Разработка технологии очистки сточных вод

,

где − расход на нейтрализацию растворенного железа;

 − молекулярная масса железа;

 − молекулярная масса сульфата  железа;

 − расход на нейтрализацию сульфата цинка:

,

где − расход на нейтрализацию растворенного цинка;

 − молекулярная масса цинка;

 − молекулярная масса сульфата  цинка;

 − концентрация серной  кислоты в сточных водах;

 − концентрация сульфата  железа в сточных водах;

 − концентрация сульфата  цинка в сточных водах;

 − содержание  в .

Подставив все в исходное выражение, получим:

.

4. Для гашения извести предусматриваем  растворные баки, оборудованные  механическими перемешивающими устройствами. Объем каждого бака определим по формуле:

,

где − количество растворных баков;

 − количество заготовок  известкового молока в сутки;

 − концентрация известкового молока по активной части.

Примем количество растворных баков  и количество заготовок известкового молока в сутки . Подставив значения в формулу, получим объем каждого растворного бака:

.

5. Примем глубину воды  в баке  . Тогда площадь сечения бака будет равна:

.

 

6. Определим диаметр  расходного бака:

.

7. Известковое молоко  подается в растворные баки, а  оттуда при помощи насосов-дозаторов  в смеситель. Расход известкового  молока составит:

.

8. Суммарный расход  воды через станцию нейтрализации:

.

 

 

2.2.2 Расчет  смесителя

 

Данные аппараты предназначены  для быстрого и равномерного смешения реагентов с обрабатываемой водой, что необходимо для более быстрого и полного протекания соответствующих  реакций.

Мы предусматриваем  вихревой смеситель, который представляет собой круглый в плане резервуар с конической передней частью.

Расчет ведется в соответствии со СНиПом   2.04.03-85.

1. Рассчитаем секундный  суммарный расход сточных вод:

где − перевод часов в секунды.

2. Рассчитаем диаметр  цилиндрической части аппарата  исходя из условия обеспечения  скорости исходящего потока, равной  :

.

3. Определим диаметр  на входе в аппарат, диаметр  на выходе из аппарата, а также диаметры патрубков для подвода реагентов рассчитаем исходя из условий обеспечения скоростей :

;

;

.

4. Определим объем  смесителя сточных вод травильного  производства с реагентами для продолжительности смешения :

.

5. Определим высоту конической  части. Примем центральный угол  между наклонными стенками конической  части  :

.

6. Определим объем конической  части:

,

где − радиус цилиндрической части аппарата;

 − радиус входного патрубка.

7. Объем цилиндрической  части определим по формуле:

.

8. Определим высоту цилиндрической  части по формуле:

.

9. Примем величину  возвышения стенки цилиндрической  части  .

10. Уточним полную высоту  цилиндрической части аппарата:

.

11. Определим полную  высоту аппарата:

.

 

 

2.2.3 Расчет  нейтрализатора

 

1. В нейтрализаторе  должно осуществляться непрерывное  перемешивание потока, поэтому определим  объем нейтрализатора из расчета  времени пребывания в нем сточных  вод в течение получаса, то  есть  :

.

Камера реактора имеет квадратную форму в плане.

2. При глубине проточной части  нейтрализатора  определим площадь сечения аппарата:

.

 

3. Определим длину сторон аппарата:

.

Таким образом, получаем реактор размером .

 

 

2.2.4 Расчет  отстойников

 

После нейтрализатора направляем воду в отстойник. Предусматриваем 2 вертикальных отстойника с продолжительностью отстаивания  .

Расчёт ведем в соответствии со СНиП  2.04.03-85.

1. Принимаем скорость  входящего потока  , высоту зоны отстаивания . Рассчитаем продолжительность отстаивания:

.

2. Определим площадь сечения  отстойника по формуле:

.

3. Определим диаметр  отстойника:

.

Примем отстойник диаметром  .

4. Определим количество сухого осадка:

,

где − количество активной извести, необходимой для осаждения железа и цинка:

,

где − количество активной извести, необходимой для осаждения железа:

;

 − количество активной  извести, необходимой для осаждения цинка:

.

.

 − количество активной  извести, необходимой для нейтрализации  серной кислоты:

;

 − количество образующихся  гидроксидов железа и цинка:

,

где − количество образующегося гидроксида железа:

,

где − молекулярная масса гидроксида железа;

 − количество образующегося  гидроксида цинка:

,

где − молекулярная масса гидроксида цинка.

.

 − количество сульфата  кальция, образующегося при  осаждении цинка и железа:

,

где − количество сульфата кальция, образующегося при осаждении железа:

,

где − молекулярная масса сульфата кальция;

 − количество сульфата  кальция, образующегося при   осаждении цинка:

.

.

 − количество сульфата  кальция, образующегося при нейтрализации  серной кислоты:

,

где − молекулярная масса серной кислоты.

Подставляя полученные значения в исходное уравнение, получим:

.

5. Влажность осадка  не может превышать следующей  величины:

,

где − влажность осадка, %;

 − процентное содержание  сухого вещества в воде:

.

Отсюда найдем максимальную влажность осадка:

.

6. Процентное количество  влажного осадка образующегося  от нейтрализации  воды определим по формуле:

,

где − влажность удаляемого осадка. Принимаем  .

 

7. Определим суточный  объем осадка:

.

8. Определим высоту  конической части отстойника  при угле наклона стенок к  горизонту  :

.

9. Определим объем конической части отстойника:

,

где − радиус цилиндрической части аппарата.

10. Определим количество  выгрузок осадка из каждого  отстойника в сутки:

,

где − число отстойников.

Таким образом, периодичность  вывоза осадка из отстойников – 12 раз  в месяц.

Осадок направляем на шламовые площадки непосредственно  из отстойников.

 

 

2.3 Расчет аппаратов  для очистки объединенных потоков  сточных вод гальванического и травильного производств

 

2.3.1 Объединение  потоков сточных вод гальванического  и травильного производств

 

После того, как сточные  воды этих производств прошли отдельную  очистку, можно объединить их в один поток. Предусматриваем емкость  для смешения сточных вод.

1. Объем емкости найдем  из условия пребывания в ней  воды в течение получаса, то  есть  :

.

 

 

2. Рассчитаем концентрацию  взвешенных веществ в воде  после объединения потоков по  формуле:

,

где − концентрация взвешенных веществ в сточной воде

                 гальванического производства после аппаратов очистки;

 − концентрация взвешенных  веществ в сточной воде

                 травильного производства после аппаратов очистки.

Так как мы принимали  эффективность очистки сточных  вод гальванического производства , то пройдя все аппараты очистки вода осталась загрязнена лишь на . Рассчитаем концентрацию взвешенных веществ в сточной воде гальванического производства после аппаратов очистки:

.

Примем концентрацию взвешенных веществ в сточной  воде травильного производства после аппаратов очистки .

Подставляя концентрации в исходное выражение, получим:

.

 

 

2.3.2 Расчет  механических фильтров

 

После смешения потоков  воду направляем на фильтры. Установим  фильтры с зернистой загрузкой  с восходящим потоком. Достоинством таких фильтров является реализация принципов фильтрования в направлении убывания крупности загрузки.

Расчёт фильтров проводим в соответствии со СНиП  2.04.03-85.

1. Определим суммарную  площадь фильтров:

  ,

 − среднесуточный расход сточных вод:

,

где − продолжительность работы производства в сутки;

 − коэффициент суточной  неравномерности водоотведения;

 − количество промывок  фильтра в сутки;

 − скорость фильтрации;

 − интенсивность первоначального  взрыхления загрузки;

 − продолжительность взрыхления;

 − интенсивность подачи  воды при водовоздушной промывке, продолжительностью ;

 − интенсивность собственно  промывки, продолжительностью  ;

 − продолжительность простоя  фильтра в связи с промывкой  (без учета  , , );

Подставляя все значения в исходную формулу, получим:

.

2. Определим количество  фильтров на станции:

.

3. Фильтры могут работать  в нормальном и форсированном режиме. Форсированный режим возникает, когда часть фильтров находится в ремонте. При работе фильтров в форсированном режиме должно соблюдаться условие:

,

где − число фильтров, находящихся на профилактике или ремонте.

Примем  и проверим выполнение условия с учетом, что скорость фильтрации в форсированном режиме :

.

Условие выполняется, поэтому  устанавливаем 3 фильтра с зернистой  загрузкой.

4. Найдем площадь одного  фильтра:

,

где − общее число фильтров.

5. Определим количество  воды, необходимой для промывки  фильтров:

,

где − количество воды, необходимой для водовоздушной промывки:

;

 − количество воды, необходимой  для собственно промывки:

.

Подставив все в исходную формулу, получим:

.

 

 

2.3.3 Расчет ионообменных фильтров

 

Процессы ионообменной очистки производим в фильтрах с  плотным слоем загрузки. Они наиболее распространены.

Расчет ведем в соответствии со СНиП  2.04.03-85.

 

2.3.3.1 Расчет  катионитовых фильтров

 

1. В качестве загрузки  катионитовых фильтров выбираем ионит марки КУ-28 с полной ионообменной емкостью . Рабочая ионообменная емкость катионита составит:

,

где − коэффициент, учитывающий неполноту регенирации;

 − коэффициент, учитывающий  тип ионита;

 − удельный расход воды  на отмывку катионита;

 − концентрация катионитов  в отмывочной воде (отмывку проводят  обессоленной водой).

2. Объем загрузки катионитовых  фильтров:

,

где − концентрация катионитов в исходной воде:

;

где − средняя концентрация катионов сильных оснований;

 − количество регенераций фильтра в сутки;

 − концентрация катионитов  на выходе из аппарата.

Подставим в исходную формулу. Получим:

.

3. Площадь катионитовых  фильтров рассчитаем по формуле:

,

где − высота слоя катионита.

4. Устанавливаем  работающий и резервный фильтры с диаметром каждый.

5. Примем скорость  фильтрации  (по СНиП  2.04.03-85 при ). Тогда пересчитаем площадь катионитовых фильтров:

.

6. Корректируем высоту  загрузки:

.

7. Определим продолжительность  фильтрования:

.

 

8. Регенерацию катионитовых  фильтров проводим раствором . Расход реагента на регенерацию одного фильтра:

,

где − удельный расход реагента на регенирацию;

 − эквивалентная масса ;

 − содержание кислоты в  товарном продукте.

9. Расход воды на  регенерацию:

а. На взрыхление загрузки с интенсивностью в течение :

.

б. На приготовление  раствора :

,

где − процентное содержание кислоты в регенерирующем растворе;

 − плотность воды.

в. На отмывку загрузки после регенерации:

,

где − удельный расход воды на отмывку.

Суммарный расход:

.

 

 

2.3.3.1 Расчет  анионитовых фильтров

 

1. В качестве загрузки  применяем слабоосновной анионит  марки АН-31 с полной ионообменной емкостью . Рабочая ионообменная емкость анионита составит:

,

где − коэффициент, учитывающий неполноту регенирации;

 − коэффициент, учитывающий тип ионита;

 − удельный расход воды  на отмывку анионита;

 − концентрация анионитов  в отмывочной воде (отмывку проводят  обессоленной водой).

2. Объем загрузки анионитовых  фильтров, принимая периодичность  регенерации − раз в трое суток, то есть :

,

где − концентрация анионитов в исходной воде:

;

где − средняя концентрация анионов сильных кислот;

 − концентрация анионитов  на выходе из аппарата.

Подставим в исходную формулу. Получим: