Краткое описание технологического производства и определение мест образования и агрегатного состояния отходов производства

где q - расход материала электродов, г/м³;

K_в - коэффициент выхода по току, К_в=0,4;

А - электрохимический эквивалент железа, г/Ач  А=0,606 г/Ач;

Q - расход сточных вод,  м³/ч

Сила тока в камере электрофлотации  равна:

J_ф=j_ф∙f_a2

где J_ф - сила тока в камере электрофлотации, А;

j_ф - плотность тока в камере электрофлотации, А/м2;

f_а2 - активная площадь горизонтальных электродов в камере электрофлотации, м2

f_а2=f_к2=(L_ф-0,1) ∙ (В-0,1)                                          (28)

где L_ф - длина камеры электрофлотации, м;

В - ширина установки, м.

f_а2=f_к=(3,86-0,1) ∙ (2-0,1)=7,14 м²

J_ф=80∙7,14=571,52 А

Вес блока электродов в камере электрокоагуляции определяется по формуле:

М_к=g₁∙f₁∙n_к∙В₁                                                                      (29)

где М₁ - общая масса электродной системы, т;

g₁ - плотность материала электродов, т/м³, g₁=7,86т/м3;

f₁ - активная площадь одного электрода, м²;

n_к - количество электродов, шт;

В₁ - толщина электродов, м.

М_к=7,86∙4,52∙78∙0,005=13,85т

Вес электродов в камере электрофлотации определяется по формуле:

М_ф=g₂^/∙f_a2∙B₂+g₂∙f_к2∙В₃                                                          (30)

где М_ф - общий вес электродов в камере электрофлотации, т;

g₂^/ - удельный вес железа, т/м³; g₂^/=7,86 т/м3;

В₂ - толщина катодной сетки, м; В₂=0,001м;

g₂ - удельный вес графита, т/м³; g₂=1,5т/м³;

В₃ - толщина анода, м; В₃=0,04 м.

М_Ф=7,86∙7,14∙0,001+1,5∙7,14∙0,04=0,484т=484кг

Продолжительность работы электродной системы в  камере электрокоагуляции определяется по формуле:

                                                     (31)

где T - продолжительность  работы электродной системы, сут;

K - коэффициент  использования электродов, К=0,8;

M_к - масса электродной системы, г;

Q - расход сточных  вод, м³/сут;

q - расход материала  электродов, г/м³

Общий расход электроэнергии составляет:

                                                    (32)

где W_э - расход электроэнергии, кВтч/м³;

åJ - суммарное  количество силы тока в установке, А;

U - напряжение  постоянного тока, В;

Q - расход сточных  вод, м³/ч;

h - коэффициент  полезного действия, h=0,7

Расход электроэнергии за сутки составит:

W_{э сут}=1,005∙600=603 кВт/сут

Расход электроэнергии за год составит:

W_{э год}=603∙260=156780 кВт/год

Количество  водорода, выделенного в процессе очистки, определяется по формуле:

                                                       (33)

где Z - количество водорода, выделенного в процессе очистки, г/Ач;

åJ - суммарная  сила тока, А;

Q - расход сточных вод, м3/ч;

A_в - электрохимический эквивалент водорода, г/Ач

На основании  расчетов запроектировано два ЭКФ-аппарата (1 рабочий и 1 резервный). Объем аппарата составляет 15,56 м³, длина – 10,95 м., ширина – 2,0 м., рабочая глубина – 0,8 м. Напряжение постоянного тока – 6В, годовой расход электроэнергии 156780 кВт.

 

4.4 Аэротенк-отстойник

 

Аэротенк-отстойник - сооружение для биологической очистки сточных вод, совмещающее в едином блоке аэротенк и вторичный отстойник, работающий с большой дозой активного ила, т.е. большой окислительной мощностью и высоким эффектом осветления.

Продолжительность аэрации в аэротенках:

,                                               (34)

где - поступающей в аэротенк сточной воды, мг/л;

- очищенной воды, мг/л;

- доза ила, 5 г/л,

- зольность ила, принимаемая  0,35 ;

ρ - удельная скорость окисления, мг на 1 г беззольного вещества ила в 1 ч, принимаемая по [1] 23,86 мг/(г · ч)

                                   (35)

Оптимальная концентрация активного ила в зоне аэрации:

где                                                                                             (36)

α и β –  эмпирические коэффициенты: =2; β=0,2;

h – глубина аэрационной зоны, м;

s – зольность ила в долях единиц, принимаемая равной 0,35;

ρ - удельная скорость окисления, мг на 1 г беззольного вещества ила в 1 ч, принимаемая по [1] 23,86 мг/(г · ч)

Допустимая  скорость восходящего потока:

                                            (37)

Расход циркулирующего активного ила:

                                           (38)

где а_в – концентрация ила во взвешенном слое, г/л, принимается в зависимости от а₀ согласно [2].

Объем аэротенка:

                                             (39)

W=18,75*7=131,25 м²

Размеры аэротенка при высоте 4,0 м 5,8х5,8м.

Определение площади  отстойной зоны.

Согласно [1], гидравлическую нагрузку для аэротенков-отстойников следует принимать по табл. 45 [1], в зависимости от параметра .

Нагрузку на ил  , мг на 1 г беззольного вещества ила в сутки, рассчитываем по формуле

                                               (40)

где - период аэрации, ч.

- поступающей в аэротенк сточной воды, мг/л;

- очищенной воды, мг/л;

По таблице 41 [1] определяем J_i. J_i=112,01 см³/г

Принимаем

Площадь зеркала воды:

                                                     (41)

Расчет удаления азота и фосфора:

БПК: N:Р=100:5:1=520:26:5,2

После аэротенка:

N_NН4=(72,6+28)-26=74,6 мг/л

Р=19,2-5,2=14 мг/л

 

 

Система аэрации

В качестве системы аэрации  принимаем пористые аэраторы марки  АКВА-ЛАЙН М, с характеристиками:

-длина аэратора 1000-2000 мм

-наружный диаметр эратора-118 мм

- внутренний диаметр  опорной трубы-80 мм

-рабочее давление 10-100 кПа

-рабочий расход воздуха  на 1 м аэратора, м³/ч∙м- 5-25

-оптимальный расход  воздуха 14-20 м³/ч∙м

-потери давления, кПа- 1,5-2,5

Принимаем следующую  раскладку аэрационных элементов: аэрационные трубы прокладываем в 7 ниток по 7,7м, тогда общая длина труб составляет 53,9м.

Площадь аэрации  равна:

Далее находим  отношение суммарной площади  аэрации к площади секции аэротенка:

В зависимости  от этого соотношения по табл.42,43,44, [1] определяем следующие коэффициенты:

К₁- коэффициент, учитывающий тип аэратора и принимаемый для мелкопузырчатой аэрации в зависимости от соотношения площадей аэрируемой зоны и аэротенка f_аz/f_аt по табл.42 [1], К₁=1,91;

К₂ –коэффициент, зависящий от глубины погружения аэраторов и принимаемый по табл.43 [1], (глубина погружения аэратора h_a=3,7м, К₂ =2,39);

К₃-коэффициент качества воды, принимаемый для городских сточных вод 0,684;

Удельный расход воздуха определяем по формуле:

,м³/м³                                         (42)

где q₀- удельный расход кислорода воздуха, мг на 1 мг снятой БПК₂₀, принимаемый при очистке до БПК₂₀=15 мг/л ,  q₀=1,1;

, - концентрация азота аммонийного, соответственно на входе и на выходе из нитрификатора;

С₀ - средняя концентрация кислорода в аэротенке, мг/л, допускается принимать 2 мг/л;

С_а-растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л, определяемая по формуле:

                            (43)

где С_т- растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления, принимаемая по справочным данным, С_т=9,02;

h_а-глубина погружения аэратора, м;

К_т – коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, К_т =1.

Таким образом, получаем:

Общий объем  подаваемого воздуха:

;                                               (44)

.

Расход воздуха, подаваемый в аэротенк:

                                             (45)

 м³/ч

Для «Аква-Лайн»  расход воздуха  = 15 м³/ч п.м, тогда длина аэрационных трубопроводов будет равна:

                                                     (46)

;

Фактическая длина  аэрационных трубопроводов:

L_факт =7,7∙7=53,9 м

Проверка: 

Т.к. L_air отличается от L_факт не более чем на 20% (на 0,59%), система аэрации подобрана правильно.

 

4.5 Каркасно-засыпные фильтры.

 

В связи со значительным исчерпанием самоочищающей способности  поверхностных источников, а также  повышением требований к качеству воды в них, качество сточной жидкости, сбрасываемой в водоемы даже после биологической очистки (БПК₂₀ и концентрация взвешенных веществ не более 15-20мг/л), является недостаточным для того, чтобы в расчетном створе в смеси воды водоема и сточной жидкости содержались предельно-допустимые концентрации тех или иных видов загрязнений.

В данном курсовом проекте предусматриваем доочистку  сточных вод с помощью каркасно-засыпных фильтров КЗФ, расчетные параметры которого приведены в таблице №4.5

Таблица №4.5

Параметры	Значения
Гранулометрический  состав фильтрующей загрузки, мм
кварцевый песок	1,2-2
каркас-гравий	0,7-1,6
Высота слоя, м
кварцевый песок	0,9
каркас-гравий	0,5
Скорость фильтрования, м/ч
при нормальном режиме	10
Вид и интенсивность  промывки, л/с∙м2	Вода (6-8) Воздух (14-16)
Продолжительность промывки, мин	6

 

Согласно п.6.238 [1] расчет фильтров производим по максимальному  часовому притоку за вычетом допустимой неравномерности, равной 15%.

Площадь фильтров:

                                 (47)

где  Q – полезный суточный расход, м³/сут;

Т_ст – продолжительность работы станции в течение суток, ч;

V_n – скорость фильтрования, м/ч. Принимаем равной 8 м/ч;

n_пр – число промывок в сутки. Принимаем равным 3;

q_пр – удельный расход воды на промывку осветлителя:

                                            (48)

где  ω – интенсивность подачи воды на промывку, л/с·м². Для водовоздушной промывки: интенсивность промывки водой-15 л/с·м², воздухом-7 л/с·м²;

t  -время промывки, мин. Принимаем равным 6 мин.

τ_пр – время простоя осветлителя, при промывке его водой – 0,5 ч.

Количество фильтров для предварительных  расчетов:

                                                (49)

_{Минимальное количество фильтров 2.}

_{Принимаем 2 фильтра.}

Площадь одного фильтра:

                                                (50)

Принимаем фильтр размерами 1х1,2 м.

Проверяем скорость фильтрования при  форсированном режиме эксплуатации:

                                         (51)

где V_ф – скорость фильтрования при форсированном режиме в соответствие с требованиями п.6.130[1]; V_ф =15 м/ч.

Скорость фильтрования при форсированном режиме отвечает требованиям.

Высота фильтра определяется по формуле:

Н=Н_з+Н_под+Н_д+Н_стр+Н_{доп ,} м,                               (52)

где Н_з – высота фильтрующей загрузки, Н_з=0,9 м;

Н_под – высота поддерживающего слоя, Н_под =0,5 м;

Н_в – высота воды над поверхностью загрузки, Н_в =2м;

Н_стр – превышение строительной высоты над расчетным уровнем воды, Н_стр =0,5м.

H_доп – дополнительная высота.

                                        (53)

где W₀ – объем воды, накапливающейся за время простоя одновременно промываемых фильтров, м³;

                                    (54)

ΣF_ф – суммарная площадь фильтров, в которых происходит накопление воды, м²;

                                       (55)

Н=0,9+0,5+2+0,5+4,05=7,95 м.

Принимаем 3 рабочих фильтра (+1 резервный). Высота каждого фильтра:

                                                  (56)

 

 

 

 

 

 

4.6 Цеолитовые фильтры

 

Очистку производят с применением ионитов. Иониты представляют собой практически нерастворимые в воде вещества, имеющие подвижный ион, способный в определенных условиях вступать в реакцию обмена с ионами того же знака, находящимися в растворе.

Для удаления аммонийного  азота целесообразно применять  природный ионообменный материал –  клиноптилолит, который относится  к классу цеолитов.

Расчетные параметры  клиноптололита представлены в таблице 2.

Таблица 4.6

Параметры	Значения
Гранулометрический состав фильтрующей загрузки, мм
Высота слоя, м	2
Обменная емкость, г∙экв	300
Скорость фильтрации, м/ч	6
при нормальном режиме	10
Вид и интенсивность  промывки, л/с∙м2	Вода (6-8) Воздух (14-16)
Продолжительность промывки, мин	6