Расчет напорной флотации Расчет флотационной установки цнии-5

Многокамерные флотационные установки типа ЦНИИ-5 (рис.5) используются для очистки небольших количеств нефтесодержащих стоков (см. «Временные указания по наладке и эксплуатации флотационных установок типа ЦНИИ», М., «Транспорт», 1971 г.). Разработаны установки производительностью от 5 до 50 м³/ч. Размещаются в отапливаемом помещении. Должны быть учтены условия взрывобезопасности.

Рисунок 5 – Схема флотационной установки ЦНИИ-5: / — очищаемая вода; // — известь; ///—коагулянт; IV — пенный продукт; V — очищенная вода; VI — рециркуляционная вода; 1 – смесительная камера; 2 — флотационные камеры; 3 — отстойная камера; 4 – сборный карман для отвода очищенной воды; 5 — скребковый механизм; 6 — карман для сбора пены; 7 — напорный бак (сатуратор): 8 — рециркуляционный насос; 9 — рециркуляционные трубопроводы; 10 — распределительные трубы; 11 — диафрагмы; 12 — вихревой смеситель.

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 1 и 2 происходит флотация частиц жира и хлопьев коагулянта, а в камере 3 — окончательное выделение мелких пузырьков воздуха. В камере 1 размещен вихревой смеситель, в котором очищаемая вода перемешивается с раствором извести и 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 известью и коагулянтом.

Перед каждой из флотационных камер к очищаемой воде с помощью дырчатых распределительных труб, расположенных между перегородками, подмешивается часть насыщенной воздухом рециркулирующей воды (в данном проекте рециркулирующая вода не подается в камеру 3). Диафрагмы перед распределительными трубами создают перепад давления, необходимый для выделения пузырьков воздуха. По концам флотатора расположены сборные карманы для очищенной воды и для пенного продукта. Карман 6 оборудован змеевиком для обогрева с целью быстрейшего разрушения пены и обезвоживания жиросодержащих сочных вод и имеет уклон в сторону трубопровода для быстрого удаления пенного продукта. Дно флотатора имеет небольшой уклон в направлении дренажных выпусков, сделанных в каждой камере, что облегчает удаление осадка.

Принимаем к расчёту два флотатора, следовательно, часовая производительность каждой установки 17,2 м³.

Объем W_К каждой из камер флотатора определяют по формуле

где Q_ч — часовая производительность установки, м³/ч;

Q_p — расход рециркулирующей воды, равный проценту от Q_ч на каждую работающую флотационную камеру, м³/ч;

t_K — продолжительность пребывания воды в камере, рекомендуется принимать 6—8 мин для камер грубой очистки и отстойной и 4—6 мин — для флотационной.

W₁ = (15.63+15.63·0,15) 5/ 60 = 1.49м³,

W₂ = (15.63+15.63·0,35) 5/ 60 = 1,76 м³,

W₃ = (15.63+15.63·0,55) 5/ 60 = 2.01м³,

W_отст = (15.63+15.63·0,55) 6/ 60 = 2.42м³,

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

,

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

Н_ф = 0,06 · 6 · 5=1,8 м

В плане камеры имеют квадратную или близкую к ней форму. Ширина флотатора В принимается равной ширине первой камеры и определяется по формуле:

,

В=(1,65/1,8)^0,5 = 1.3 м .

Для конструктивного удобства примем ширину камеры равную 1 м.

Определяем длину камер:

L₁= = 0,63м,

L₂= = 0.75 м,

L₃= = 0.86 м,

L_отст= = 1,03 м.

Общая длина установки L= 0,63 + 0.75 + 0.86 + 1,03 = 3,27 м.

Высота установки Н = Н_ф + (50 ÷ 100) м.

Принимаем высоту установки равную 2м.

В пенный продукт, снимаемый в камере флотации, попадает практически весь коагулянт (Al₂(SO₄)₃ составляет 90 мг/л по сухому веществу и СаО – 100 мг/л), 790 мг/л взвешенных веществ 260 мг/л жир. Общее количество удаляемых веществ составляет 1050 мг/л. Влажность пенного продукта практически находится в пределах 97 – 98%. Таким образом, объем пенного продукта (после выделения из него воздуха) будет равен:

W = = 11,25 м³

Смеситель рассчитывают на пребывание воды в течение 15—20 с. Высоту его принимают 0,7Н. Таким образом, высота смесителя составляет Н_с = 0,7·1,8 = 1,3 м. Диаметр смесителя определяется по формуле:

D_c = 70 · 15,6^0.5 = 276 мм.

Низ смесителя расположен на 200 мм выше дна флотатора. Диаметр отверстий определяется так, что бы скорость выход воды в них не превышала 5-6 м/с. Принимаем диаметр равный d = 3 мм.