Промышленная экология

 

Определяют высоту адсорбера Н, м:

 

,                                                         (48)

 

где D – диаметр адсорбера, выбирается из конструкционных соображений (отношение высоты к диаметру x=H/D=l,2–l,5; D=(4V/xπ)1/3).

Определяют расход озона, необходимого для окисления QО, кг/с:

 

QО=CОQ,                                                          (49)

 

где Q – расход сточной воды, м3/с;

                 С0 – необходимая концентрация озона в адсорбере, кг/м3:

 

CО=ΔCCNMО/MCN,                                                         (50)

 

где М0 и MCN – молекулярные массы озона и цианида;

                ΔCCN – разность концентраций цианидов в сточной и очищенной воде.

Как правило, разность концентраций определяется по формуле:

 

ΔCCN=CCNПДКCN                                                        (51)

 

Определяют количество аэрируемых элементов:

 

nэ=QОВ/Qэ,                                                              (52)

0,00067=74

где QОВ – максимальный расход озоновоздушной смеси, м3/с:

 

                                       

,                                                    (53)

 

где t – температура воздуха на выходе теплообменника;

                Ра – давление на входе в  адсорбер;

                t0, Р0 – при нормальных условиях: t0=0°; Р0=0,1 МПа;

                Qэ – допустимый расход воздуха через аэрируемый элемент, м3/с:

 

Qэ=KΔPhf,                                                       (54)

 

где К – коэффициент воздухопроницаемости элемента, м3/м2;

                ΔР – перепад давления на  элементе, МПа; h – толщина элемента, м;

                f – площадь фильтрации одного  элемента, м2.

5. Определяют эффективность очистки:

 

                                                (55)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 6. Расчет процесов и аппаратов экстракции

Исходные данные приведены в таблице 14.

 

Таблица 14 - Исходные данные для задания 6

№ вар.	Загрязняющее вещество	Экстрагент	ρл, кг/м3	m	QСВ, м3/с	СВХ, мг/м3	СВЫХ, мг/м3
4	Пикриновая к-та	Бензол	879	5	90	13	0,5

 

Фактор экстракции определяем по формуле:

 

,                                                    (56)

= 25

 

где Свх и Свых – входная и требуемая выходная (ПДК) концентрация загрязняющего вещества в сточной воде.

Объемный расход экстрагента, м3/ч:

 

,                                                    (57)

 

где QCB – расход сточной воды, м3/ч;

      m – коэффициент распределения.

Концентрация извлеченного вещества в экстракте (при исходном чистом экстрагенте) СЭ, мг/л:

 

                                                     (58)

 

Требуемая степень экстракции:

 

                                         (59)

 

Поперечное сечение аппарата S, м2:

 

,                                                 (60)

= 9500

 

где QСВ, QЭ – расход сточной воды и экстрагента, м3/с;

     w – скорость потока, м/с (в расчетах w=0,02 м/с).

 Диаметр колонны d, м:

 

                                                  (61)

 

 Высота колонны (из конструкционных  соображений) H, м:

 

H=7d                                                      (62)

H=7·111 = 777                                                     

 

 Высота вывода ТФ (из уравнения  сообщающихся сосудов) h, м:

 

,                                              (63)

 

где ρл и ρт – плотности ЛФ и ТФ.

В нашем случае в качестве плотности ТФ принимается плотность воды: ρт=1000 кг/м3; Принимая, что Н= hл+hт, можно задать hл или hт (например, hл=Н/7)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 7. Расчет электрокоагулятора.

Исходные данные приведены в таблице 15.

 

Таблица 15 - Исходные данные для задания7

№ вар.	Q, м3/ч	n	B, м	τ, мин	h, м	h1, м	h2, м	а, м	с, м	b, м
4	20	5	1,7	3	0,95	0,08	0,20	0,05	0,02	0,008

 

 Полезный объем злектрокоагулятора  V, м3:

 

V=nQt,                                                      (64)

     V=5·20·0,08 = 8,                                                     

 

где n – число электрокоагуляторов (не менее 2);

      Q –расход сточной  воды м3/ч;

       τ – продолжительность  обработки сточной воды, ч.

Оптимальная продолжительность обработки составляет τ=1–5 мин.

 Общая высота электрокоагулятора  H, м:

 

H=h+h1+h2,                                                  (65)

       H=0,95 +0,08+0,20 = 0,78,

 

где h=рабочая высота слоя жидкости;

      h1=высота слоя пены;

      h2=высота бортов над уровнем пены.

 Общее число электродов m:

 

,                                                   (66)

= 57,14

 

где В – ширина (внутренний диаметр) установки, м;

      а=расстояние от  стенки установки до крайнего  электрода;

      с= расстояние между  электродами;

     b=толщина электрода.

 Площадь одного электрода  f, м2:

 

f=(L–0,l)h,                                                      (67)

 

где L – поперечный размер установки, м: L=V/(B·h·n).

 Общая масса электродной  системы М, кг:

 

M=fmbρ,                                                         (68)

 

где ρ − плотность материала электродов, кг/м3. Плотность стали (железа) ρ=7900кг/м3, плотность алюминия ρ=2700кг/м3.

 Сила тока I, А:

 

   I=kQ,                                                           (69)

 

где k − удельное количество электричества, необходимое для растворения металла электродной системы, А·ч/м3.

Для стальных электродов k=73,4 А·ч/м3, для алюминиевых − 55 А·ч/м3.

 Расход материала  электродов G, г/м3:

 

G=kγN,                                                        (70)

 

где γ=0,4 − коэффициент выхода по току;

                N − электрохимический эквивалент металла, г/А·ч. Для стали (железа) N=0,695 г/А·ч, для алюминия N=0,336 г/А·ч.

 Продолжительность работы электродной  системы τс, сут.:

 

,                                                  (71)

 

где ρ=0,8−0,9 − коэффициент использования электродной системы;

      Qc − суточный расход сточной воды м3/сут.:

 

Qc=Q·τч,                                                       (72)

 

где τч − продолжительность работы аппарата в сутки, ч/сут.

Список литературы

 

1. Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников Н.С. Техника защиты окружающей среды. – М.: Химия, 1989.
2. Родионов А.И., Клушин В.Н., Систер В.Г. Технологические процессы экологической безопасности (Основы энвайронменталистики). - Калуга: Изд-во Н. Бочкаревой, 2000.
3. Штокман Е.А. Очистка воздуха. - М.: Изд-во АСВ, 1999.
4. Охрана окружающей среды. /Под ред. С.В.Белова. - М.: Высшая школа, 1991.
5. Систер В.Г., Муштаев В.И., Тимонин А.С. Экология и техника сушки дисперсных материалов. – Калуга: Изд-во Н. Бочкаревой, 1999.
6. Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. 2-е изд. – М.: Химия, 1984.
7. Дытнерский Ю.И. Баромембранные процессы. Теория и расчет. - М.: Химия, 1986.
8. Жуков А.И. и др. Методы очистки производственных сточных вод. М. -: Стройиздат, 1977.
9. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия, 1987.
10. Аверкин А.Г. Аппараты для физико-химической очистки воздуха. Учеб. пособие. В 2-х ч. Ч.1. Абсорберы. Пенза: ПГАСА, 2000.
11. Аверкин А.Г. Аппараты для физико-химической очистки воздуха. Учеб. пособие. В 2-х ч. Ч.2 Адсорберы. Пенза: ПГАСА, 1999.

 

Приложение А

Исходные данные для расчетов

 

Таблица В.1 – Исходные данные для задания 1

№ вар.	Тип циклона	Q, м3/с	Свх, г/м3	ρг, кг/ м3	ρч, кг/ м3	μ·106, Па·с	η
1	ЦН-11	12	40	1,34	1930	22,2	0,95
2	ЦН-11	15	120	1,35	2230	22,1	0,65
3	ЦН-15	17	80	1,36	1650	22,0	0,75
4	ЦН-15	20	10	1,37	1700	21,9	0,95
5	ЦН-24	25	20	1,38	1750	21,8	0,90
6	ЦН-24	30	40	1,39	1900	21,7	0,85
7	СДК-ЦН-33	8	150	1,33	2130	21,6	0,65
8	СК-ЦН-34	5	80	1,32	2050	21,5	0,75
9	СК-ЦН-34м	1	40	1,31	2100	21,4	0,75
10	ЦН-11	10	80	1,24	1900	21,2	0,90