2. Расчет аэрируемых песколовок.

Аэрируемые песколовки применяются в системах очистки сточных вод для выделения из воды твердых примесей (например песка, частиц земли, окалины, мелкой стружки) со средним размером частиц более чем 0,2 мм. Песколовки (рис. 2.1) состоят из подводящей трубы 1, воздуховода 2, воздухораспределителей 3, трубы отвода очищенной воды 4, шламосборника 5 с отверстием 6 для удаления шлама.

Рис. 2.1. Схема аэрируемой песколовки.

Расчет аэрируемой песколовки заключается в определении площади ее поперечного сечения S и длины L.

, (2.1)

где: Q – максимальный расход сточных вод, м³/с;

W –горизонтальная составляющая скорости движения сточной воды, м/с;

, (2.2)

здесь = 0,5 Н – расчетная глубина песколовки, м;

Н – ее рабочая глубина, м;

W₀ – скорость осаждения твердых частиц, м/с;

k – 1,2…2,43 – коэффициент, характеризующий форму и состояние поверхности твердых частиц, а также условия их осаждения.

Скорость осаждения твердых частиц в жидкости W₀ определяется по формуле

, (2.3)

где: q – ускорение земного притяжения, м/с²;

d_ч – диаметр твердых частиц, м;

и - соответственно плотности частиц и жидкости, кг/м³;

- динамическая вязкость жидкости, .

При расчете и проектировании аэрируемых песколовок следует принимать расход аэрируемого воздуха Q_в = 0,00083…0,0014 м³/м²с; рабочую глубину песколовки Н=0,7…3,5 м, горизонтальную составляющую скорости движения сточной воды W=0,08…0,12 м/с; В/Н = 1…1,5.

Пример.

Рассчитать геометрические размеры аэрируемой песколовки, предназначенной для очистки сточной воды литейного цеха от частиц песка. Дано:

Q =0,042 м³/с; d_ч = 0,0003 м; = 2300 кг/м³;

= 1000 кг/м³; = 0,00102 Н·с/м².

Порядок расчета.

1. Определяем по формуле (2.3) скорость осаждения твердых частиц в жидкости

м/с.

2. Принимаем W = 0,08 м/с.

По формуле (2.1) определяем площадь поперечного сечения песколовки

м².

3. Принимая В/Н = 1, определяем

0,72457 М.

4. Принимаем k = 1,5.

По формуле (2.2) определяем длину песколовки

0,6956 М.

Исходные данные берутся из табл. 2 (приложение).

3. Расчет открытого гидроциклона.

Для очистки вод прокатных цехов от металлической окалины широко используются открытые гидроциклоны (рис. 3.1), обладающие незначительным гидравлическим сопротивлением по сравнению с напорными гидроциклонами. Принцип работы – оседание частиц под действием центробежных сил и сил тяжести. Поток вводится в гидроциклон, далее он совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса; частицы отбрасываются к стенкам циклона и затем падают вниз в сборник.

Загрязненная сточная вода поступает в гидроциклон по тангенциальному каналу 1, поднимается вверх и через кольцевой водослив 2 и трубу 3 очищенная от твердых частиц вода отводится для дальнейшей обработки. Твердые частицы периодически удаляются через шламоотводящую трубу 4.

Рис. 3.1. Схема открытого гидроциклона.

Удельная гидравлическая нагрузка q гидроциклона определяется эмпирической зависимостью

, (3.1)

где: k – коэффициент, характеризующий форму и состояние поверхности отделяемых частиц, например для металлической окалины k = 1,2 (см. табл. 2);

W₀ – скорость осаждения твердых частиц, м/с.

Площадь поперечного сечения гидроциклона определяется по формуле

, (3.2)

где: Q – максимальный расход сточных вод, м³/с.

При известном значении S определяем диаметр открытого гидроциклона

. (3.3)

Для выбора и расчета открытых гидроциклонов рекомендованы следующие соотношения их геометрических размеров: D = 2…10 м;

d_вx = 0,10 D, м; 0,07 D, м соответственно при одной и двух подводящих трубах, (d_вx – диаметр тангенциального канала, в который поступает сточная вода); α = 60⁰.

Концентрация твердых частиц в сточной воде на выходе из открытого гидроциклона определяется по формуле

, (3.4)

где: H₁ – высота цилиндрической части гидроциклона, м;

А – коэффициент, характеризующий коагуляционную способность твердых частиц;

А = 0,033 – при наличии процесса коагуляции твердых частиц в сточной воде и

А = 0,075 – без коагуляции.

Количество шлама оседающего в гидроциклоне определяется по формуле

, (3.5)

где: - время работы гидроциклона,r;

С_вх – концентрация твердых частиц в сточной воде на входе в гидроциклон, кг/м³.

Пример.

Рассчитать геометрические размеры открытого гидроциклона для очистки сточных вод прокатного цеха со следующими параметрами:

Q = 0,483 м³/с; С_вх = 1,2 кг/м³;

основной загрязнитель металлическая стружка;

= 7580 кг/м³; = 1000 кг/м³; = 0,00102 Н;

d_ч = 0,0001 м.

Порядок расчета.

1. Определяем скорость осаждения по формуле (2.3)

м/с.

2. Определяем удельную гидравлическую нагрузку по формуле (3.1)

м³/м²с.

3. По формулам (3.2) и (3.3) определяем площадь поперечного сечения и диаметр

м²; м,

что соответствует вышеуказанным рекомендациям по выбору геометрических размеров открытых гидроциклонов.

4. Если при расчете D>10 м, то необходимо использовать несколько параллельно расположенных гидроциклонов. Если же D<2 м, целесообразнее использовать напорный гидроциклон.

5. В соответствии с вышеуказанными рекомендациями определяем основные геометрические размеры открытого гидроциклона

м; м

(при одной подводящей трубе);

α = 60⁰.

6. Определяем концентрацию твердых частиц в сточной воде на выходе их гидроциклона по формуле (3.4)

кг/м³.

7. Определяем количество шлама, образовавшегося за один час работы гидроциклона по формуле (3.5)

кг.

Для решения исходные данные берутся из табл. 2 (приложение).