрязнений в очищенной воде:  нефтепродуктов - 50 мг/л,  взвешенных веществ - 50 мг/л

Задача №2

Рассчитать установку типа БСО, предназначенную для очистки сточных вод от нефтепродуктов производительностью 800 м3/сут.  Время ее работы составляет 8 ч/сут.  Концентрация нефтепродуктов в воде, поступающей на очистку, достигает 380 мг/л,  а в очищенной воде не должна превышать 40 мг/л.

Задача №3

Рассчитать намывные фильтры, предназначенные для очистки сточной воды от взвеси, производительностью 5 м3/сут.  Время работы фильтров 8 ч/сут.  Концентрация взвеси в исходной воде достигает 40 мг/л, а в очищенной - 5 мг/л.

Задача №4

Рассчитать намывной фильтр, предназначенный для очистки сточных вод от взвесей, производительностью 15 м3/сут.  Время работы этого аппарата 16 ч/сут.  Концентрация взвеси в воде, поступающей на очистку, достигает 50 мг/л, а в очищенной - 10 мг/л.

Преподаватель                                                Казетов С.Н.