Расчет сооружений электрохимической очистки сточных вод (ЭФКу)

Следовательно, общее количество отверстий в распределительной системе фильтра первой ступени по, шт, определяется по формуле

                                                  по = ∑fотв / fотв ,                                            (27)

по = 85 / 1,13 = 75 шт.

В фильтре имеется 14 ответвлений. Размещают по семь ответвлений с каждой стороны коллектора. Количество отверстий на каждом ответвлении n = 75 / 14 = 6 шт. Шаг отверстий

                                                     lо = lотв  / n,                                                  (28)

lо = 0,76 / 6 = 0,127 м.

Интенсивность аэрации фильтра первой ступени J = 3÷3,5 м3/м2∙ч, аэрация фильтра осуществляется с помощью компрессора. Подбираем компрессор марки СО – 45А, с габаритными размерами l × b × h = (425 × 45 × 355) мм.

Необходимое количество воздуха для подачи на фильтр составляет

                                                           Qв =J fотв,                                              (29)

Qв =3 ∙ 3,4 = 10,2 м3/ч.

Распределительная система фильтра второй ступени оборудована промывными желобами. Желоба принимаем полукруглого сечения.

Ширина желоба В, м, определяется по формуле

                                              

,                                     (30)

где qж – расход воды по желобу, м3/с;

а – отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины, принимается а = 1÷1,5;

К – коэффициент, зависящий от типа желоба.

 м.

Высота прямоугольной части желоба

                                                          hпч = 0,75 В,                                             (31)

hпч = 0,75 ∙ 0,27 = 0,20 м.

Полезная высота желоба равна 

                                                           hп = 1,25 В,                                             (32)

                                                         hп = 1,25 ∙ 0,27 = 0,34 м.

Днищу желоба придается уклон 0,01 по ходу движения промывной воды. Высота кромки желоба над поверхностью фильтрующей загрузки Нж, м, определяется по формуле

                                                   Нж = (Нф Е / 100) + 0,3,                              (33)

где Нж – высота фильтрующего слоя, м;

Е – относительное расширение фильтрующей загрузки, %.

Нж = (1,3 ∙ 25 / 100) + 0,3 = 0,625 м.

Расстояние от дна желоба до дна канала Нкан, м, определяется по формуле

                                            

,                                (34)

где qкан – расход воды по каналу, м3/с.

м.

Устройство для низкого отвода промывных вод горизонтальным потоком рассчитывается следующим образом. Для исключения выноса загрузки существует система низкого отвода воды с пескоулавливающим желобом. Водосливная стенка должна устраиваться вдоль стены сборного канала под углом 450 в сторону канала. Отбойная стенка располагается перпендикулярно водосливной с наклоном под углом 450 внутри фильтра, причем верхняя кромка отбойной стенки должна быть ниже верхней кромки водосливной на Н1 = 25 мм. Нижняя кромка отбойной стенки не должна доходить до водосливной, образуя в нижней части пескоулавливающего желоба продольную щель L = 15 мм. Нижняя кромка водосливной стенки не должна на 30 мм перекрывать нижнюю кромку отбойной стенки. Нижнюю кромку водосливной стенки надлежит принимать на 100 мм выше поверхности фильтрующей загрузки.

Высота фильтра второй ступени Н, м, определяется по формуле

                                        Н = Нпс + Нфс + Нж + hз + 0,1,                              (35)

где Нпс – высота поддерживающего слоя, м;

Нфс – высота фильтрующего слоя, м;

Нж – высота кромки желоба над поверхностью фильтрующей загрузки, м;

hз – высота запаса над максимальным уровнем воды, м, hз = 0,2 м.

Н = 0,45 + 1,3 + 0,625 + 0,2 + 0,1 = 2,675 м.

Тогда высота фильтра первой ступени с учетом потерь составит 3,2 м.

Вода на фильтр подается из бака осветленной воды, погружным насосом марки ГНОМ 16/16. Принимаем один рабочий и один резервный насос. Объем бака рассчитывается на получасовой расход воды и составляет 11 м3.

Промывка производится один раз в сутки, при этом каждая ступень промывается отдельно.

Количество воды, необходимой для промывки, Qпр, м3, определяется по формуле

                                                   Qпр = 3,6 F (w1 t1),                                        (36)

где t1 – время осуществления промывки, ч.

Qпр = 3,6 ∙ 3,4∙ 16 ∙ 0,133 = 26 м3.

В данном случае в качестве бака промывной воды используется контактный резервуар. Объем контактного резервуара, с учетом времени на промывку фильтра составляет

                                             Wкр = qчас (0,5 + 0,133),                                    (37)

       Wкр = 21,875 (0,5 + 0,133) = 13,85 м3.

Контактный резервуар имеет следующие размеры: D = 2,1 м, h = 4 м.

Напор, который должен развивать промывной насос, при промывке фильтра Н, м, определяется по формуле

                                                  Н = Нг + Нзап + Σh,                                       (38)

где Нг – геометрическая высота подъема воды, м;

Нзап – запас напора, м, принимается 1,5 м;

Σh – полная величина потерь напора при промывке, м.

                                      Σh = hрс + Hф + Hгр + hтр + hм + hос,                        (39)

где hрс – потери напора в отверстиях труб распределительной системы, м;

Hф – потери напора в фильтрующем слое, м;

Hгр – потери напора в гравийных слоях, м;

hтр – потери напора в трубопроводе, м;

hм–потери напора на местные сопротивления в фасонных частях и арматуре, м;

hос – потери напора на образование скорости во всасывающем и напорном трубопроводах насоса, м.

                                         hрс =

,                                       (40)

где α – отношение площади отверстий в распределительной системе к площади коллектора;

Vкол – скорость движения воды в коллекторе, м/с;

Vрм – скорость движения воды в распределительной трубке, м/с.

hрс=

м.

Потери напора в фильтрующем слое, Нф, м, определяются по формуле

                                                    Нф = (а + в w) hф,                                        (41)

где а и в – параметры, зависящие от крупности загрузки, а = 0,85; в = 0,04.

Нф = (0,85 + 0,04∙16) 1,3 = 1,94 м.

Потери напора в поддерживающем слое, Нг, м, определяются по формуле

                                                     Нг = 0,22 hг w,                                            (42)

Нг = 0,22 ∙ 0,45 ∙ 16 = 1,58 м.

Потери напора в фасонных частях и арматуре составляют

hм = (0,98 + 0,96 + 0,26 + 0,5) ∙ 1,042/(2 ∙ 9,81) = 0,15 м

Геометрическая высота подъема воды определяется разницей отметки кромки желоба и дна резервуара и составляет 6,255 м.

Напор насоса равен

Н = 6,255 + 1,5 + 4,4 + 1,94 + 1,58 + 0,15 = 15,825 м.

Подача насоса составляет

                                                  Q = w F 3,6,                                                  (43)

Q = 16 ∙ 3,4 ∙ 3,6 = 195,84м3/ч.

Принят насос марки ГНОМ 200/25, мощность электродвигателя 20,5 кВт, габаритные размеры l × b × h = (380 × 380 × 1200) мм, т = 180 кг. Промывные воды направляются на повторную очистку.

 

7 Расчет баланса загрязнений

Расход сточных вод поступающих на очистку Q = 350 м3/сут., концентрация взвешенных веществ в исходной воде С мг/л., концентрация жиров С мг/л, L мг/л.

Содержание сухих веществ в воде определяется по формуле

                                               

,                                                        (44)

Содержание взвешенных нежировых веществ в исходной воде составляет

Вн = 350 ∙ 850 / 106 = 0,3 т.

Содержание взвешенных жировых веществ равно

Вж = 350 ∙ 400 / 106 = 0,14 т.

После осветлителя показатели сточных вод составляют: Сж1 = 200 мг/л, Свв1 = 255 мг/л, L1 = 495 мг/л.

Содержание взвешенных нежировых веществ составляет

В'н = 350 ∙ 255 / 106 = 0,09 т.

Содержание взвешенных жировых веществ равно

В'ж = 350 ∙ 200 / 106 = 0,07 т.

После электрохимической очистки показатели сточных вод оставляют: С''ж= 8 мг/л, С''вв = 12,75 мг/л, L''= 123,8 мг/л.

Содержание взвешенных нежировых веществ составляет

В''н = 350 ∙ 12,75 / 106 = 0,004 т.

Содержание взвешенных жировых веществ равно

В''ж = 350 ∙ 8 / 106 = 0,003 т.

Общее количество загрязнений, выделенных в процессе очистки, составляет:

- взвешенных нежировых веществ Вºн = 0,3 – 0,004 = 0,296 т,

- взвешенных жировых веществ  Вºж = 0,39 – 0,003 = 0,387 т.

Из общего количества жира, поступившего в осветлитель, 50% или 0,07 т остается в осветленной воде, 50% или 0,07 т задерживается в осветлителе. Из общего количества жира, задерживаемого осветлителем, 20% или 0,014 т выпадает в осадок, а 80% или 0,056 т всплывает в виде жиромассы.

Сухого вещества жиромассы с учетом количества нежировых веществ в жиромассе при 71% жира составляет

Вс = 0,07 ∙ 100 / 71 = 0,1 т.

Содержание нежировых веществ составляет

Вжн = 0,1 – 0,07 = 0,03 т.

Вес жиромассы при влажности 65,5% составляет

                                        mж =

,                                                    (45)

mж =

т.

Объем воды входящий в жиромассу равен

 м3.

Объем жиромассы определяется по формуле

                                              

,                                                        (46)

где mж – вес жиромассы с учетом влажности, т;

γ – объемный вес жиромассы, γ = 0,887 т/м3.

 м3.

Количество взвешенных веществ по сухому веществу, выпавших в осадок в жироловке равно

B

т.

Сухое вещество осадка составляет

пос = 0,18 + 0,014 = 0,194 т.

Вес осадка определяется по формуле с учетом 97% влажности осадка

                                                 ,                                               (47)

m

т.

Объем осадка определяется по формуле

                                                  ,                                                   (48)

где mос – вес осадка с учетом влажности, т;

γ – объёмный вес осадка, γ = 1,01 т/м3.

W

м3.

Объём воды, входящей в осадок составляет

Q

м3.

Объём пенного продукта, выделившегося в результате напорной флотации, составляет 5% от расхода сточных вод

 м3.

Объем флотоконцентрата составляет 1,16% от расхода сточных вод:

W

м3.

Вес пенного продукта при объёмном весе 0,98 т/м3 определяется по формуле

                                                    m ,                                                  (49)

m

т.

Содержание взвешенных нежировых веществ в пенном продукте

B

т.

Содержание взвешенных жировых веществ равно

В

т.

Общее количество сухих веществ в пенном продукте составляет

В

т.

Объем воды, входящий в пенный продукт равен

Q

м3.

После доочистки показатели сточных вод составляют: С = 3 мг/л, С = 2 мг/л, L = 39 мг/л.

Содержание взвешенных нежировых веществ составляет

В

= 350 ∙ 3 / 106 = 0,001 т.

Содержание взвешенных жировых веществ составляет

В

= 350 ∙ 2 / 106 = 0,0007 т.

Содержание взвешенных нежировых веществ в отработанных промывных водах составляет

В

= 350 (12,75 – 3) / 106 = 0,003 т.

Содержание взвешенных жировых веществ составляет

В

= 350 (8 – 2) / 106 = 0,0021 т.

Количество промывных вод составляет Qпр = 26 м3. Количество осадка, поступившего на обезвоживание Wос = 6,44 м3.

Эффективность задержания сухого вещества в фильтрах для обезвоживания осадка составляет 70%. Количество сухого вещества в кеке равно

Вк = 0,194 ∙ 70 / 100 = 0,136 т.

Вес кека при влажности 75% составляет

mк = 0,136 ∙ 100 / (100 – 75) = 0,544 т.

Объем воды, входящий в кек равен

Qк = 0,544 – 0,136 = 0,408 м3.