Очистка сточных вод предприятия морского флота, цех травления

                                         (39)

Проведем расчет одного вертикального отстойника [4].

Определение среднего секундного расхода:

        (40)

Общий коэффициент неравномерности К_общ. = 1,46, тогда максимальный секундный расход равен:

                     (41)

Принимаем глубину зоны осаждения h_р = 3 м (h_р = 2,7 – 3,8 м).

Время отстаивания взвешенных веществ:

,                    (42)                                                                                                         

где v₀ – скорость осаждения взвешенных веществ.

                                                 (43)                                                                            

где h₁ = 500 мм. Значение τ определяется в соответствии с таблицей 3.

 

Таблица 3 – Зависимость продолжительности отстаивания от эффекта осветления и концентрации взвешенных веществ

 

Эффект осветления, %	Продолжительность отстаивания  τ, с, в слое h1 = 500 мм при концентрации взвешенных веществ, мг/л
	200	300	400
20	600	540	480
30	960	900	840
40	1440	1200	1080
50	2160	1800	1500
60	7200	3600	2700
70	-	-	7200

 

     Для данного расчета τ = 7200 сек.

Проточную скорость принимают не более 0,7 мм/сек. Для данного расчета примем V = 0,3 мм/сек.

Рассчитывая отстойники по расходу q_макс., времени отстаивания t, определим объем, м³, рабочей части отстойника:

                            (44)                                     

Высота рабочей части  отстойника, м:

                     (45)                                   

Площадь живого сечения:

                                     (46)                                                                  

Диаметр отстойника:

,                      (47)                                                                                              

где f – площадь живого сечения центральной трубы, определяется по формуле:

,                           (48)                                                                                            

где V_{ц. тр.} = 0,03 м/сек. – скорость потока жидкости в центральной трубе.

В целях исключения загнивания  осадка, удаление его следует производить  не реже 1 раза в 2-е суток.

 

 

 

4.7 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:

                     (49)                                        

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

        .

 

 

4.8 Расчет напорного  угольного фильтра

 

 

Площадь напорного фильтра:

,             (50)                                                            

где Q_сут. = 10500 м³/сут. – производительность фильтра;

Т = 24 ч – продолжительность работы станции в течение суток;

v_ф = 11 м/ч – расчетная скорость фильтрования;

n = 2 – число промывок фильтров за сутки;

w₁ = 8 л/сек·м² – интенсивность первоначального взрыхления загрузки;

t₁ = 0,017 ч – продолжительность первоначального взрыхления загрузки;

w₂ = 4 л/сек·м² – интенсивность подачи воды при водовоздушной промывке;

t₂ = 0,083 ч – продолжительность водовоздушной промывки;

w₃ = 8 л/сек·м² – интенсивность отмывки;

t₃ = 0,034 ч – продолжительность отмывки;

t₄ = 0,3 ч –продолжительность простоя фильтра из-за промывки.

При заданной полезной производительности установки с напорными фильтрами Q_сут. = 10500 м³/сут. принимаем 5 рабочих и 2 запасных фильтра.

Расчет распределительной  системы фильтра:

Напорный вертикальный фильтр имеет диаметр D = 3,4 м. Интенсивность промывки w = 8 л/сек·м². Площадь фильтра:

                     (51)                                                                           

Общий расход воды на промывку одного фильтра:

Диаметр стального коллектора  распределительной системы напорного фильтра при    скорости входа    промывной воды v_кол. = 1,1 м/сек будет d_кол. = 250 мм. С каждой стороны коллектора размещается по 6 – 7 ответвлений в виде горизонтальных стальных труб наружным диаметром 60 мм, привариваемых к коллектору под прямым углом. На штуцерах фарфоровые щелевые дренажные колпачки ВТИ – 5. Необходимая суммарная площадь щелей в дренажных колпачках должна быть 0,8 – 1 % рабочей пощади фильтра:

                 (51)                                                              

Площадь щелей на каждом колпачке ВТИ – 5 составляет:

f_щ. = 192 мм² = 0,000192 м².

Общее число колпачков  на ответвлениях распределительной  системы:

                                   (52)                                                   

Так как фильтр имеет  в плане круглое сечение, то ответвления  будут разной длины. На наиболее длинных  ответвлениях (в центре фильтра) устанавливается по 15 колпачков, а на коротких по 8. Количество колпачков на 1 м² составляет 42. Количество промывной воды, приходящейся на один колпачок:

                 (53)                                  

Скорость прохода промывной  воды через щели колпачка:

              (54)                                    

Режим промывки напорных фильтров следующий: взрыхление загрузки, водовоздушная промывка и отмывка  водой. Отвод промывной воды с  напорного фильтра производится при помощи водосборной воронки диаметром: d = (0,2 – 0,25)D [11].

 

4.9 Расчет емкости промывной воды для напорного угольного фильтра

 

Объем промывной воды на один фильтр [11]:

               (55)     

Так как в схеме  принято 5 рабочих фильтров и производится 2 промывки за сутки, то общий объем емкости для промывной воды: . Линейные размеры емкости: высота 5м, ширина 5 м, длина 10 м. .

 

 

4.10 Расчет установки ионного обмена

 

 

Объем катионита в Н – катионитовых фильтрах [14], загруженных сильнокислым катионитом  КУ – 2, м³:

,                                 (56)                                                              

где q_w = 417 м³/ч – расход обрабатываемой воды;

ΣС^k_en = 1,79 г-экв./м³ – суммарная концентрация катионов в обрабатываемой воде;

ΣС^k_ex  = 0,03 г-экв./м³ – допустимая суммарная концентрация катионов в очищенной воде;

n_reg = 0,5 – число регенераций каждого фильтра в сутки (выбирается в зависимости от конкретных условий, но не больше 2);

E^k_wc – рабочая обменная емкость катионита по наименее сорбируемому катиону,

г-экв./м³:

,                    (57)                                                                                 

где α_k = 0,85 – коэффициент эффективности регенерации, учитывающий неполноту регенерации и принимаемый равным 0,8 – 0,9;

E^k_gen = 800 г-экв./м³ – полная обменная емкость катионита, определяемая по заводским паспортным данным, по каталогу на иониты или по экспериментальным данным, в данном расчете для КУ – 2 (см. приложение 1, табл. 1);

q_k = 3 м³ на 1 м³ катионита – удельный расход воды на отмывку катионита после регенерации, принимаемый равным 3 – 4 м³ на 1 м³ катионита;

k_ion – коэффициент, учитывающий тип ионита, для катионита принимается равным 0,5;

ΣC^k_w = 0,03 г-экв./м³ – суммарная концентрация катионов в отмывочной воде (при отмывке катионита ионированной водой).

Площадь катионитовых фильтров:

,                                                   (58)                                                                                

,                                         (59)                                                                                   

где H_k = 2,5 м – высота слоя катионита в фильтре, принимаемая по каталогу ионообменных фильтров от 2 до 3 м;

V_f = 20 м/ч – скорость фильтрования, (в соответствии с таблицей 4)

 

Таблица 4 – Зависимость скорости фильтрования от общего солесодержания

 

Общее солесодержание, мг-экв./л	Скорость фильтрования, Vf, м/ч
до 5	≤ 20
5 – 15	≤ 15
15 – 20	≤ 10
15 – 20	≤ 8

 

При значительных отклонениях  площадей, рассчитанных по формулам надо проводить корректировку числа n_reg.

; . Отклонения незначительны.

Принимаем для данного  расчета H – катионитовые фильтры В-3 (технические характеристики данного фильтра приведены в таблице 2 приложения 1).

Число рабочих катионитовых фильтров:

,                      (60)                                                                                                     

где F_kф – площадь фильтрования одного катионитового фильтра, м²,

    

Таким образом, принимаем 3 рабочих и 2 резервных катионитовых фильтра.

Таблица 5 – Потери напора в напорных катионитовых фильтрах

 

Скорость фильтрования Vf, м/ч	Потери напора в фильтре, м, при размере зерен ионита, мм
	0,3 – 0,8		0,5 – 1,2
	При высоте слоя ионита, м
	2	2,5	4	2,5
5	5	5,5	4	4,5
10	5,5	6	5	5,5
15	6	6,5	5,5	6
20	6,5	7	6	6,5
25	9	10	7	7,5

 

Интенсивность подачи воды при взрыхлении катионита следует  принимать 3 – 4 л/(с×м²) продолжительность взрыхления – 0,25 ч. Для взрыхления катионита перед регенерацией следует использовать последние фракции воды от отмывки катионита.

Регенерацию катионитовых фильтров надлежит производить 7 – 10 %-ными растворами кислот (соляной, серной). Скорость пропуска регенерационного раствора кислоты через слой катионита не должна превышать 2 м/ч. Последующая отмывка катионита осуществляется ионированной водой, пропускаемой через слой катионита сверху вниз со скоростью 6 – 8 м/ч.

Удельный расход составляет 2,5 – 3 м³ на 1 м³ загрузки фильтра. Первая половина объема отмывочной воды сбрасывается в бак для приготовления регенерирующего раствора кислоты, вторая половина – в бак воды для взрыхления катионита [4]. Объем емкости сбора воды для отмывания катионитовых фильтров составляет: