Очистка сточных вод после цеха гальваники

 ч.

7) Правильность расчета проверяют, определяя усредненную (средневзвешенную) концентрацию активного ила в комплексе «аэротенк-регенератор».

,

 

г/л.

8) Расчетная продолжительность  обработки воды:

 ч.

9) Коэффициент регенерации, характеризующий долю объема регенератора:

%,

т.е. принимается трехкоридорный аэротенк, в котором один коридор выделяется под регенератор.

10) Объем зоны аэрации:

 м³.

11) Объем зоны регенерации:

 м³.

12) Объем аэротенка с совмещенным  регенератором:

 м³.

Принимаем [13] аэротенк-вытеснитель глубиной 4,4 м, шириной коридора 6 м.

Общая длина аэротенков составит:

где W – суммарный объем аэротенков, м³; n_k – число коридоров в аэротенке; B – ширина коридора аэротенка,м; H – глубина аэротенка, м.

 м.

 

5.  Расчет радиального вторичного отстойника

 

Исходные данные:

- радиальный отстойник с центральным  пуском воды;

- расход стока 11996,07 м³/сут;

- количество отстойников 2.

1) Расход стоков, приходящийся на  один отстойник:

где Q – расход сточных вод, м³/сут.

 м³/сут.

2) Средний секундный расход:

где Q¢ – расход стоков, приходящихся на один отстойник, м³/сут.

 м³/с.

3) Максимальный секундный расход:

где Q_сек – средний секундный расход, м³/с; К_{об.макс} – общий коэффициент неравномерности, равный 1,6 [1].

 м³/с =396 м³/ч.

4) Гидравлическая нагрузка на  вторичный отстойник при условии J=70 см³/г; α =2 г/л; α_t =15г/л; k_об=0,45; H=3м [1].

м³/(м²∙ч).

5) Площадь одного отстойника:

где Q_max – максимальный часовой расход, м³/ч; q_отс – гидравлическая нагрузка на вторичный отстойник, м³/(м²∙ч).

 м².

6) Диаметр отстойника:

где F_отс – площадь отстойника, м².

 м.

Принимаем вторичный отстойник  диаметром 18 м, глубиной 3,7 м, объемом  проточной части 788 м³, объемом осадочной части 160 м³, общим объемом 948 м³ и пропускной способностью 525 м³/ч.

5.6 Расчет аэробного стабилизатора

 

Исходные данные:

- объем избыточного ила 255,31 м³/сут;

- количество беззольного  вещества ила 1,071 т/сут;

- доза ила в аэротенке 2 г/л;

- период аэрации в аэротенке  2,035 ч;

- содержание взвешенных веществ  в очищенной воде 20,406 мг/л;

- температура смеси в аэротенке  18 °С;

- температура смеси в стабилизаторе  15 °С.

1) Период стабилизации ила:

где Т_св – температура в аэротенке, °С; Т_с – температура в стабилизаторе, °С; τ – возраст ила, сут.

где t_а - время обработки воды в аэротенке, ч; ВВ – содержание взвешенных веществ в воде, мг/л; а - доза ила в аэротенке, г/л.

 сут;

 сут.

2) Объем стабилизатора:

где t_ил – период стабилизации активного ила, сут; Q_ил – расход избыточного активного ила, м³/сут.

 м³.

3) Площадь стабилизатора:

где W_ст – объем стабилизатора, м³; H_ст – высота стабилизатора, равная 3 м.

 м².

4) Удельный расход воздуха на  аэрацию:

где q_ил – удельный расход кислорода для стабилизации активного ила, кг/кг; ρ₀ – концентрация беззольного вещества, кг/м3; K₁ – коэффициент, учитывающий тип аэратора, равный 2,13 [4]; K₂ – коэффициент, зависящий от глубины погружения аэратора, равный 2,92 [11]; n₁ – температурный коэффициент; n₃ – коэффициент, учитывающий свойства осадков, равный 0,7 [4]; С₀ – концентрация кислорода в стабилизаторе, равная 2 мг/л [16]; С_р – растворимость кислорода в воде, мг/л.

где C_m – растворимость кислорода при заданной температуре [1]; h_ɑ - глубина погружения аэратора, принимаемая на 20 см меньше глубины сооружения.

 мг/л;

где τ – возраст ила, сут.

 кг О₂/кг.

где И_без – количество беззольного вещества, т/сут; Q_ил – расход избыточного активного ила, м³/сут.

 кг/м³;

где Т¢св – среднемесячная температура воды в летний период, равная 22 °С (производственные данные).

;

 кг/кг.

5) Производительность воздуходувной станции:

где Д_в – удельный расход воздуха на аэрацию, кг/кг; Q_ил – расход избыточного активного ила, м³/сут; x_ил – концентрация взвешенных веществ избыточном активном иле, мг/л; S – зольность ила, %.

 м³/сут.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 РАСЧЕТ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

 

6.1 Расчет воздуходувки

 

Исходные данные:

На очистных сооружениях запроектирован один трехкоридорный аэротенк с длиной одного коридора L_a=48 м, шириной коридора B_a=6 м и рабочей глубиной H_a=4,4 м.

Общее количество воздуха, подаваемого  в aэротенки Q_возд=89307,581 м³/сут =3721,149 м³/ч.

Принимаем, что воздуходувная станция  находится на расстоянии 50 м от аэротенка.

На трубопроводе от воздуходувной  станции до аэротенка находятся:

- вентиль – 1 шт.;

- колено под углом 90° - 9 шт.;

- вход в трубопровод с закругленными  краями – 1;

- выход из трубы - 1;

- задвижка – 1 шт.;

- переходник – 6 шт.;

- гребенка – 1 шт.

1) Требуемый общий напор воздуходувок:

H_общ=h_тр+h_м+h_ф+H_а [15],

где h_тр – потери напора по длине воздуховода от воздуходувки до наиболее удаленного стояка к фильтросным каналам; h_ф – потери напора фильтросных пластин, равная 0,9 м; h_м – потери напора на местные сопротивления в воздуховоде; H_а – рабочая глубина аэротенка.

 

 

 

а) Потери напора по длине воздуховода от воздуходувки до наиболее удаленного стояка к фильтросным каналам:

h_тр= i∙L_тр∙α_t∙α_p,

где i – потери напора на единицу длину воздуховода при температуре 20 °С и давлении 0,1 МПа, зависит от диаметра трубопровода; α_t – поправка на изменение температуры, равная 1,06 °С (для среднегодовой температуры Кировской области +3 °С); α_p – поправка на изменение давления воздуха, равная

1,085 МПа (для среднегодовой  температуры Кировской области  +3 °С); L_тр – длина воздуховода, м.

L_тр=50+ L_a,

L_тр=50+48+98 м.

Рассчитаем диаметр воздуховода:

где Q – расход воздуха, равный 3721,149/3600=1,034 м³/с; w – скорость движения воздуха в трубопроводе, равная 15 м/с.

 м.

Примем ближайшее значение диаметра воздуховода 0,450 м при w=15 м/с, L=0,16 мм.

 

h_тр= 0,16∙98∙1,06∙1,085=18,034 мм, примерно 0,02 м.

б) Потери напора на местные сопротивления в воздуховоде:

h_м=åE∙(w²/2g)∙ρ∙α_t∙α_p,

где Е – коэффициент, зависящий  от вида местного сопротивления; ρ – плотность воздуха при температуре 3 °С, равная 1,27 кг/м³.

 

 

 

Таблица 15. Расчет суммы местных сопротивлений

Вид местного сопротивления	Е	n,шт	E∙n
1) Вентиль	5,1	1	5,1
2)Колено под углом 90°	1,1	9	9,9
3) Вход в трубопровод	0,5	1	0,5
4) Выход из трубы	1	1	1
5) Гребенка	3	1	3
6) Задвижка	0,1	1	0,1
7) Переходник	0,08	6	0,48
ИТОГО:			20,08

 

h_м=20,08∙(15²/2∙9,81)∙1,27∙1,06∙1,085=336,346 мм=0,336м.

Требуемый общий напор, который  должна обеспечивать воздуходувка, составляет:

H_общ=0,02+0,336+0,9+4,4=5,656 м.

Полное давление воздуха, создаваемого воздуходувкой, должно быть:

Р=0,1+0,01∙ H_общ,

Р=0,1+0,01∙5,656=0,157

В здании воздуходувной станции устанавливаем 2 рабочие и 1 резервную воздуходувку марки ТГ-300-1,18.

 

6.2 Расчет фильтросных пластин

 

Фильтросные пластины предназначены  для мелкопузырчатой подачи воздуха  в аэротенк.

Исходные данные:

- суточный расход воздуха, подаваемый  в одну секцию аэротенка Q_сут=29769,194 м³/сут;

- длина одного коридора L_a=48 м;

- ширина коридора B_a=6м;

- рабочая глубина H_a=4,4м.

В качестве аэраторов –  керамические фильтросные пластины размером 300x300 мм с удельным расходом воздуха q_пл=120 л/мин на одну пластину.

Определим требуемое количество пластин:

n_пл=Q_сут∙1000/(q_пл∙24∙60),

n_пл=29769,194 ∙1000/(120∙24∙60)=174 шт.

Число фильтросных пластин в  одном коридоре равно 174/3=58 шт.

Допускаем количество рядов. В одном коридоре 3 ряда, следовательно 19 пластин в одном ряду.

 

6.3 Расчет насоса

 

Насосы служат для перекачки  сточной воды от одного аппарата станции  очистки сточной воды к другому.

Рассчитаем насос для перекачки  сточной воды при расходе  Q=12000 м³/сут=0,139 м³/с. Длина трубопроводов на линии всасывания 20 м, на линии нагнетания 50 м.

На линии нагнетания имеются:

- 2 вентиля прямоточных;

- отвод под углом  90°;

- выход из трубы.

На линии всасывания имеется  задвижка.

1) Выбор трубопровода: примем для  всасывающего и нагнетательного  трубопровода скорость течения воды 3 м/с.

а) Диаметр трубопровода:

 м

Выбираем стальную трубу с наружным диаметром d=500мм и d_вн=492 мм, толщиной стенки 5 мм.

б) Фактическая скорость воды в  трубе:

w=4Q/π∙d²,

w=4∙0,139/3,14∙0,4²=1,107 м/с.

2) Определяем потери на трение  и местные сопротивления:

а) Критерий Рейнольдса:

Re=(w∙d∙ρ)/m,

где ρ – плотность воды, равная 998 кг/м³; m=1,005∙10^-3 Па∙с

Re=(1,107∙0,5∙998)/1,005∙10^-3=549645

 

Режим течения сточной воды турбулентный.

3) Найдем потери напора. Примем шероховатость:

∆=2∙10^-4 м (т.е. коррозия незначительна)

е=∆/d,

e=2∙10^-4/0,5=4∙10^-4.

10/e=2500; 560/e=1400000,

10/e < Re < 560/e

В трубопроводе имеет место смешанное  трение, следовательно:

λ=0,11(е+68/Re)^0,25=0,11(4∙10^-4+68/549645)^0,25=0,017

4) Найдем сумму коэффициентов  местных сопротивлений для нагнетательной  линии:

 

Таблица 16. Расчет местных сопротивлений

Вид местного сопротивления	E	n, шт	E∙n
1) Вентиль	0,36	2	0,71
2) Отвод под углом 90°	1,1	1	1,1
3) Выход из трубы	1	1	1
ИТОГО:			2,82

 

5) Потерянный напор на нагнетательной  линии:

h_ил=[( λ∙L/d)+åE] ∙ (w²/2∙g),

где L – длина трубопровода, равная 50м.

Для всасывающей линии имеется  одна задвижка, поэтому åE=2,82