Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Процессы и аппараты очистки воды в металлургии. Учебное пособие
.pdf
При расчете отстойника, работающего по перекрестной схеме
(рис. 2.7), расчетными величинами являются длина яруса L
производительность отстойника q
– скорость воды в ярусе отстойника, мм/с, выбирается по зна-
где v
W
, (2.10)
L
bl
:
W
hv
tiW
K
U
dis
0
b1
чению v из табл. 2.2;
– высота яруса, м (по табл. 2.2 как рабочая глубина отстойной
h
ti
части Н
K
dis
при рифленых K
U
0
);
s
– коэффициент сноса частиц, при плоских пластинах K
= 1;
dis
= 1,2,
dis
– гидравлическая крупность частиц, определяемая для слоя hti.
, м, и
Производительность q
Строительная ширина отстойника B
где B
– ширина тонкослойного блока, м, назначается исходя из до-
bl
отстойника определяется по формуле (2.7).
s
, м, – по формуле
стр
22 bbBВ
, (2.11)
стр
bl
21
пустимого прогиба листа, выбранного для тонкослойного блока
(ΔS = 3…5 мм), при наклоне под углом сползания осадка;
= 0,25 м, b2 = 0,05…0,1 м.
b
1
После определения длины яруса Lbl исходя из возможных размеров материала, применяющегося для изготовления пластин, назначаются длина пластин в ярусе и количество блоков (модулей), располагаемых по одной прямой.
Строительная высота отстойника Н
, м, рассчитывается по фор-
стр
муле
3,0
где h
– высота, необходимая для расположения рамы, на которой
3
устанавливаются блоки (h
bl
= 0,2…0,3 м); hм = 0,1 м.
3
Строительная длина тонкослойного отстойника L
hhHН
3
мстр
, (2.12)
, м, определя-
стр
ется по формуле
стр
bl
2 llllLL
. (2.13)
4321
Зона длиной l
служит для выделения крупных примесей. Объем
1
зоны рассчитывается на 2–3-минутное пребывание потока:
41
где K
– коэффициент использования объема зоны, принимается рав-
S
1
60
стр
KBHtql
, (2.14)
sbls
ным 0,3;
t = 2…3 мин. В формуле (2.13) l
порционального устройства и l
= 0,2 м при применении про-
2
= 0, если распределение осуще-
2
ствляется через дырчатую перегородку;
l
= 0,2…0,3 м; l
3
= 0,15…0,2 м.
4
Расчет тонкослойных отстойников, работающих по противоточ-
ной схеме, сводится к двум схемам, показанным на рис. 2.8 и 2.9.
Рис. 2.8. Схема тонкослойного отстойника, работающего
по противоточной схеме удаления осадка: а – тяжелых примесей;
б – легких примесей (масла, нефтепродукты и т.п.)
В конструкции отстойника, схема которого приведена на рис. 2.8,
расчетной является длина пластин в блоке (модуле) L
тельность секции q
. Длина пластины L
s
42
определяется по формуле
bl
UhvL
, (2.15)
0
tiWbl
и производи-
bl
где vW – скорость потока в ярусе;
– высота яруса.
h
ti
Данные параметры задаются из табл. 2.2.
Производительность одной секции рассчитывается по форму-
ле (2.8), в которой H
определяется по формуле
bl
где n
– количество ярусов в блоке, которое назначается из конструк-
ti
bnH
,
ntibl
тивных соображений;
– определяется по формуле
b
n
cos
hb .
tin
Ширина секции отстойника назначается из конструктивных сооб-
ражений и исходя из размеров пластин для изготовления блоков.
Все размеры других узлов отстойника (ширина резервуара, строи-
тельная глубина и т.д.) определяются из конструктивных соображений.
Рис. 2.9. Схема отстойника, оборудованного тонкослойными блоками,
работающими по противоточной схеме удаления осадка
(для отделения тяжелых примесей). Для отделения легких примесей
наклон полок противоположный
За расчетные параметры тонкослойного отстойника, работающего
по противоточной схеме удаления осадка (см. рис. 2.9), следует принимать: длину пластин в блоке L
ных блоков (модулей) L
L
определяется, как и ранее, по формуле (2.15), а
bl
b.
и длину расположения тонкослой-
bl
43
6,3 . (2.16)
BvKqL
blWssb
Общая длина отстойника L
где l
–длина зоны грубой очистки, определяется из условия форми-
1
определяется по формуле
стр
lllllLL
, (2.17)
nb
4321стр
рования потока перед распределением между ярусами, принимается равной 1…1,5 м;
Ll ;
2
bl
l
0,3 м; l4 = 0,05…0,1 м; ln = 0,4…0,5 м.
3 =
Общая глубина воды в отстойнике Н
)90sin(
, м, определяется как сумма
стр
высот различных зон:
где
Lh
2 bl
мстр
sin
; hм ≥ 0,1 м ; h3 = 0,2…0,5 м; h4 = 0,1…0,2 м; h5 = 0,3 м.
hhhhhН
, (2.18)
5432
Реконструкция обычных отстойников в тонкослойные. При
необходимости повышения эффективности горизонтальных отстойников они дополняются тонкослойными блоками (см. рис. 2.9). Расчетными величинами при этом являются: длина пластин в блоке L
bl
[по формуле (2.15)] и расстояние, на котором устанавливаются блоки
в отстойнике [по формуле (2.16)]. Величина Bbl равна ширине сек-
L
b
ции отстойника.
При дополнении тонкослойными блоками вертикальных отстойников, при известных габаритах L
гидравлической крупности частиц U
стин в блоке L
[по формуле (2.15)] при заданной высоте яруса hti
bl
или высота яруса по заданной длине пластин L
и BS или DS , а также заданной
S
расчетной является длина пла-
0
(по той же формуле).
bl
Производительность отстойника определяется по формулам
6,3
BLF
или
SSS
sin
LH . (2.20)
blbl
hUHFKq
; (2.19)
tiblsSs
0
DF
785,0
;
SS
При известной производительности отстойника и необходимости
повышения эффективности очистки
танавливается гидравлическая крупность U
нием высоты яруса h
44
, по формуле (2.19) определяется высота Нbl, на
ti
по кинетике отстаивания ус-
тр
. Далее, задаваясь значе-
0
которой должны быть расположены тонкослойные элементы, затем
по формуле (2.20) рассчитывается длина пластины, а по формуле
(2.15) проверяется скорость потока в ярусе.
При дополнении радиальных отстойников тонкослойными блоками, при известных размерах отстойника, его производительности и
заданной гидравлической крупности частиц U
, которые необходимо
0
выделить, расчетными параметрами являются: длина пластин в бло-
, высота блока Нbl и число ярусов в блоке hti.
ке L
bl
Величина L
соте яруса h
рассчитывается по формуле (2.15) при заданной вы-
bl
. Высота блока Нbl рассчитывается по зависимости
ti
где K
– коэффициент использования объема, определяемый для ра-
s
6,3 ULDKhqH
,
0
blblstisbl
диальных отстойников по табл. 2.2;
– диаметр расположения блоков.
D
bl
Затем определяется число ярусов в блоке:
hHn .
cos
tiblti
Примеры расчета отстойников
Пример 1.
Требуется определить гидравлическую крупность частиц для проектирования отстойника при очистке сточных вод прокатного производства.
Исходные данные: расход сточных вод Q постоянен и равен
1 000 м
желых механических примесей С
плотность тяжелых загрязнений – 5 г/см
отстаивания при h
3
/ч; температура воды ТW = 30 С; исходная концентрация тя-
= 200 мг/л, масел – 50…60 мг/л;
0
3
, масел – 0,8 г/см3. Кинетика
= 200 мм и h2 = 500 мм показана на рис 2.6.
1
Содержание тяжелых примесей в очищенной воде (С
) не должно
t
превышать 60 мг/л, масел – 25 мг/л.
Определение гидравлической крупности производится в следующем порядке:
1) определяется требуемый эффект удаления примесей:
– для тяжелых примесей
– для масел
тр
тр
Принимается общий эффект
= 70 %;
тр
(%)3,5860)2560(100
.
(%)70200)60200(100
,
45
2) по кривым кинетики определяется продолжительность отстаи-
вания t
слоях h
= 13,5 мин (810 с) и t2 = 17,5 мин (1050 с), при которых в
1
= 200 мм и h2 = 500 мм достигается требуемый эффект;
1
3) по формуле (2.3) определяется показатель степени n
:
2
n ;
2
3,0)200lg500(lg)810lg1050(lg
4) по формуле (2.2) определяется гидравлическая крупность час-
тиц U
K
буется внести поправку:
, которые должны быть выделены в отстойнике. При этом
0
= 0,5, Т = 20 С.
s
5,05,11000
U
0
5,05,15,01050
Поскольку температура поступающих сточных вод Т
20
T
UU
00
30
63,0
3,0
(мм/с).
= 30 С, тре-
W
79,0801,0005,163,0
(мм/с).
Таким образом, отстойники, применяемые для механической очистки сточных вод прокатных производств, должны рассчитываться
на задержание частиц гидравлической крупностью более 0,79 мм/с.
Пример 2. Расход сточных вод завода ЖБИ – 1 200 м
3
/сут в
2 смены по 8 часов; коэффициент часовой неравномерности 1,1; исходная концентрация тяжелых мехпримесей С
= 750 мг/л, масел и
0
нефтепродуктов – 100…150 мг/л; допустимая концентрация в очищенной воде мехпримесей С
= 50 мг/л, нефтепродуктов – 25 мг/л,
1
т. е. эффект очистки по удалению тяжелых и легких примесей должен быть 85 %.
Для очистки сточных вод приняты тонкослойные отстойники, ра-
ботающие по перекрестной схеме удаления осадка (см. рис. 2.7).
В соответствии с табл. 2.2 принимаем высоту слоя отстаивания
равной высоте яруса h
= 0,1 м.
ti
1) По кривым кинетики отстаивания в этом слое находим, что заданный эффект по тяжелым примесям достигается за 8,3 мин (500 с),
по маслам и нефтепродуктам – за 5,5 мин (330 с).
2) Ориентировочно находим, что гидравлическая крупность тяжелых примесей
0
ческая крупность нефтепродуктов 3,033010001,0
thU
ti
U (мм/с).
0
2,050010001,01000
(мм/с); гидравли-
Следовательно, расчет отстойников надо вести для возможности
задержания частиц гидравлической крупностью 0,2 мм/с.
46
Для сползания осадка по пластинам угол их наклона α принимает-
ся 45, в качестве материала пластин используется листовая сталь
толщиной σ = 3 мм.
3) Задавшись скоростью потока в ярусе (по табл. 2.2) v
= 7 мм/с,
W
определим по формуле (2.10) длину яруса:
L (м).
bl
2,42,02,11,07
4) Из условия допустимого прогиба пластин (Δσ = 3…5 мм) при
угле их наклона α = 45 принимаем ширину блока В
= 0,75 м. Таким
bl
образом, максимальная ширина пластины в блоке будет:
B (м).
bl
06,1707,075,0cos
5) Задаемся высотой блока с параллельными пластинами
Н
= 1,5 м. По формуле (2.7) определяем производительность одной
bl
секции с двумя рядами блоков (рис. 2.7):
7, 2
qKHLBUKh
s s bl bl bl dis ti
7,20,751,54,20,750,21,20,1 42,5(м / ч).
0
3
6) Проверяем скорость потока в ярусе отстойника при использо-
вании поперечного сечения на 75 %, K
BHKqV (мм/с).
blblsss
= 0,75 (табл. 2.2):
s
775,025,175,06,35,4226,3
Приведенный расчет показывает, что исходные величины выбра-
ны правильно.
Строительная ширина секции отстойника согласно формуле (2.11)
8,105,022,075,0222
bbBВ
blстр
21
(м).
Строительная высота определяется по формуле (2.12):
2,23,01,03,05,13,0
стр
hhHH
3
Mbl
(м).
Длина зоны грубой очистки l
при времени нахождения стоков в
1
ней t = 2…3 мин и коэффициенте использования зоны грубой очист-
= 0,3 определяется по формуле (2.14):
ки K
s
1
стр
KBHtql
sbls
75,13,08,15,16025,42)60(
(м).
Строительная длина секции согласно формуле (2.13)
llllLL
blстр
4321
7,615,02,022,075,12,42
(м).
47
7) Определяем максимальный расход сточных вод в час с учетом
коэффициента часовой неравномерности:
Q (м3/ч).
5,82161,11200
8) Определяем количество секций тонкослойного отстойника:
N
9) Исходя из расчетной длины ярусного пространства (L
94,15,425,82
= 2.
= 4,2 м)
bl
и принимая длину одного модуля (пластины) равной 1,6 м, определяем количество модулей (блоков) в одном ряду:
406,12,4
10) Количество выделяемого осадка влажностью W = 96 % и плотностью γ = 1,9 г/см
3
определяем по формуле (2.9):
Q (м3/ч).
m
.
507005,82
109,196100
7,0
4
Таким образом, необходима многобункерная конструкция отстойника под поверхностью земли с удалением осадка под гидростатическим давлением.
Пример 3. Рассчитать тонкослойный отстойник, работающий по
противоточной схеме удаления осадка (рис. 2.9) для очистки сточных
вод литейного производства после предварительной обработки их
коагуляцией. Расход сточных вод постоянный – 500 м
тура воды Т
= 1 000 мг/л; требуемая степень очистки – остаточная концен-
С
исх
трация взвешенных частиц С
= 30 С; исходная концентрация взвешенных частиц
W
= 150…200 мг/л; = 80–85 % обеспе-
t
3
/сут; темпера-
чивается при задержании частиц гидравлической крупностью
= 0,2 мм/с (определена по кривым кинетики отстаивания при
U
0
20 С в слое h
= 100 мм).
1
Расчет
1. По формуле
ность частиц для Т
t
= 30 С:
W
UU
уточняем гидравлическую круп-
прлаб
0
U (мм/с).
t
2. По формуле (2.15) с учетом высоты яруса h
потока в ярусе v
48
= 5 мм/с определяем длину пластины в ярусе Lbl:
W
25,08007,0005,12,0
= 0,1 м и скорости
ti
225,01,05
L (м).
bl
3. Назначаем угол наклона пластин, обеспечивающий сползание
осадка, определенный экспериментально, α = 50.
4. Задаемся количеством секций отстойника N = 5 и определяем
производительность одной секции:
q
s
5. Задаемся шириной одной секции В
1005500
(м3/ч).
= 3 м. По формуле (2.16)
bl
определяем длину зоны тонкослойных блоков:
L (м),
b
затем длину зон отстойника (см. рис. 2.9):
2sin(90 50) 20,64 1,28l
2
(м);
7,3)355,06,3(100
5,1
l
3,0
l
м;
3
1,0
l
м;
4
м;
1
5,0
l
м
n
и далее по формуле (2.17) определяем общую строительную длину
отстойника:
838,75,01,03,028,15,17,3
L (м).
стр
6. По формуле (2.18) определяем общую глубину воды в отстой-
нике Н
2
5,244,23,02,03,054,11,0
, задавшись высотой зон: h1 = 0,1 м;
стр
54,177,0250sin2
h (м); h3 = 0,3 м; h4 = 0,2 м; h5 = 0,3 м:
H (м).
стр
Принимаем удаление осадка в приямок скребковым механизмом.
7. По формуле (2.9) вычисляем количество осадка при его влаж-
ности 96 % и плотности 2,6 г/см
Q
m
3
:
4
85,3106,2)96100()2001000(500
(м3/ч).
Пример 4. Для повышения эффективности работы радиального
отстойника диаметром D
= 30 м, на который подается 1 000 м3/ч
s
сточных вод при обеспечении задержания частиц гидравлической
крупностью U
= 1 мм/с, он оборудуется тонкослойными блоками.
0
Требуемый эффект очистки обеспечивается при выделении примесей
гидравлической крупностью 0,25 мм/с и более.
Требуется определить размеры тонкослойных блоков.
49
Решение
1. Приняв по табл. 2.2 скорость потока v = 5 мм/с и высоту яруса
= 0,07 м, по формуле (2.15) определяем длину пластин в блоке:
h
ti
L (м).
bl
2. Задавшись диаметром D
= 27 м, на котором предполагается
1
4,125,007,05
расположить тонкослойные блоки, по формуле (2.20) вычисляем высоту блока Н
H (м).
bl
(при коэффициенте использования объема Ks = 0,45):
bl
5,147,125,04,12714,345,06,307,01000
3. Рассчитываем количество ярусов в блоке:
h .
ti
224,2107,05,1
2.4. Процессы выделения нерастворимых
примесей из сточных вод в гидроциклонах
Для осветления производственных сточных вод металлургических
и других заводов применяются напорные и открытые гидроциклоны.
Эти аппараты отличаются от отстойников более высокой пропускной способностью. Эффект осветления в них воды зависит от диаметра гидроциклона D
угла конической части α, высоты цилиндрической части Н
, диаметров нижней dн и верхней dв насадок,
hc
, площа-
ц
ди впускного отверстия ω, а также от вязкости осветляемой воды,
концентрации взвешенных веществ, их гранулометрического состава
и плотности, которая не должна быть менее 1,2 г/см
3
.
Открытые гидроциклоны (рис. 2.10) работают при сравнитель-
но небольших входных скоростях, так что потери напора в них составляют около 0,5 м. Вследствие невысоких окружных скоростей
взвешенные вещества в этих аппаратах удаляются, в основном, за
счет гравитационных, а не центробежных сил (последние составляют
лишь 0,1–0,3 величины силы тяжести). Вследствие направленного
вращательного движения воды открытые гидроциклоны
эффективны
для очистки производственных сточных вод, способных к самокоагуляции, либо коагулирующих под действием реагента.
Для расчета и проектирования установок с открытыми гидроциклонами должны быть заданы те же параметры по воде и по загрязнениям, что и для расчета отстойников.
Гидравлическая крупность частиц, которые необходимо выделить
для обеспечения требуемого эффекта
очистки, определяются при высоте слоя воды 200 мм. Для многоярусных гидроциклонов слой отстаивания при определении гидравлической крупности частиц должен быть равен высоте яруса.
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]