Курсовая работа песколовка, отстойник, флотатор, вариант 6

Министерство 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=13^оС. Средняя плотность твердых взвесей ρ_тв=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: Н_р=0,55-0,67 м, по ширине секции В:Н_р=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 0^оС ρ_тв=1000 кг/м³

При 20^оС ρ_тв=998 кг/м³

Исходные данные:

Решение:

1. Расчетный расход воды.

2. Площадь живого сечения песколовки при проходе воды.

Принимаем,

3. Длина песколовки.

k – коэффициент турбулентности

U_o – гидравлическая крупность песка (фактически скорость осаждения песка)

4. Продолжительность протока воды по длине песколовки.

5. Удельная нагрузка на поверхность зеркала воды.

6. Эффективность очистки воды в песколовке.

7. Количество песка оседающего в песколовке за 1 час.

8. 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 3^х 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

1. 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:

2. Площадь отстойника в плане.

3. Ширина отстойника.

Рекомендуется принимать ширину одного отстойника 9 м.

4. Количество отстойников.

5. Общее количество отстойников с учетом одного резервного.

6. Внутри устанавливается 2 перегородки по 3 м шириной.

- ширина секции

7. Длина отстойника.

8. Рабочая площадь распределительной перфорированной перегородки.

Отверстия в перфорированной перегородке начинаются на высоте более 0.3 м.

9. Расчетный расход воды на одну секцию.

10. Площадь всех отверстий в перегородке.

11. Площадь одного отверстия.

12. Количество отверстий.

13. 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.

14. Количество 10% Са(ОН)₂.

16. Расход известкового молока при окислении Fe²⁺ в Fe³⁺.

55.84	-
3	-	Х

16. Количество 10% Са(ОН)₂.

16. Общее количество 10% Са(ОН)₂.

16. Плотность 10% Са(ОН)₂.

16. Объем 10% Са(ОН)₂.

16. Количество Fe(OH)₃ выпадающего в осадок.

55.84	-	106.84
3	-	Х

16. Количество Fe(OH)₃ оседающего за 3 суток.

16. Количество СаСO₃ выпадающего в осадок.

55.84	-
3	-	Х

16. Количество СаСO₃ оседающего за 3 суток.

16. Количество Al(OH)₃ выпадающего в осадок.

342.14	-
0.08	-	Х

16. Количество Al(OH)₃ оседающего за 3 суток.

16. Общее количество осадка.

16. Расход Н₂О вместе с осадком удаляемым из одного отстойника.

- коэффициент разложения

- в воде в откачиваемом осадке

шт

16. Диаметр дренажной трубы.

Диаметр отверстия дренажной трубы

Скорость движения осадка по трубе

Принимаем

16. Площадь всех отверстий.

- коэффициент перфорации трубы

16. Количество отверстий.

16. Шаг между отверстиями.

16. 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

4. Объем кислорода

В воде растворено только 6% кислорода

33.5. Объем воздуха в трех секциях

33.6. Объем воздуха в одной секции

16. Расчет габаритов отстойника при реальных условиях

t_возд= 20С = 293К

Р_возд= 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.