Описание принципиальной технологической схемы очистки

Для очистки сточных вод предприятия предлагается комбинированная схема очистки (прил. 2).

Сточная вода (СВ) попадает на решётку (Р), где задерживаются крупные нерастворённые, плавающие загрязнители. Затем СВ подвергается усреднению по концентрации и объемам в усреднителе (У), куда для перемешивания воздух подаётся с помощью вентилятора.

Затем сточная вода направляется в вертикальный отстойник (ОВ), где очищается от мелких грубодисперсных примесей (мела). С помощью вакуум- фильтра (ВФ) осадок обезвоживается и направляется в ёмкость (E₁). Фильтрат же центробежным насосом (H₁) вновь направляется в отстойник.

Из вертикального отстойника СВ поступает на сорбцию для удаления нефтепродуктов. Сорбция осуществляется Пороластом F. Осуществляется двумя сорбционными фильтрами (СФ), работающими поочерёдно то на сорбцию, то на десорбцию. Десорбция осуществляется острым паром. Обводнённые нефтепродукты направляются в вертикальный отстойник колодезного типа с тэном (О), где в течение 45 минут происходит разделение воды и нефтепродуктов на фракции путём отстаивания и нагревания. Нефтепродукты собираются в ёмкость (Е₂) и направляются на сжигание в качестве жидкого топлива. Вода же с помощью насоса (Н₂) возвращается в общий поток перед СФ.

Затем СВ поступает в адсорбер (А) для удаления ионов тяжёлых металлов. Сорбция осуществляется катионитом КУ-23-Na. Вода подается центробежным насосом (Н₃) снизу. Осуществляется двумя адсорберами, работающими то на сорбцию, то на десорбцию. Десорбция осуществляется 15%-ым раствором серной кислоты. Десорбат собирается в ёмкость (Е₃) и направляются на электролиз для выделения катодного осадка металлов.

Раствор серной кислоты готовят в растворном баке (БР) путём смешения концентрированной серной кислоты и воды. Раствор подается в адсорбер из расходного бака (РБ).

После удаления тяжёлых металлов СВ направляется в аэротенк (модуль) на биологическую очистку. Прошедшая биологическую очистку вода, содержащая активный ил, через перфорированную перегородку направляется во вторичный отстойник(ВО) для отделения основного количества активного ила от воды. Активный ил, осевший на дно вторичного отстойника направляется насосом (Н₃) в начало аэротенка (возвратный ил). Избыточный активный ил тем же насосом подается в илоуплотнитель(ИУ), из которого после уплотнения и соответствующего снижения влажности направляется на иловую площадку (ИП). Для разбавления возвратного активного ила к нему добавляют воду с плавающими веществами из вторичного отстойника.

Очищенную воду после вторичного отстойника обеззараживают раствором хлора в воде с помощью эжектора (Э) и сбрасывают в реку Беленькую.

В результате очистки сточных вод по предлагаемой схеме получены следующие результаты (табл. 3.1.1.).

Таблица 3.1.1.

Показатели концентрации загрязняющих веществ в сточной воде до и после очистки по предлагаемой технологии

Загрязняющее вещество	Показатели	ПДК водоема, мг/л
Концентрация, мг/л	Степень очистки %
До очистки	После очистки
Нефтепродукты	1,114	0,025	97,7	0,05
Взвешенные вещества (мел)	21,5	1,075
Медь	0,245	0,0002	99,9	0,001
Цинк	0,353	0,009	97,5	0,01
Никель	0,0344	0,001		0,01

Концентрация по биогенным элементам соответствует ВСС.

3.2. Расчёт основного оборудования

Фонд рабочего времени:

Режим работы предприятия непрерывный — 365 дней.

Общий расход сточных вод за год составил:

Q_общ = 161.42 тыс.м³ / год

Q_м3/ч = = 18.43 м³/ч

Q_м3/ч = = 0.00512 м³/с

Расчёт решетки

Решётки применяются для улавливания крупных нерастворимых, плавающих загрязнителей, которые могут засорить трубы и каналы.

Решетки бывают неподвижными, подвижными, а также совмещенными с дробилками. Наибольшее распространение имеют неподвижные решетки. Решетки изготовляют обычно из металлических стержней или прутков и устанавливают на пути движения очищаемых вод под углом 60-90°. Зазоры между ними равны 16-19 мм. Стержни могут иметь круглое или прямоугольное сечение. Стержни с круглым сечением имеют меньшее сопротивление, но быстрей засоряются, поэтому чаще используют прямоугольные стержни, закругленные со стороны входа воды в решетку. Толщина стержней (S) составляет 8-15 мм.

Расчет диаметра трубопровода В, м:

В = , (1.1)

где Q - расход воды, м³/с;

ω_ср - средняя скорость движения воды в трубопроводе, м/с. Принимают

ω_ср = 0.6 – 0.8 м/с

Примем ω_ср = 0.7 м/с

Диаметр трубопровода равен: В = = 0.0965 м

Определение живого сечения трубопровода F_mp:

F_mp = Q/ ω_ср; (1.2)

F_mp = 0.00512/0.7 = 0.0073 м²

Обычно глубину воды h перед решеткой принимают равной диаметру трубопровода: h = B = 0.0965м.

Определение числа прозоров решетки, n:

n , (1.3)

где - скорость движения воды в прозорах, м/c ; принимают = 0.7 – 1.0 м/с.

Принимаем = 0.9 м/с

b = 0.02 м

Число прозоров решетки равно: n = = 3.24 ≈ 4

Высота решетки B , м, равна:

B (1.4)

Принимаем S = 0.01 м.

В_р = 0.02*4+ 0.01*(4-1) = 0.11 м.

Из формулы l (1.5)

l₁ = 1.34*(В_р – В) = 1.37*(0.11 – 0.0965) = 0.0185 м;

l₂ = 0.5l₁ = 0.5*0.0185 = 0.00925 м;

l₃ ≈ 1 м;

l₄ ≈ 0.5 м.

Живое сечение решетки, м

F_p= Q/ (1.6)

F_p= 0.00512/0.9 = 0.0057 м².

Определение потерянного напора h

h ; (1.7)

где - коэффициент, учитывающий форму решетки (квадратные – 2.72);

- угол наклона решетки;

P – коэффициент, учитывающий увеличение напора и уменьшение живого сечения решетки за счет его засорения (P = 3)

h_пот = 2.72 * (0.01/0.02)^4/3 * * * 3 = 0.134 м.

Расчет усреднителя

Усреднители – аппараты, усредняющие водные потоки по объемам и концентрациям примесей. Перемешивание в усреднителях можно осуществлять с помощью барботажа воздуха или механическим перемешиванием.

Находят объем усреднителя, м :

V , (2.1)

где V - соответственно объем, учитывающий возможность залпового выброса, объем, учитывающий циклические колебания работы аппарата и запасный объем аппарата.

V , (2.2)

Где Q – расход воды, м / ч;

- время работы аппарата, ч ( = 0.75 ч.).

V_зап = 18.43 * 0.75 = 14 м

Объем усреднителя для погашения залпового выброса рассчитывается по формуле:

V , (2.3)

где - время залпового выброса, ч;

K - коэффициент подавления залпового выброса.

K , (2.4)

Где: С , С и С - максимальная, средняя и допустимая концентрации загрязняющего вещества соответственно, г/л.

Сср= 120.51 мг/л

С = 2Сср= 2 * 120.51 = 241 мг/л

С_доп = 1,5 Сср = 1.5 * 120.51 = 180.77 мг/л

= = 2;

Принимаем

V_з.выб = = 8 м³.

Определяем V

V , (2.5)

где - время циклических колебаний, ч ( = 1 ч.)

V_ц.кол = 0,16 * 2 * 18.43 * 1 = 6 м³

Находим общий объем усреднителя, м :

V_общ = 14 + 8 + 6 = 28 м³

Примем, что B = L = H = = = 3.04 м (2.6)

Определение площади поперечного сечения усреднителя, м :

F = , (2.7)

где Q – расход воды, м /ч;

U - скорость движения воды вдоль усреднителя через поперечное сечение, мм/с (U = 1;2.5)

n – число секций усреднителя.

F = = 5.12 м²(2.8)

Принимаем В = 3 м, тогда

Н = F/B = 5.12/3 = 1.7 м

Длина усреднителя L, м, равна:

L = = 28 / 5.12 = 5.47 ≈ 5.5 м (2.9)

Барботёр – устройство необходимое для перемешивания жидкости в усреднителе путем подачи туда воздуха (барботажа). Его нужно укладывать либо поперек усреднителя, либо пристеночно.

Определяем длину барботёра при укладке поперек усреднителя, м.

, (2.10)

Здесь H - геометрическая высота усреднителя, м.

Н_г = 1.2* H = 1.2 * 1.7 = 2 м,

где H – расчетная высота усреднителя, м;

B – ширина секции усреднителя, м;

b - расстояние от барботёра до стены усреднителя (принимаем b =0.1 м);

h - расстояние от барботёра до дна усреднителя (принимаем h = 0.15м).

l_б = 2 + 3 – 2 * 0.1 – 0.15 = 4.65 м;

Число барботёров N :

, (2.11)

где L – длина усреднителя, м;

l – расстояние между барботёрами (принимаем 2.75 м)

N_б = 5.5 / 2.75 = 2

Расчет удельного расхода воздуха q .

q - удельный расход воздуха, приходящийся на 1м длины барботера в единицу времени,

Вычисляем q из следующего выражения:

(2.12)

где - минимальная глубина заполнения усреднителя:

= 0.5Н = 0.5 * 1.7 = 0.85 м (2.13)

Выразим из выражения:

1 + q_в =

q_в = – 1 (2.14)

q_в = – 1 = 2 м³/м²

Общий расход воздуха :

(2.15)

Где - число секций усреднителя,

Q_в = 2 * 4.65 * 2 = 18.6 м³/ч.