Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экологические аспекты бережливых производств. Учебно-методическое пособие
.pdf
Окончание табл. 3.15
№
Р
max
,
г
Рср,
г
Qp,
м3/с
qcв,
мз/с
h, м u,
м/с
N,
шт.
L,
км
22
2300
1790
11
0,7
1,1
0,57
4
2,5
23
1700
1440
14
1,4
1,5
0,66
4
0,9
24
2600
2110
16
0,9
1,7
0,51
2
0,8
25
2100
1580
18
1,0
1,6
0,56
3
2,2
№
Область
расположения
предприятия
Коэффициент экологической си-
туации водных объектов
1
Московская
1,2
2
Нижегородская
1,14
3
Новгородская
1,06
4
Оренбургская
1,09
5
Орловская
1,17
6
Пензенская
1,31
7
Пермская
1,13
8
Рязанская
1,17
9
Самарская
1,36
10
Саратовская
1,32
11
Свердловская
1,10
12
Смоленская
1,16
13
Тамбовская
1,09
14
Тверская
1,17
15
Тульская
1,19
16
Ульяновская
1,31
17
Челябинская
1,10
18
Владимирская
1,17
19
Волгоградская
1,32
20
Вологодская
1,14
21
Ленинградская
1,51
22
Новгородская
1,14
23
Псковская
1,12
24
Кировская
1,11
25
Костромская
1,17
Варианты исходные данных
Таблица 3.16
101
3.2.6. Усреднители
Существенное уменьшение объема очистных сооружений и стоимости очистки достигается с помощью усреднения расхода сточных вод
и концентрации загрязнителей. Усреднение позволяет рассчитать все
последующие сооружения технологической цепочки не на максимальные, а на некоторые средние значения параметров стока.
Расчет объема усреднителя проводится в зависимости от требований к расходу и концентрации загрязнителей на выходе из усреднителя,
а также характера колебаний в потоке. Усреднители обычно устанавливаются после отстойников или оборудуются отстойной частью с целью
облегчения эксплуатации.
При небольших расходах и периодическом сбросе воды используют контактные усреднители. Однако, как правило, применяют усред-
нители проточного типа, которые выполняются в виде многоканальных
резервуаров или резервуаров с перемешивающими устройствами.
Виды проточных усреднителей. Можно выделить следующие
проточные усреднители:
– многоканальные (прямоугольные и круглые);
– усредители-смесители (барботажного типа и с механическим пе-
решиванием).
Многоканальные прямоугольные (рис. 3.10а) и круглые
(рис. 3.10б) в плане с неравномерным распределением расхода воды по
каналам. Их применяют для выравнивания залповых сбросов сточных
вод с содержанием взвешенных веществ гидравлической крупностью
до 5 мм/с при концентрации до 500 мг/л.
Усредитель-смеситель барботажного типа (рис. 3.11) следует
применять для усреднения состава сточных вод, с содержанием взвешенных веществ до 500 мг/л и гидравлической крупностью до 10 мм/с,
при любом режиме их поступления. Усреднение достигается с помощью интенсивного перемешивания, обеспечиваемого барботированием
сточных вод воздухом.
Усредитель-смеситель с механическим перешиванием применяют
для сточных вод с содержанием взвешенных веществ свыше 500 мг/л
при любом режиме поступления.
В табл. 3.17 приводятся области применения усреднителей различных типов, в табл. 3.18 – характеристика барботеров.
102
Рис. 3.10. Многоканальные усреднители с различной длиной каналов:
а – прямоугольны; б – круглый; 1 – канал подачи воды;
2 – рапределительный лоток; 3 – сборный лоток;
4 – глухая перегородка; 5 – канал отвода воды
Рис. 3.11. Усреднитель с барботированием воды:
1 – подающий лоток; 2 – впускные отверстия; 3 – барботер;
4 – выпускное устройство; 5 – выпускная камера
103
Таблица 3.17
Dт,
мм
Dв,
мм
Dдо,
мм
Nдо
Fв,
м3/ч
ΔР,
кПа
r,
мм
Неравномерность подачи
воздуха, %
L, м
50
42,5
3
1 6 12
12
1
4
1
160
160
80
20
20
20
39,5
42,5
28,5
50
42,5
3
2
12
24
24
1
4
1
160
160
80
20
20
20
29
32
22
63
59 3 1 6 12
12
1
4
1
160
160
80
12
10
20
50
50
44
63
59 3 2
12
24
24
1
4
1
160
160
80
20
20
20
43,5
47
33,5
75
71 3 1 6 12
12
1
4
1
160
160
80
5
4
13
50
50
50
75
71 3 2
12
24
24
1
4
1
160
160
80
13
10
20
50
50
43,5
Тип
усреднителя
Характер неста-
ционарности
Концентрация
взвешенных
веществ, мг/л
Гидравлическая
крупность взве-
шенных веществ,
мм/с
Многоканаль-
ные
Залповый
≤500
≤5
Барботажные
Любой
≤500
≤10
С механиче-
ским переме-
шиванием
Любой
> 500
–
Область применения усреднителей различных типов
Таблица 3.18
Характеристика барботеров из полиэтиленовых труб
104
Примечание. Dт – наружный диаметр трубы; Dв – внутренний диа-
метр; Dдо – диаметр деформационных отверстий; Nдо – число рядов деформационных отверстий; Fв – интенсивность подачи воздуха; ΔР – перепад давления на деформационном отверстии; r – шаг радиальных отверстий; L – длина барботера, обслуживаемого одним стояком. Расчетная
глубина погружения барботера принята равной 4,3 м. Приведенные
в табл. 3.13 данные могут использоваться в диапазоне погружения 3–5 м.
Расчет усреднителей. Для выбора типа усреднителей и определения его параметров используют следующую последовательность расчета.
1. Рассчитывается требуемый коэффициент усреднения Kav:
Kav=
(3.57)
где Сmax – максимальная концентрация загрязнений в стоке, мг/л;
Сmid – средняя концентрация загрязнений в стоке, мг/л;
Cadm – концентрация, допустимая по условию работы последующих сооружений, мг/л.
2. Рассчет объема усреднителей Wz:
– для усреднителей барботажных при Kav до 5
Wz =
, м3; (3.58)
– с механическим перемешиванием при Kav = 5 и более
Wz =1,3qwtzKav м3; (3.59)
– для многоканальных усреднителей при любом Kav
Wz =0,5qwtzKav м3, (3.60)
где qw – расход сточных вод, м3/ч; tz – длительность сброса, ч.
3. Принимаем глубину усреднителя Н (в пределах 3–6 м), количество секций (N не менее двух) и определяем площадь каждой секции
усреднителя F:
F=
м2, (3.61)
где W – объем усреднителя, м3.
105
4. Назначается ширина секии В (в пределах от 10 до 20) и определяется длина уреднителя L:
5. Определяется скорость продольного движения воды v:
L= F/B, м. (3.62)
где q
v= q
– максимальный расход сточных вод, м3 /ч.
max
/(3600×В×H×N) м/с, (3.63)
max
Значение скорости v должно быть не более 0,0025 м/с, в противном случае увеличивается глубина или количество секций усреднителя
и расчет повторяется.
6. Определяется общий расход воздуха для барботировния:
Q
где n’
= (2q
air
– количество промежуточных барботеров.
air
air
+ n’
air
× q’
) N× L, м3 /ч, (3.64)
air
Пример решения задачи
Задание. Выбрать тип усреднителей, рассчитать объем и конструктивные параметры.
Исходные данные:
– расход производственных сточных вод равен qw=380 м3/ч;
– характер нестационарности – циклические сбросы загрязнений
с периодом колебаний t
=3ч и концентрацией С
cir
=750 мг/л;
max
– средняя концентрация загрязнений в стоке составляет
C
=130 мг/л;
mid
– допустимая концентрация после усреднения должна быть
С
=260 мг/л, с;
adm
– содержание взвешенных веществ в стоке Сen=110 мг/л;
– гидравлическая крупность u=9 мм/с.
Решение.
1. По табл. 3.19 в зависимости от характера колебаний концентра-
ций загрязняющих веществ, вида и количества взвешенных веществ
106
выбираем барботажный тип усреднителя. Находим требуемый коэффициент усреднителя по формуле (3.57):
Kav=
.
2. По формуле (3.56) рассчитываем объем усреднителей (при
Kav до 5):
cir
=
= 6297,97 м3.
W
3. Принимаем глубину усреднителя Н=3м, количество секций
N =2, затем по формуле (3.61) находим площадь каждой секции усреднителя:
F= 6297,97 /3×2 =1049,66 м2.
4. Назначаем ширину секции В=12 м и по формуле (3.62) рассчитываем длину секции усреднителя:
L=1049,66 /12= 87,47 = 88 м.
Для того чтобы не было застойных зон в секции, с учетом максимальной длины барботера 50 м увеличиваем ширину секции, т. е. принимаем В = 16 и уточняем новую длину:
L=1049,66 /16 = 65,6 = 66 м.
5. По формуле (3.63) определяем скорость продольного движения
воды:
v =380 / (3600×16×3×2) = 0,0011 м/с.
Рассчитанная скорость меньше максимального значения (0,0025 м/с).
Проектируем трубы-барботеры на глубине Hb = 2,9 м – два пристенных барботера на расстоянии от стены усреднителя Вb= 3м и один
промежуточный барботер, расположенный по оси секции.
Принимаем интенсивность барботирования для пристенных барботеров q
= 12 м3/ч.м, для промежуточных барботеров q
air
’
= 24 м3/ч.м,
air
и выбираем из табл. 3.13. Предложены перфорированные трубы со следующими характеристиками:
107
– пристенный барботер: диаметр трубы 63 мм, два ряда перфора-
№
qw, м3/ч
t
cir,
ч
С
max
,
мг/л
C
mid
, мг/л
L
adm
,
мг/л
Cen,
мг/л
u
мм/с
1
380
3
750
130
260
110
9
2
380
2
740
135
260
130
9 3 380
1
730
140
260
150
8
4
380
1,5
720
140
260
150
8
5
380
2,5
710
145
260
170
7,5 6 410
3
700
150
255
110
7,5 7 410
2
690
150
255
170
7 8 410
1
680
155
255
180
7
9
410
1,5
670
155
255
185
6
10
410
2,5
660
160
255
185
6,5
11
430
3
650
160
253
200
5
12
430
2
640
165
253
200
5,5
13
430
1
620
165
253
250
4,5
14
430
1,5
620
170
253
250
4
15
430
2,5
610
175
253
200
3
16
450
1,5
620
180
250
350
2,5
17
450
3
590
180
250
350
2
18
450
2
580
185
250
300
7,5
19
450
1
570
185
250
400
3,5
20
450
2,5
560
185
250
450
4
21
470
3
550
190
245
450
6
ционных отверстий диаметром 3 мм и шагом между ними 160 мм, один
стояк для подвода воздуха, располагаемый посередине барботера;
– промежуточный барботер: диаметр трубы 63 мм, два ряда перфорационных отверстий диаметром 3мм и шагом между ними 80 мм,
один стояк для подвода воздуха, располагаемый посередине барботера.
6. По формуле (3.64) определяем общий расход воздуха для бар-
ботирования:
Q
= (2×12+1×24)×2×66= 6336 м3/ч.
air
Вывод. Для усреднения расхода сточных вод qw =380 м3/ч, необхо-
димо поставить барботажный тип усреднителя длиной 66 м, с двумя
пристенными барботерами и одним промежуточным барботером.
Исходные данные для вариантов представлены в табл. 3.19.
Исходные данные
Таблица 3.19
108
Окончание табл. 3.19
№
qw, м3/ч
t
cir,
ч
С
max
,
мг/л
C
mid
, мг/л
L
adm
,
мг/л
Cen,
мг/л
u
мм/с
22
470
2
750
190
245
400
7
23
470
1
650
190
245
600
2,5
24
470
1,5
550
195
245
650
5
25
470
2,5
700
195
245
500
4,5
26
490
3
600
195
240
600
2,5
27
490
2
500
200
240
550
3
28
490
1
730
200
240
110
3,5
29
490
1,5
620
200
240
250
2,5
30
490
2,5
550
200
240
450
2
3 . 3 . Э л е к т р о х и м и ч е с к и е м е т о д ы о ч и с т к и
Для очистки сточных вод от различных растворимых и диспергированных примесей применяют процессы анодного окисления и катод-
ного восстановления, электрокоагуляции, электрофлотации и электродиализа. Все эти процессы протекают на электродах при пропуска-
нии через сточную воду постоянного электрического тока. Эти методы
позволяют извлекать из сточных вод ценные продукты при относительно простой автоматизированной технологической схеме очистки
без использования химических реагентов. Основной недостаток методов – большой расход электроэнергии.
Анодное окисление и катодное восстановление. В электролизере на
положительном электроде – аноде ионы отдают электроны, т. е. протекает
реакция электрохимического окисления; на отрицательном электроде – катоде происходит присоединение электронов, т. е. протекает реакция восстановления. Эти процессы разработаны для очистки от растворенных цианидов, аминов, спиртов, меркаптанов и др. При этом примеси полностью
распадаются с образованием СО2, NH3 и воды или образуются более простые и нетоксичные вещества, которые можно удалить другими методами.
Материалы анодов: графит, магнетит, диоксиды свинца, марганца,
которые наносят на титановую основу. Катоды изготавливают из молибдена, сплава вольфрама с железом или никелем, нержавеющей стали и др.
Электрокоагуляция. Для очистки сточных вод, содержащих высокоустойчивые загрязнения, проводят электролиз с использованием
109
растворимых стальных или алюминиевых анодов. Под действием тока
происходит растворение металла, в результате чего в воду переходят
катионы железа или алюминия, которые, встречаясь с гидроксидными
группами, образуют гидроксиды металлов в виде хлопьев. Наступает
интенсивная коагуляция. Достоинства метода: компактность установок
и простота управления, отсутствие потребности в реагентах. Недостаток – повышенный расход металла и электроэнергии. Этот метод используют для очистки от эмульсий углеводородов нефти, масел.
Реализация малоотходных технологических процессов и бессточных
систем водоснабжения возможна лишь в случае применения опреснительных (обессоливающих) установок для вывода солей из системы с последующей их утилизацией или захоронением. Опреснение и обессоливание
воды и водных растворов солей ввиду их актуальности уже десятки лет
выделялись в одно из самостоятельных направлений науки и техники по
очистке природных и сточных вод.
Среди известных методов опреснения в настоящее время одним из
наиболее перспективных, изученных и распространенных в нашей стране
и за рубежом является электродиализ.
Электродиализ – это перенос ионов через мембрану под действием электрического поля, приложенного к мембране. Скорость переноса ионов может изменяться подбором соответствующей силы тока.
Электродиализ основан на электромиграции ионов солей через катионообменные и анионообменные мембраны с селективной проницаемостью, которая обеспечивает прохождение соответственно катионов
Ме+ и анионов Ан–. Селективность объясняется высокой электрической
подвижностью противоионов (ионов, относящихся к ионообменному веществу мембраны – полимеру). Противоионы замещаются другими
ионами с тем же знаком и затем перемещаются в постоянном электрическом поле к соответствующим электродам. Процесс сепарации ионов солей осуществляется в многокамерном мембранном аппарате (электродиализаторе) под действием постоянного электрического тока, направленного перпендикулярно к плоскости мембран.
Область применения электродиализа ограничивается солесодержанием 0,5–10 г/л, так как при меньших концентрациях падает проводимость раствора и уменьшается эффективность использования электроэнергии, а при больших – процесс становится экономически невыгоден вследствие существенного роста энергозатрат, так как затраченная электроэнергия пропорциональна количеству удаляемых ионов.
Электродиализные установки (рис. 3.12) применяют для обессо-
ливания слабосоленых вод, получения питьевой воды
110
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]