4.3 Расчет гидроциклона

Баланс загрязнений поступающих на очистку в гидроциклон и после него произведен в таблице 2.

Таблица 2- баланс загрязнений на гидроциклоне.

наименование загрязений	концентрация загрязнений поступ.на гидроциклон,мг/л	концентрация загрязнений на выходе изгидроциклона,мг/л
взвешенные вещества	1300	715
нефтепродукты	150	82,5

Эффект задержания взвешенных веществ и нефтепродуктов в гидроциклоне состовляет 45 %.

Открытые гидроциклоны с конической диафрагмой применяются для выделения всплывающих и оседающих грубодисперсных примесей гидравлической крупностью более 0,2 мм/с и с коагулированных взвешенных частиц.

Основной расчетной величиной открытых гидроциклонов является удельная гидравлическая нагрузка, м³/(м² ч), которая определяется по формуле

(4)

где К – коэффициент пропорциональности, зависящий от конструкции гидроциклона, равный 1,98;

u₀ – гидравлическая крупность, принимаем 0,3мм.

.

Потери напора в гидроциклонах принимаются 0,5м.

Производительность одного аппарата рассчитывается по формуле Q¹=0,785*q*D²,

Где D- диаметр гидроциклона,м.

Q¹=0,785*2,14*2²=6,72 м³/ч.

Исходя из общего количества сточных вод Q, определяется число раюочих единиц гидроциклона

N=Q/Q¹

Принимаем 2 гидроциклона с конической диафрагмой и внутренним цилиндром, диаметром D_hc = 2 м.

По таблицы 4 принимаем значения для гидроциклона с конической диафрагмой и внутренним цилиндром:

Высота цилиндрической части ;

Высота внутреннего цилиндра H₁ = 2м;

Диаметр внутреннего цилиндра D₁ = 1,76;

Количество впусков n₁ = 2 шт;

Угол конической части α = 60º;

Высота водосливной стенки над диафрагмой H₂ = 0,5;

Диаметр водосливной стены D₂ = 2,2;

Диаметр полупогружной кольцевой перегородки D₃ = 2;

Диаметр центрального отверстия в диафрагме d₁ = 0,5;

Осадок из гидроциклона удаляется в резервуар осадка,

всплывающая нефтемасса удаляется в пеногаситель.

5. Расчет сооружений флотационной очистки сточных вод.

5.1 расчет установки ЦНИИ-5.

Многокамерные флотационные установки типа ЦНИИ-5 используются для очистки небольших количеств нефтесодержащих стоков. Разработаны установки производительностью от 5 до 50 м3/ч. Размещаются в отапливаемом помещении. Должны быть учтены условия взрывобезопасности.

Сооружения представляют собой прямоугольный открытый бак разделенный перегородками на четыре последовательно соединенные камеры, каждая из которых рассчитана на пребывание в ней воды в течение 5—6 мин. В камерах 6 и 7 происходит флотация частиц нефти и хлопьев коагулянта, а в камере 8 — окончательное выделение мелких пузырьков воздуха. В первой камере размещен вихревой смеситель, в котором очищаемая вода перемешивается с раствором коагулянта, подаваемым эжектором из затворно-дозирующего бака. Смеситель представляет собой вертикальный закрытый сверху цилиндр с коническим раструбом внизу. Очищаемая вода вводится в верхнюю часть смесителя через тангенциально расположенный патрубок и благодаря этому приобретает быстрое вращательное движение, используемое для смешивания воды с коагулянтом.

Принимаем к расчёту два флотатора, с часовой производительностью 5,469 м3 каждый.

Объем W_К каждой из камер флотатора определяют по формуле

W_k=(Q_ч+Q_р)t/60∙η,

где Q_ч — часовая производительность установки, м³/ч; Q_p — расход рециркулирующей воды, м³/ч; t_K — продолжительность пребывания воды в камере, мин; η-коэффициент объёмного использования флотатора, принимается равным 0,4.

Продолжительность пребывания воды в камере, рекомендуется принимать 6—8 мин для камер грубой очистки и отстойной и 4—б мин — для флотационных камер.

Величину Q_P при давлении 5—6 кгс/см² принимают в размере (0,15—0,2) Q_ч на каждую работающую флотационную камеру.

Тогда объём первой камеры при 20% рециркуляции равен

W_k=(5,69+0,2∙5,469)∙6/60∙0,4=1,64 м³,

объём второй камеры (первой флотационной) при 15% рециркуляции и с учётом рециркулирующей воды, поступившей из первой камеры равен

W_k=(5,69+0,35∙5,69)∙4/60∙0,4=1,23 м³,

объём третьей камеры (второй флотационной) при 15% рециркуляции и с учётом рециркулирующей воды, поступившей из предыдущих камер равен

W_k=(5,69+0,5∙5,69)∙4/60∙0,4=1,37 м³,

объём четвёртой камеры (стабилизации) при 50% рециркуляции равен

W_k=(5,69+0,5∙5,69)∙6/60∙0,4=0,05 м³,

Рабочая глубина флотатора Н_ф определяется высотой флотационных камер, которую рассчитывают по формуле

Н_ф = 0,06V_восхt_к, м,

где V_восх — скорость восходящего движения воды в камере, мм/с (принимается в пределах 6—8 мм/с).

Тогда рабочая глубина флотатора равна

Н_ф = 0,06∙7∙4=1,68 м,

Полная глубина флотатора Н принимается на 50-100мм больше и обычно составляет 1,5-2м, в данном случае строительная высота флотатора равна 1,8м.

Ширина флотатора В принимается равной ширине первой камеры и уточняется конструктивно так, чтобы общая ширина установки и её длина соотносились как 1:2 или 1:3. В плане камеры имеют квадратную или близкую к ней форму. Ширина флотатора В определяется по формуле

B=(W_k/H_ф)^0,5 = (1,64/1,68)^0,5 = 1м

Длину камер находят расчетом исходя из W_K, H_ф и В. Таким образом, длина камер по ходу движения очищаемой сточной жидкости принята соответственно 0,6; 0,5; 0,5 и 0,8м, общая длина установки 2,4м. без учёта длин карманов для сбора и гашения пены и сбора очищенной воды.

Высоту переливных перегородок между камерами принимают на 200 мм меньше H_ф и принимаем равной 1,48м.

Смеситель сточной жидкости, поступающей во флотатор с реагентами, рассчитывают на пребывание воды в течение 15-20 с. Диаметр смесителя определяется по формуле

d_c = 70 (Q_ч)^0,5 =70 (5,469)^0,5 =164мм.

Смеситель поступающих сточных вод с реагентами рассчитывают на пребывание воды в течение 15-20 с. Высоту его принимают около 1—1,2 м,

т. е. примерно 0,7Н. Низ смесителя располагается на 200мм выше дна флотатора.

5.2 Расчет распределительной системы водовоздушной смеси. Трубы над дном флотатора располагают на 0,3-0,4м. учитывая равномерное распределение жидкости по площади флотатора.

Расход на одно ответвление распределительной системы q_отв = Q_р/n_отв;

Q_отв=5,469*0,2/2=0,55м³/ч

- диаметр дырчатых труб принят 15мм;

- скорость движения водовоздушной смеси по распределительным трубам v = 0,8-1,0 м/с;

- скорость выхода водовоздушной смеси из отверстий v_о =6,0 м/с;

- диаметр отверстий d_о = 2 мм;

- площадь отверстий при d_о = 2мм – f_о = 0,

- количество отверстий на ответвлении определяется по формуле

n_о = q / v_о∙ f_о, шт.

n₀=0.5469*3600/(6*0.00000314)=10 шт.

Принимаем 10 отверстий на каждой трубе, шаг между отверстиями принимаем 100 мм, отверстия располагают в шахматном порядке под углом 45-600 к оси трубы в нижней ее части.