Очистка сточных вод предприятия морского флота, цех травления

 

d = 100 мм – величина зазора между крайними пластинами и стенками камеры;

с = 15 – 20 мм – величина зазора между пластинами, принимаем 17мм.

Тогда необходимая площадь  пластины будет равна:

,                               (5)                                                                       

где S – активная поверхность электродов, определяемая по формуле:

,                  (6)                                                                            

где D = 400 А·ч/м³ – удельное количество электричества;

i = 70 А/м³ – плотность тока на электродах.

Общее число анодов в  электролизере:

                                        (7)                                                                   

Общее число электродов в электролизере:

                                      (8)                                                                     

Длина пластин:

,                                                  (9)                                                                 

где b = 1 м – высота пластин.

Длина блока электродов:

                     (10)                                      

Длина электролизера:

,                                    (11)                                                      

где l₃ = 0,025 м – расстояние между крайними электродами и стенками электролизера.

Ширина электродов:

,                                            (12)                                                                          

где S₁ = 4,6 м² – поверхность одного электрода;

h₁=1 м – высота электрода.

Ширина электролизера:

,                           (13)                                                        

где b₃ = 0,02 – 0,03 м – расстояние между электродами и стенками электролизера, принимаем 0,03 м.

Высота электролизера:

,                               (14)                                                    

где h₂ = 0,01 – 0,02 м – высота электрода над уровнем жидкости, принимаем 0,02 м;

h₃ = 0,2 – 0,3 м – высота борта электролизера, принимаем 0,3 м.

Скорость движения воды между электролизерами сверху вниз:

                              (15)                                                                   

Кроме того, необходимо установить один резервный электрокоагулятор [8].

 

 

4.2 Расчет прямоугольного усреднителя концентрации сточных вод

 

 

В данной схеме очистных сооружений оба стока перемешиваются в прямоугольном усреднителе  концентрации СВ, потому что он прост  в эксплуатации и имеет хороший  эффект усреднения [8].

Объем резервуара-усреднителя  определяют по формуле:

,                 (16)                                                                                                         

где Т = 4 ч – цикл изменения состава сточных вод;

q_i – расход сточных вод за каждый час периода усреднения;

h = 0,7 – коэффициент запаса.

                           (17)                                                    

V = 1250 м³ – объем резервуара-усреднителя.

Концентрация загрязнений  СВ после усреднения:

 

                     (18)                   

Принимаем количество отделений n = 2, а глубину резервуара-усреднителя          H = 2,5 м.

Площадь одного отделения:

                                      (19)                                                     

При ширине каждого резервуара В = 12 м длина их будет равна

                                      (20)                                                             

Таким образом, размеры  в плане каждого сооружения принимаем: .

По ширине каждое отделение  делим на 3 коридора шириной  .

 

 

4.3 Расчет резервуара-накопителя сточной воды

 

 

Резервуары-накопители представляют собой прямоугольную в плане  емкость, выполненную из железобетона. Примем время пребывания СВ в резервуаре-накопителе 30 минут. Объем резервуара-накопителя равен:

                      (21)                          

Линейные размеры резервуара-накопителя: высота 5 м, ширина 4 м, длина 11 м.

  .

 

 

4.4 Расчет вертикального (вихревого) смесителя

 

 

Смеситель этого типа в плане квадратного сечения, с пирамидальной нижней частью. Центральный угол между наклонными стенками смесителя должен составлять . Обрабатываемая вода по трубе проводится в нижнюю часть смесителя с входной скоростью v_н = 1,08 м/с [8].

Расчетные расходы воды с учетом собственных нужд очистной станции будут:

часовой Q_час = 450 м³/ч;

секундный q_сек = 0,12 м³/с = 120 л/с.

Площадь горизонтального  сечения в верхней части смесителя:

,                                        (22)                                                                    

 где v_в = 95 м/ч – скорость восходящего движения воды.

Так как верхняя часть  смесителя квадратная в плане, то сторона её будет иметь размер:

                                         (23)                                                                

Трубопровод, падающий обрабатываемую воду в нижнюю часть смесителя с входной скоростью v_н = 1,08 м/с, должен иметь внутренний диаметр 350  мм. Тогда при расходе воды 120 л/с входная скорость будет v_н = 1,08 м/с. Так как внешний диаметр подводящего трубопровода равен: D = 377 мм, то размер в плане нижней части смесителя в месте примыкания этого трубопровода должен быть , а площадь нижней части усеченной пирамиды составит:

                                     (24)                                                                                

Принимаем величину центрального угла . Тогда высота нижней части смесителя:

            (25)                      

Объем пирамидальной  части смесителя:

       (26)                          

Полный объем смесителя:

,                              (27)                                                                

 где t = 1,5 мин – продолжительность смешения реагента с массой воды

(менее 2 мин).

Объем верхней части  смесителя:

                           (28)                                                     

Высота верхней части  смесителя:

                                   (29)                                                        

Полная высота смесителя:

                               (30)                                                                 

Сбор воды производится в верхней части смесителя  периферийным лотком через затопленные  отверстия. Скорость движения воды в  лотке  .

Вода, протекающая по лоткам в направлении бокового кармана, разделяется на два параллельных потока. Поэтому расчетный расход каждого потока будет:

                                     (31)                                                 

Площадь живого сечения  сборного лотка:

                                      (32)                                                                 

При ширине лотка  расчетная высота слоя воды в лотке:

                                          (33)                                                         

Принимаем уклон дна  лотка i = 0,02.

Площадь всех затопленных  отверстий в стенках сборного лотка 

,                                     (34)                                               

 где v₀ = 1 м/с – скорость движения воды через отверстие лотка.

Отверстия приняты диаметром  , т.е. площадью

                            (35)                                 

Общее потребное количество отверстий

                                       (36)                                                

Эти отверстия размещаются  по боковой поверхности лотка  на глубине  от верхней кромки лотка до оси отверстия. Из сборного лотка вода поступает в боковой карман. Размеры кармана принимаются конструктивно с тем, чтобы в нижней части его расположить трубу для отвода воды, прошедшей смеситель.

Расход воды, протекающей  по отводящей трубе для подачи в камеру хлопьеобразования, . Скорость в трубопроводе должна быть 0,8 – 1 м/с, а время пребывания – не более 2 мин. Принят стальной трубопровод наружным диаметром 426 мм  при скорости движения в нем воды 0,84 м/сек.

Для введения известкового молока в смеситель предусмотрен пропорциональный дозатор В. В. Хованского [13], подобранный в соответствие с производительностью.

 

 

4.5 Нейтрализация

 

В смесителе при подаче известкового молока происходит процесс  нейтрализации. Нейтрализация это  реакция между ионами водорода и гидроксила, приводящая к образованию недиссоциированных молекул воды.

Н ⁺  +  ОН ^- → Н₂ О

При значении pH меньше 7 среда кислая, поэтому проводится процесс нейтрализация для повышения рН среды. Для расчёта щелочного реагента на нейтрализацию кислоты и осаждения гидроокиси металлов требуется рассчитать расход товарной извести. Кроме того, произвести расчет концентрации взвешенных веществ после нейтрализации. Для расчёта щелочного реагента на нейтрализацию кислоты и осаждения гидроокиси металла требуется рассчитать расход товарной извести, содержащей 50 % активной окиси кальция [4].

Количество сухого вещества осадка М, кг/м³, образующегося при нейтрализации 1 м³ СВ, содержащего свободную серную кислоту и соли тяжелых металлов:

,                            (37)                                                 

где А = 50 – содержание активной СаО в используемой извести, %;

А₁ – количество активной СаО, необходимой для осаждения металлов, кг/м³;

А₂ – количество активной СаО, необходимой для нейтрализации свободной серной кислоты, кг/м³;

А₃ – количество образующихся гидроксидов металлов, кг/м³;

Е₁ – количество сульфата кальция, образующегося при осаждении металлов, кг/м³;

Е₂ – количество сульфата кальция, образующегося при нейтрализации свободной кислоты, кг/м³.

Третий член в формуле  не учитывается, если его значение отрицательное.

= 1000 мг/л

;

 

= 149,85 мг/л

; ;

 

= 4 мг/л

; ;

 

= 12 мг/л

; ;

 

= 12 мг/л

; ;

 

= 6 мг/л

; ;

 

                  

В действительности расходуют CaO обычно больше на 10 – 20 %, чем в стехиометрических расчетах, что связано с желанием получить лучшую структуру осадка.

Объем осадка, образующегося  при нейтрализации 1 м³ СВ, %:

,                               (38)                                                                             

где p_mud = 98 – влажность осадка, %.

Необходимое количество товарной извести:

При нейтрализации  сточных  вод травильного завода, содержащих серную кислоту и тяжелые металлы, известковым молоком требуется товарной извести, содержащей 50 % окиси кальция, в количестве 1,91 кг/м³.

 

 

4.6 Расчет вертикального отстойника

 

 

Это круглый в плане резервуар с конусным днищем. Произведем расчет вертикального отстойника при Q=10500 м³/сут., концентрация взвешенных веществ С_В = 0,365 + 0,797 + 1,529 = 2,69 мг/л, Э = 60 %. Принимаем в расчете четыре сооружения.

Тогда расход СВ для каждого сооружения: