2.2 Описание технологического решения

Сточная вода гальванического производства поступает в усреднитель, где перемешиваются стоки от травления деталей, из электролизных ванн и неконцентрированные от промывки деталей , содержащие Fe²⁺, Zn²⁺,Cu²⁺. Суточный расход СВ составляет 150, 4000, 400 м³/час соответственно . После усреднителяCВ объемом 667 м³/час через насос направляется в реактор. В реактор поступает необходимое количество реагента –NaOHв количестве 0,053 м³/сут необходимого для протекания химической реакции с последующим осаждением нерастворимых соединений тяжелых металлов. После реакторф- концентрация ЗВ снижается до 304,3 мг/л.

Сточная вода объемом 667 м³/сут направляется в вертикальный отстойник, где происходит отстаивание осадкаVос1 = 31 м³/ сут и далее он направляется а отдел обезвреживания осадка. После обезвреживания, обезвоженный осадок (Vос2 = 1,44 м³/сут) направляется на полигон, а вода (q= 29,5м³/сут) направляется вновь в первую емкость.

Сточная осветленная вода объемом 636 м³/сут после вертикального отстойника направляется во вторую емкость, откуда насосом перекачивается на следующую ступень очистки – фильтр.

Сточная вода проходит через фильтр, очищается и собирается в третьей емкости. После очистки воды в фильтре – необходима регенерация адсорбента.

При регенерации адсорбента использую очищенную воду. Ее насосом подают в фильтр (острый пар). После регенерации, регенерировав адсорбент «острый пар» (30м³/сут) направляется на первую ступень процесса – в первую емкость.

При прохождении через слой адсорбента, концентрация ЗВ в сточной воде достигает норм предельно-допустимого сброса и может быть сброшена в городскую канализацию или на ЛОС.

2.3. Технологические расчеты

Материальный баланс:

Рассчитаем количество реагентов для нейтрализации кислых стоков, содержащих соли тяжелых металлов:

G_р= k₃(100/B)Q(aC+b₁C₁+b₂C₂+….+b_nC_n)

Где k_{3 –} коэффициент запаса расхода реагентов по стравнению с теоретическим, равный для сухой извести 1,5;

В – количество активной части в товарном продукте, %;

Q- количество сточных вод, подлежащих нейтрализации, м³ (62 м³/сут);

а – расход реагента для нейтрализации, кг/кг (примем 0,82 для NaOH)

C–концентрация кислоты или щелочи, кг/м³;

С_1, С₂, С_{н –} концентрация металлов , кг/м³

Используем для удаления тяжелых металлов гидроксид натрия.

G_р= 1,5* 100/10*607(0,82*410+1,43*1,2+1,22*461+1,26*392)= 12694555,2 мг/ч = 0,53 кг/сут

Масса осадка на выходе из вертикального отстойника:

M_ос= С_в.в*Э_оч*Q_сут/10⁶

С_в.в– концентрация всех веществ, мг/м³

С_в.в= ∑ С_Ме(ОН)

С_Ме(ОН)= С_Ме( Mr (Me(OH))/Mr (Me))

Э_{оч –} эффективность очистки (составляет 80%);

Q_сут– суточный расход воды.

С_Fe(OH)3=1,2*107/56=2,3мг/л

С_Zn(OH)2= 461*99/65=702 мг/л

С_Сu(OH)2= 392*98/64= 600 мг/л

С_в.в.= 2,3+702+600=1304,3мг/л

М_ос.= 1304,3*0,82*607/10⁶= 0,65 т/сут

Объем осадка находим по формуле:

V_ос= 100*М_ос/ (100-γ)ρ

Мос – масса осадка, т/сут;

γ – влажность осадка (примем 98 и 70%)

ρ – плотность осадка (примем 1,05 и 1,5 т/м³)

V_ос1= 100*0,65/(100-98)1,05= 30,95 м³/сут

V_ос2= 100*0,65/(100-70)1,5=1,44м³/сут

Количество влаги – теряемой с осадком:

q=V_ос1 -V_ос2

q= 30,95-1,44=29,5 м³/сут

Количество влаги, поступившей с реагентом:

q_{p =} G_p*10/100 = 0.53*10/100= 0.053 м³/сут

Расчет оборудования:

Расчет 1-ой емкости – устреднителя:

Qчас =Qсут/ 24

Qчас – часовой расход сточной воды, м³/час

Qсут – суточный расход сточной воды, м³/час

Qчас = 607/24 = 25,3 м³/час

V_Е1=Qчас*t= 25,3*8= 202.3 м³

Расчет объема реактора:

Vреак =Qреак*tреак

Qреак – расхож сточной воды в реакторе, м³/час

tреак – время протекании реакции в реакторе (0,5 ч)

Vреак = 667*0,5= 333 м³

Подбираем реактор по справочным данным

диаметр 11.5 м

высота 29 м

Расчет вертикального отстойника с камерой хлопьеобразования.

Площадь поперечного сечения зоны осаждения вертикального отстойника определяется по формуле:

F= β *Q час/3,6*υ_pN

Где, Qчас – расчетный расход воды в м³/час

υ_p – расчетная скорость восходящего потока воды в мм/сек

(примем равную 0,6)

N– расчетное количество отстойников

β– коэффициент для учета объемного использования отстойника,

приD/H= 1β=1.3

F= 1,3*25,3/3,6*0,6*1= 15,2 м²

Площадь одной водоворотной камеры

f_кх=Qчас *t/ 60*H₁*N

где , t- время пребывания воды в камере, обычно принимается 15-20 минут

Н₁- высота камеры в метрах, Н₁= 0,9H₀ = 3,6

Н₀– высота зоны осаждения вертикального отстойника,

обычно принимается 4-5.

N– расчетное количество вертикальных отстойников и камер хлопьеобразований

f_кх = 25,3*15/60*3,6*1 = 1,76 м²

Определяем ориентировочный диаметр вертикального отстойника с размещенной в ней камеры хлопьеобразования:

D= ((F+f_кх)4/π)^1/2

D= ((15,2+1,76)4/3,14)^1/2= 4,64м

Н₁= 0,9 Н₀

Н=Dориент

Принимаем типовой вертикальный отстойник, первичный из монолитного железобетона 902-2-20 D=6м,H_ц=4,1 м, Н_к=2,8 с пропускной способностью 69,5 м³/ч при времени отстаивания =1,5 ч

Рассчитаем период действия между сбросами осадка:

Т = W_ос/V_ос

W_{ос =} π/3 *h_k((D/2)²+ (d/2)²+D/2 *d/2) = 3,14 / 3*0,15((5/2)²+ (0,74/2)²+ 5/2 * 0,74/2 = 0,157*(6,25+0,04 + 0,93) = 1,13 м³– объем конической осадочной части

Т = 1,13 / 0,05 = 22,7 ч = 0,9 суток

Расчет водоворотной камеры хлопьеобразования, встроенного в отстойник

Диаметр водоворотной камеры хлопьеобразования:

d _k= 1,13 *f_kx^1/2

d _k = 1,13*4,18^1/2= 2,3 м

Секундный расход воды, поступающей в камеру:

q_сек= 25,3 / 4 *3600 = 0,00176 м³/ сек

Диаметр подводящего трубопровода составляет по ГОСТу 100мм, следовательно скорость подвода воды в камеру хлопьеобразования составит υ = 0,85м/сек (находится в рекомендуемых пределах 0,8 - 1).

Подача воды в камеру производится при помощи сопла, направленного тангенциально, сопла размещаются на расстоянии 0,2 d_к= 0,2*2,3 = 0,46 м от стенки камеры на глубине 0,5 м от поверхности воды.

Необходимый диаметр сопла:

d_с= 1,13* (q_сек/μυ_с)

где, μ= 0,908 – коэффициент расхода для конически сходящегося

насадка с углом конусности β= 25◦

υ_с = 2,5 м/сек, скорость выхода воды из сопла

d_с = 1,13*(0,00176/0,908*2,5) = 0,88 мм

Длина сопла, отвечающая углу конусности β= 25◦:

L = d_c / 2 * ctg β/2 = 0,88 / 2 * ctg 25/2 = 38,5 мм

Фактическая скорость выхода воды из сопла:

υ_ф = 1,274*q_сек/d_c²*μ= 1,274 * 0,00176/ 0,00088 ²* 0,908 = 3,18 м/сек

5.Расчет фильтра.

Площадь фильтрования напорных фильтров :

F=Q/ (mυ_p– 3,6nWt₁–nt₂υ_p)

Где, Q– среднесуточная пропускная способность станции, м³/сут

продолжительность работы станции, (10-20 мин )ч

число промывок каждого фильтра в сутки при нормальном режиме эксплуатации(примем равное 2)

W– интенсивность промывки , л/(с*м²) (6-8)

t₁– продолжительность промывки, (10-20 мин )ч

t₂- продолжительность простоя фильтра в связи с промывкой (принимается равное 0,33)

υ_{p –} скорость фильтрации , достигает 10-12 м/ч

F= 607 / (10*10-3,6*2 *6*0,33- 2*0,33*10)= 607/ (100-14,3-6,6) = 7,7 м²

Диаметр фильтра :

D= (4*F/ 3,14)^1/2= ( 4*7,7/3,14)^1/2= 3,1 м

Выбираем стандартный вертикальный фильтр с D=3400мм, Нзагр=1000мм и весом без арматуры 6,54 т