9.3.1 Расчёт нейтрализации кислых сточных вод известковым молоком
Расчетные данные:
Сточная вода, содержащая 10 г/л соляной кислоты и 3 г/л растворенного в ней железа (Fe2+), нейтрализуется известковым молоком (Са(ОН)2).
Определить расход товарной извести, содержащей 84% активного оксида кальция (СаО).
CaO
+ H2O
Ca(OH)2
1 Определим количество гидроокиси кальция Са(ОН)2 необходимый для нейтрализации.
2HCl + Ca(OH)2 =CaSO4 + 2H2O
Молекулярная масса серной кислоты равна:
Mr
(HCl)
=
+ 35,5+
= 75 Г/моль
Молекулярная масса гидроокиси кальция равна:
Mr (Ca(OH)2) = 40 + (16+1) 2 = 74 Г/моль
Из пропорции найдем необходимое количество гидроокиси кальция:
75 г/моль H2SO4 --------- 74 г/моль Ca(OH)2
10 Г/л HCl--------- X г/л Ca(OH)2
2 Определим количество гидроокиси кальция необходимой для осаждения железа (Fe2+).
Fe2+ + Ca(OH)2 = Fe(OH)2 + Ca2+
Молекулярная масса железа равна:
Mr (Fe2+) = 56 Г/моль
Молекулярная масса гидроокиси кальция равна:
Mr (Ca(OH)2) = 40 + (16+1)*2 = 74 Г/моль
Из пропорции найдем необходимое для осаждения железа количество гидроокиси кальция:
56 г/моль Fe2+ --------- 3Г/л Fe2+
74 г/моль Ca(OH)2 --------- X г/л Ca(OH)2
3 Определим общее количество гидроокиси кальция (1+2):
9,8 г/л +3,96 г/л = 13,76 г/л Са(ОН)2.
4 Произведем пересчет количества гидроокиси кальция на активную окись кальция. Для этого найдем количество активной окиси кальция, необходимой для нейтрализации кислых железосодержащих сточных вод:
74 г/моль Са(ОН)2--------- 13,76 Г/л Са(ОН)2
56 г/моль CаО --------- X г/л CaO
5 Определим необходимый расход товарной извести, содержащей 84% активной СаО.
100 г извести содержат 84% активной СаО
X г извести содержит 10,41 г/л активной СаО
СаО
ВЫВОД: Для нейтрализации сточной воды, содержащей 1 г/л растворенного железа, необходимо 0,12 г/л товарной извести, содержащей 84% активной окиси кальция.
9.3.2 Расчёт первичных радиальных отстойников
Расчетные данные:
Тип радиальных отстойников - СО-18К;
Диаметр отстойника –Dset =18 м;
Глубина проточной части в отстойнике ( выбирается в пределах 1,5 – 5 м согласно СНиП 2.04.03-85) --Hset = 1,5 м;
Коэффициент использования объема - Kset = 0,45;
Скорость рабочего потока в радиальном отстойнике (согласно СНиП 2.04.03-85) - w= 5 мм/с;
Диаметр впускного отверстия den = 0,8 м;
Исходная концентрация взвешенных веществ в сточной воде Сen = 300 мг/л;
Конечная концентрация взвешенных веществ в осветленной воде после радиальных отстойников (см. таблицу 3);
Расход сточных вод qw = 1222 м3/ч.
1 Значение гидравлической крупности задерживаемых частиц или скорость осаждения взвешенных частиц, определяется по формуле:
где Hset – глубина проточной части отстойника, м;
Kset – коэффициент использования объема;
tset – продолжительность отстаивания, с, соответствующая заданному эффекту очистки и полученная в лабораторном цилиндре в слое h1 = 200 мм;
n2 - показатель степени, зависящий от агломерации взвешенных частиц в процессе осаждения.
2 Расчетное значение показателя степени n2, определяется по формуле:
где h1,h2 – высоты слоев в лабораторном цилиндре, соответственно
200 и 500 мм;
t1,t2 – время отстаивания сточной воды от взвешенных частиц в лабораторном цилиндре в слоях h1, h2 соответственно, с.
Время t1 и t2 определяют по кинетике отстаивания сточных вод в зависимости от эффекта отстаивания.
3 Определим эффективность отстаивания сточных вод от взвешенных частиц в радиальном отстойнике:
По рисунку кинетики отстаивания определяем время отстаивания:
t1 = 8 мин = 480 сек (h1 =200 мм);
t2 = 14 мин = 840 сек (h2 = 500 мм);
Зная t1 и t2 можем определить n2 и U0:
4 Производительность одного радиального отстойника определяем по формуле:
где Kset – коэффициент использования объема;
Dset - диаметр отстойника, м;
den - диаметр впускного отверстия, м;
Uo - гидравлическая крупность задерживаемых частиц, мм/с;
tb - турбулентная составляющая скорости, мм/с, принимаемая в
зависимости от скорости рабочего потока в отстойнике w, мм/с.
Согласно СНиП 2.04.03-85 при w = 5мм/с турбулентная составляющая tb = 0.
Зная все составляющие, можем определить qset:
5 Количество единиц отстойников определяем по формуле:
где qw – расход сточных вод, м3/ч;
qset – производительность одного отстойника, м3/ч.
Таким образом находим количество отстойников для станции нейтрализации ЛПЦ - 8:
4 – рабочих, 1 – резервный