Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Процессы и аппараты очистки воды в металлургии. Учебное пособие
.pdf
3
Заменив
dV
, получим известную формулу Стокса:
6
а) для скорости осаждения частиц:
2
U ;
0
18
dg
)(
вч
б) для скорости всплытия:
2
U , (2.1)
dg
0
18
)(
чв
где µ – коэффициент абсолютной вязкости сточной воды, г/(см·с),
определяется по справочным данным в зависимости от температуры воды, при температуре воды от 0 до 40 С изменяется в
пределах 0,0018…0,0006 г/(см·с), или 1,79…0,66 Н·с/м
2
.
Для расчета скорости осаждения (всплытия) частиц размером
0,2 мм и крупнее в формуле Стокса показатель степени диаметра
частиц d можно принять равным 1,5.
Отстаивание сточных вод осуществляется в горизонтальных, радиальных и вертикальных отстойниках. В последнее время получают
распространение горизонтальные и радиальные отстойники с тонкослойными блоками.
Тип отстойника необходимо выбирать с
учетом принятой схемы
очистки сточных вод, производительности сооружений, очередности
строительства, рельефа площадки, уровня грунтовых вод и т.п.
Горизонтальные отстойники, схема которых приведена на
рис. 2.3, наиболее широко применяются при обработке относительно
больших (до 20 тыс. м
3
/сут) объемов сточных вод, содержащих как
оседающие, так и всплывающие вещества.
Радиальные отстойники, схема одного из которых приведена на
рис. 2.4, работают по тому же принципу, что и горизонтальные. Их
применяют, главным образом, для выделения из сточных вод как
оседающих, так и всплывающих частиц при больших их расходах
(более 20 000 м
3
/сут).
Радиальные первичные отстойники с центральным впуском
применяются в комплексе сооружений, предназначенных для
воды
очистки бытовых и производственных сточных вод.
Для осветления сточных вод, образующихся при мокрой очистке
доменного газа, разработаны радиальные отстойники пропускной
способностью 1 800…3 600 м
3
/ч с периферийным приводом.
31
Рис. 2.3. Схема горизонтального отстойника:
1 – подводящий распределительный лоток; 2 – скребковые
транспортеры; 3 – маслоудерживающий щит; 4 – сборный лоток;
5 – отводящий трубопровод; 6 – приямок
Во ВНИПИЧерметэнергоочистка разработана конструкция отстойника диаметром 30 м с расположенной в центре камерой флокуляции,
предназначенного для очистки сточных вод прокатных производств и
газоочисток металлургических заводов. В этих отстойниках очищаемая вода подводится тангенциально в камеру флокуляции, в которую
вводятся также коагулянты и при необходимости флокулянты.
Отстойники с камерой флокуляции эксплуатируются в систе-
мах газоочисток доменных печей объемом 5 000 м
3
, а также широко-
полосного стана «2000» горячей прокатки при нагрузках около
3
3 м
/(м2ч). Концентрация в осветленной в этих отстойниках воде со-
ставляет, мг/л: взвешенных веществ (без коагуляции) – 80…100, масел – 60…70; при коагуляции хлорным железом и флокуляции полиакриламидом – соответственно 50…60 и 40…50.
Для очистки бытовых и производственных сточных вод могут
применяться также радиальные отстойники с периферийным впус-
ком воды и многоярусными блоками.
32
Рис. 2.4. Схема радиального первичного отстойника
с центральным впуском сточных вод:
1 – подводящий дюкер; 2 – водосборные лотки; 3 – ферма; 4 – привод;
5 – илоскреб; 6 – илосборник; 7 – трубопровод отвода сырого осадка
Вертикальные отстойники, принципиальная схема одного из
которых приведена на рис. 2.5, применяются при обработке небольших (менее 10 000 м
3
/сут) количеств сточных вод.
Существенным недостатком горизонтальных и радиальных отстойников является трудность механизации удаления из них осадка.
Различные механизмы, применяемые для этой цели, дороги и сложны в эксплуатации. Радиальные отстойники свободны от этого недостатка. Их конструкции позволяют удалять осадок без специальных механических устройств, под гидростатическим давлением.
33
Рис. 2.5. Расчетная схема вертикального отстойника:
1 – корпус; 2 – сливной желоб; 3 – центральная труба; 4 – раструб;
5 – отражатель; 6 – коническое днище
Однако при одинаковых нагрузках по сточной жидкости рабочая эффективность вертикальных отстойников ниже, чем у горизонтальных
и радиальных, а пропускная способность одного вертикального отстойника относительно мала.
Опыт эксплуатации горизонтальных отстойников показывает, что
в них могут задерживаться частицы, имеющие минимальную гидравлическую крупность U
34
= 0,2 мм/с.
0
В вертикальных отстойниках такие частицы могут задерживаться
лишь при скорости движения воды менее 0,2…0,3 мм/с. При больших скоростях восходящего потока такие частицы могут задерживаться, если они способны к агломерации.
Для расчета и проектирования сооружений и аппаратов механической очистки сточных вод, в том числе и отстойников, должны задаваться
мг/л;
следующие параметры:
количество сточных вод, м
–
–
температура, С;
–
режим поступления сточных вод (периодичность образования);
содержание тяжелых механических примесей, мг/л;
–
содержание легких примесей (масел, жиров, нефтепродуктов),
–
плотность тяжелых и легких загрязнений, г/см
–
–
кинетика осаждения механических примесей тяжелее и легче
3
/ч;
3
;
воды;
требуемая степень очистки, %, или допустимое содержание за-
–
грязнений тяжелее воды и легче воды, мг/л;
гидравлическая крупность частиц тяжелее воды и легче воды,
–
которые необходимо выделить для обеспечения требуемой степени
ее очистки, мм/с.
Гидравлическая крупность определяется по кривым кинетики отстаивания = f (t), полученным экспериментально. Отстаивание воды в статических условиях (рис. 2.6) в слое h, как правило, принимается отличным от действительной высоты отстаивания
в выбранном
типе отстойника.
СС
0
– исходная концентрация;
где С
0
– концентрация после отстаивания;
С
t
t
C
0
(%)100
,
tnT ,
H
H
H
h
0
Т – продолжительность отстаивания при высоте Н;
п – коэффициент пропорциональности, n = 1;
t – продолжительность отстаивания для достижения заданного
эффекта при высоте h.
35
,%
s
H
100
80
60
40
20
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Рис. 2.6. Кинетика отстаивания сточных вод прокатного производства
t
s
1
при исходной концентрации ГДП С
– h = 200 мм; – h = 500 мм
t
s
2
= 200 мг/л:
0
t, мин
Поэтому для приведения полученных результатов к натурным
надлежит производить их пересчет по формулам (2.2) и (2.3):
U
1000
0
KH
t
s
– глубина проточной части отстойника, м;
где H
s
– коэффициент использования объема проточной части от-
K
s
K
n
ss
h
1
s
, (2.2)
2
стойника;
– продолжительность отстаивания, с, соответствующая задан-
t
s
ному эффекту очистки и полученная в лабораторном цилиндре в
слое h
n
;
1
– показатель степени, зависящий от природы и агломерации
2
взвеси в процессе осаждения (для промышленных сточных вод
определяется по полученным экспериментальным кривым кинетики отстаивания в слоях h
36
и h2),
1
lglg
tt
n
2
12
. (2.3)
lglg
hh
12
При расчете сооружений для механической очистки промышленных сточных вод экспериментальное определение показателей характеристики воды и загрязнений должно предшествовать проектированию в каждом конкретном случае.
Опыт показывает, что величину гидравлической крупности частиц U
, которые должны быть выделены для обеспечения требуемого
0
эффекта, при ориентировочных расчетах отстойных сооружений
можно принимать равной 0,25…0,3 мм/с.
Расчет отстойников
При проектировании очистных установок, как правило, применяются типовые конструкции отстойных сооружений с известными
геометрическими размерами, поэтому основные расчетные параметры отстойников берутся из табл. 2.2.
Пользуясь данными этой таблицы, за расчетную величину следует
принимать производительность одного отстойника q
, м3/ч, при кото-
s
рой обеспечивается заданный эффект очистки и которая определяется исходя из заданных геометрических размеров сооружения и требуемого эффекта осветления сточных вод по формулам (2.4) – (2.8):
а) для горизонтальных отстойников
)(6,3
vUBLKq
0 tbssss
; (2.4)
б) для отстойников радиальных, вертикальных и с вращающимся
сборно-распределительным устройством
)(8,2
vUdDKq
0 tbensss
; (2.5)
в) для отстойников с нисходяще-восходящим потоком
41,1 UDKq
2
; (2.6)
0
sss
г) для отстойников с тонкослойными блоками при перекрестной
схеме работы:
q
2,7
s
hK
ULBHK
blblbls
0
; (2.7)
tidis
37
д) то же при противоточной схеме работы
vHKq
6,3 . (2.8)
blss
В этих формулах
K
– коэффициент использования объема, принимаемый по табл. 2.2;
s
– длина секции, отделения, м;
L
s
– длина тонкослойного блока (модуля), м;
L
bl
– ширина секции, отделения, м;
B
s
– ширина тонкослойного блока, м, назначается исходя из до-
B
b1
пустимого прогиба листа, выбранного для тонкослойного блока
(Δ S = 3…5 мм) при наклоне под углом сползания осадка;
D
– диаметр отстойника, м;
s
– диаметр впускного устройства, м;
d
en
– гидравлическая крупность задерживаемых частиц, мм/с, оп-
U
0
ределяемая по формуле (2.2);
v
– турбулентная составляющая, мм/с, принимается в зависимо-
tb
сти от скорости рабочего потока v по табл. 2.3;
– высота тонкослойного блока, м;
H
b1
– высота яруса в тонкослойном блоке, м;
h
ti
– коэффициент сноса выделенных частиц, принимаемый при
K
dis
плоских пластинах –1,2, при рифленых – 1.
Таблица 2.2
Основные расчетные параметры отстойников
Рабочая
глубина
отстойной
части
Hs,м
0,025…0,2
0,025…0,2
Тип отстойника Коэффи-
циент использова-
ния объема
K
Горизонтальный 0,5 1,5…4 2Hs …5Hs5…10 0,005…0,05
Радиальный 0,45 1,5…5 – 5…10 0,005…0,5
Вертикальный 0,35 2,7…3,8 – – –
С вращающимся сборнораспределительным
устройством 0,85 0,8…1,2 – – 0,05
С нисходящим
потоком
С тонкослойными блоками:
противоточная (прямоточная) схема работы
перекрестная схема
работы
s
0,65 2,7…3,8 – 2U
0,5…0,7
0,7…0,8
Шири-
на,
Вs, м
2…6
1,5
Ско-
рость
рабочего
потока
v, мм/с
…3U
0
5…10
5…10
днища к
иловому
приямку
0
Уклон
–
–
0,05
38
Таблица 2.3
Зависимость турбулентной составляющей от скорости потока
Скорость потока v, мм/с 5 10 15
Турбулентная составляющая vtb, мм/с 0 0,05 1
После расчета qs исходя из общего расхода сточных вод определя-
ется количество рабочих единиц отстойников (секций) N:
Q
N .
q
s
Основные конструктивные параметры следует принимать:
а) для горизонтальных и радиальных отстойников: впуск исходной воды и сбор осветленной – равномерными по ширине (периметру) впускного и выпускного устройств отстойника; угол наклона
стенок илового приямка 50…55;
б) для вертикальных отстойников: длину центральной трубы l
тр
равной глубине зоны отстаивания; скорость движения рабочего потока в центральной трубе – не более 30 мм/с; диаметр раструба d
равным 1,35 диаметра трубы d; диаметр отражательного щита d
–
2
1,3 диаметра раструба; угол конусности отражательного щита – 146;
скорость рабочего потока между раструбом и отражательным щитом – не более 15…20 мм/с; высоту нейтрального слоя между низом
отражательного щита и уровнем осадка – 0,3 м; угол наклона конического днища 50…60;
в) для отстойников с тонкослойными блоками угол наклона пластин – от 45 до 50
Количество осадка Q
.
, м3/ч, выделяемого при отстаивании, опре-
m
деляется исходя из концентрации взвешенных веществ в поступающей – C
и в осветленной – Cex воде:
en
Q
m
QC C
100 10
en ex
P
mm
, (2.9)
4
1
где P
– влажность осадка, %;
m
γ
– плотность осадка, г/см3.
m
Удаление осадка из приямка отстойника производится одним из
следующих способов: самотеком, под действием гидростатического
давления, насосами, гидроэлеваторами, эрлифтами, ковшовыми экскаваторами, грейфером и т.п. Диаметр труб для удаления осадка – не
менее 200 мм.
39
Вместимость приямка для осадка в первичных отстойниках предусматривается равной объему осадков, выделяющихся за период от
8 часов до 2 суток, для вторичных отстойников после аэротенков – не
более 2 часов.
Для удержания всплывших загрязнений перед водосборными устройствами должны предусматриваться полупогружные перегородки; при
этом глубина их погружения относительно уровня воды должна быть не
менее 0,3 м, высота борта отстойника над поверхностью воды также 0,3 м.
Водоприемные лотки должны быть оборудованы водосливами с
тонкой стенкой. Их кромка может быть прямой или с треугольными
вырезами. Нагрузка на 1 м водослива не должна превышать 10 л/с.
Для повышения степени очистки или обеспечения возможности
увеличения производительности эксплуатируемых станций существующие отстойники
(горизонтальные, радиальные, вертикальные)
могут быть дооборудованы блоками из тонкослойных элементов. В
этом случае тонкослойные блоки (модули) располагаются на выходе
воды из отстойника, перед водосборными лотками.
Тонкослойные отстойники.
Тонкослойное отстаивание применяется в случае необходимости сокращения объема очистных сооружений при ограниченности выделенных под них площадей и необходимости повышения эффективности существующих отстойников. В
первом случае тонкослойные отстойники исполняют роль самостоятельных сооружений, во втором существующие отстойники дополняются тонкослойными модулями, располагаемыми в реконструируемом отстойнике перед водосборными устройствами
.
В настоящее время применяется большое количество конструктивных разновидностей тонкослойных отстойников, работающих по
перекрестной (рис. 2.7), противоточной (рис. 2.8) или прямоточной
схемам удаления осадка.
40
Рис. 2.7. Схема тонкослойного отстойника, работающего
по перекрестной схеме удаления осадка
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]