Курсовая работа песколовка, отстойник, флотатор, вариант 6
.docМинистерство Образования Российской Федерации
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНОЙ ЭКОЛОГИИ _________________________________________ Кафедра «Техника переработки природных топлив»
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Техника защиты окружающей среды»
Расчет песколовки, отстойника, флотатора
Вариант - 6
Выполнил: ХХХ
гр. ХХХ
Преподаватель: ХХХ
Москва
2005г.
Песколовка — устройство для выделения из сточных вод механических примесей минерального происхождения (главным образом песка). Песколовки обычно устанавливают перед отстойниками очистных сооружений систем канализации. Применение песколовок обусловлено тем, что при совместном выделении в отстойниках минеральных и органических примесей затруднён процесс удаления осадка из отстойников и дальнейшая его обработка (сбраживание) в метантенках. В песколовках в основном задерживается песок крупностью 0,25 мм и более. Работа песколовок основана на использовании гравитационных сил. Рассчитываются песколовки таким образом, чтобы в них выпадали тяжелые минеральные частицы, но не выпадал легкий осадок органического происхождения. По характеру движения воды песколовки разделяются на горизонтальные – с круговым или прямолинейным движением воды, вертикальные – с движением воды снизу вверх и песколовки с винтовым движением воды. Конструкцию песколовок выбирают в зависимости от количества сточных вод, концентрации загрязнений. Наиболее часто используют горизонтальные песколовки. Они представляют собой лоток, состоящий из одной или нескольких секций шириной от 0,8 до 8 м, глубиной до 1,2м. Для создания равномерных скоростей в песколовке вход в нее выполняют в виде плавного расширения, а выход – в виде плавного сужения. Глубина слоя осадка в песколовке зависит от количества выпадающего песка и от времени между очистками (не более двух дней во избежание загнивания осадка).
Определить габариты песколовки и эффективность очистки воды от песка. Объем воды 32000 м3/сутки. Коэффициент увеличения расхода воды принимаем k=1,4. Скорость движения воды в песколовке V=0,3 м/с. Температура сточной воды t=13оС. Средняя плотность твердых взвесей ρтв=2200 кг/м3. Концентрация в воде твердых частиц более 0,2 мм, С=1 г/литр воды. Режим течения в песколовке ламинарный. Продолжительность протока сточной воды в песколовке при максимальной нагрузке должна быть более 30 секунд.
Определить вес песка, оседающего в песколовке в течение 1 часа.
Рекомендации к расчету по выбору глубины песколовки: Нр=0,55-0,67 м, по ширине секции В:Нр=1:2.
Изменение динамического коэффициента вязкости воды от температуры:
Температура воды, t, оС |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
Динамический коэффициент вязкости воды, μ, мПа*с (сп) |
1,386 |
1,346 |
1,308 |
1,271 |
1,236 |
1,203 |
1,171 |
1,14 |
Изменение плотности воды от температуры:
При 0оС ρтв=1000 кг/м3
При 20оС ρтв=998 кг/м3
Исходные данные:
Решение:
-
Расчетный расход воды.
-
Площадь живого сечения песколовки при проходе воды.
Принимаем,
-
Длина песколовки.
k – коэффициент турбулентности
Uo – гидравлическая крупность песка (фактически скорость осаждения песка)
-
Продолжительность протока воды по длине песколовки.
-
Удельная нагрузка на поверхность зеркала воды.
-
Эффективность очистки воды в песколовке.
-
Количество песка оседающего в песколовке за 1 час.
-
Толщина слоя песка на дне песколовки.
Горизонтальный отстойник представляет собой прямоугольный резервуар, имеющий два или более одновременно работающих отделения. Вода движется с одного конца отстойника к другому.
Равномерное распределение сточной воды достигается при помощи поперечного лотка. Горизонтальные отстойники рекомендуется применять при расходах сточных вод свыше 15000 м3/сут. Эффективность отстаивания достигает 60%.
В отстойниках каждая частица движется с потоком воды со скоростью и под действием силы тяжести вниз - ос. Таким образом, скорость перемешивания каждой частицы будет представлять равнодействующую двух этих скоростей. В отстойнике успеют осесть только те частицы, траектория которых пересекает дно отстойника в пределах его длины.
Отстойник со встроенной реакционной камерой 3х секционный. Камера реакции имеет 3 секции с подачей Ca(OH)2 в первую секцию, а коагулянта в трубу подачи воды на очистку. Воздух подается насосом в секции реакционной камеры.
Определить габаритные размеры отстойника с встроенной реакционной камерой и количество отстойников, необходимых для очистки от ионов железа артезианской воды заданной производительности. Определить количество реагентов, необходимых для очистки (объем воздуха и объем 10% раствора известкового молока Ca(OH)2). При заданном количестве коагулянта 0.08 мг/л, определить диаметры трубопроводов для подачи воздуха и Ca(OH)2. Рассчитать вес осадка (шлама) и метод удаления его из отстойника. Начертить схему установки с указанием потоков и их численных значений.
Таблица 1.
L/H |
10 |
15 |
20 |
25 |
K |
7.5 |
10 |
12 |
13.5 |
α |
1.33 |
1.5 |
1.67 |
1.82 |
Таблица 2.
Характеристика обрабатываемой воды |
Скорость выпадения взвеси U0, мм/сек |
Средняя скорость движения воды в отстойнике Vср мм/сек при значениях К равных |
|||
7.5 |
10 |
12 |
13.5 |
||
Вода средней мутности с содержанием взвеси 50-250 мг/л, обрабатываемая коагулянтом |
0.45 |
3.4 |
4.5 |
5.4 |
6.1 |
0.5 |
3.8 |
5.0 |
6.0 |
6.8 |
|
Мутные воды с содержанием взвешенных веществ более 250 мг/л, обрабатываемые коагулянтом |
0.5 |
3.8 |
5.0 |
6.0 |
6.8 |
0.55 |
4.1 |
5.5 |
6.6 |
7.4 |
|
0.6 |
4.5 |
6.0 |
7.2 |
8.1 |
Исходные данные:
Перфорация – 70%
При барботаже воздуха через слой воды 6% кислорода.
Начальная кислотность воды рН=5.
Сброс осадка из отстойника производится 1 раз в течение трех суток с продолжительностью 10 мин без выключения отстойника.
Коэффициент разбавления твердой взвеси водой – 1.5
-
Для определения габаритов отстойника при заданном L/H по таблице находим коэффициенты К, α:
Вода обрабатывается коагулянтом Al2(SO4)3 Доза 80 мг/м3
U0=0.5 мм/с – гидравлическая крупность частиц.
По таблице находим среднюю скорость движения воды в отстойнике:
-
Площадь отстойника в плане.
-
Ширина отстойника.
Рекомендуется принимать ширину одного отстойника 9 м.
-
Количество отстойников.
-
Общее количество отстойников с учетом одного резервного.
-
Внутри устанавливается 2 перегородки по 3 м шириной.
- ширина секции
-
Длина отстойника.
-
Рабочая площадь распределительной перфорированной перегородки.
Отверстия в перфорированной перегородке начинаются на высоте более 0.3 м.
-
Расчетный расход воды на одну секцию.
-
Площадь всех отверстий в перегородке.
-
Площадь одного отверстия.
-
Количество отверстий.
-
Расчет дозы извести необходимой для коррекции рН в воде.
Начальная кислотность воды
Конечная кислотность воды
Молярная масса
Молярная масса
Молярная масса
Молярная масса
Потребуется
1 |
- |
17 |
|
- |
Х |
На 1 моль ионов водорода потребуется 0.5 Са(ОН)2.
14. Объемно-массовая концентрация Са(ОН)2.
Чтобы повысить рН с 5.0 до 7.0 потребуется добавить Са(ОН)2.
-
Количество 10% Са(ОН)2.
-
Расход известкового молока при окислении Fe2+ в Fe3+.
55.84 |
- |
|
|
3 |
- |
Х |
-
Количество 10% Са(ОН)2.
-
Общее количество 10% Са(ОН)2.
-
Плотность 10% Са(ОН)2.
-
Объем 10% Са(ОН)2.
-
Количество Fe(OH)3 выпадающего в осадок.
55.84 |
- |
106.84 |
|
3 |
- |
Х |
-
Количество Fe(OH)3 оседающего за 3 суток.
-
Количество СаСO3 выпадающего в осадок.
55.84 |
- |
|
|
3 |
- |
Х |
-
Количество СаСO3 оседающего за 3 суток.
-
Количество Al(OH)3 выпадающего в осадок.
342.14 |
- |
|
|
0.08 |
- |
Х |
-
Количество Al(OH)3 оседающего за 3 суток.
-
Общее количество осадка.
-
Расход Н2О вместе с осадком удаляемым из одного отстойника.
- коэффициент разложения
- в воде в откачиваемом осадке
шт
-
Диаметр дренажной трубы.
Диаметр отверстия дренажной трубы
Скорость движения осадка по трубе
Принимаем
-
Площадь всех отверстий.
- коэффициент перфорации трубы
-
Количество отверстий.
-
Шаг между отверстиями.
-
Расход кислорода в реакционной камере
Молярная масса
33.1 Количество израсходованного кислорода, рассчитанное по реакции
- |
32 |
|
|
3 |
- |
33.2 Количество добавленного кислорода
В воде присутствует 4,5 мг/л, а надо 8 мг/л.
33.3 Расход кислорода
-
Объем кислорода
В воде растворено только 6% кислорода
33.5. Объем воздуха в трех секциях
33.6. Объем воздуха в одной секции
-
Расчет габаритов отстойника при реальных условиях
tвозд= 20С = 293К
Рвозд= 2 атм = 0.2 МПа
возд= 1.29 кг/м3
34.1. Объем воздуха при реальных условиях
34.2. Плотность воздуха при реальных условиях
34.3. Скорость газа в трубе
34.4. Диаметр всех труб для подачи воздуха
Принимаем
34.5. Диаметр трубы для подачи воздуха
В реакционной камере 3 секции, т.е. 3 трубы для подачи воздуха
Принимаем
34.6. Количество секций по длине
Длина трубы подачи воздуха L=9м
34.7. Диаметр дренажных труб
34.8. Объем воздуха в отверстии
34.9. Диаметр трубы для подачи 10% раствора
Скорость, поступающего самотеком из бака
Принимаем
Флотацию применяют для удаления из сточных вод нерастворимых диспергированных примесей, которые самопроизвольно плохо растворяются. В некоторых случаях флотацию используют и для удаления растворенных веществ, например ПАВ. Такой процесс называют пенной сепарацией или пенным концентрированием. Флотацию применяют для очистки сточных вод многих производств: нефтеперерабатывающих, искусственного волокна, целлюлозно-бумажных, кожевенных, машиностроительных, пищевых, химических. Ее используют так же для выделения активного или после биохимической очистки.