Реферат: Снижение степени загрязнения окружающей среды отходами переработки хлопка

--PAGE_BREAK--2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Технологический процесс производства
Выпускаемая продукция Камышенской фабрики: товарная пряжа и суровая ткань.

Хлопок поступает на хлопковый склад с хлопкоочистительных заводов по железнодорожным путям в туго спрессованных кипах массой 180-200кг. Со склада поступает на сортировочно-трепальный участок, где спрессованные пласты хлопка, подвергаясь растаскиванию и ударному воздействию игл, планок бил, делятся на отдельные клочки, одновременно очищаясь от крупных сорных примесей и пороков. Все разрыхлительно — трепальные машины объединены в один агрегат с пневматической передачей волокна из машины в машину. Автоматические устройства обеспечивают равномерность потока волокна.

Сущность процессов разрыхления и смешивания

Хлопковое волокно, поступающее на фабрику спрессованным в кипы, содержит сорные примеси, пороки, которые необходимо из него выделить, чтобы получить чистую пряжу. Поэтому на первых же стадиях обработки хлопкового волокна его подвергают интенсивному разрыхлению. Сущность процесса разрыхления заключается в уменьшении плотности хлопка и разделении его на мелкие клочки. Цель процесса разрыхления — создание лучших условий для очистки волокнистой массы от сорных примесей и пороков и хорошего перемешивания всех компонентов смеси.

На современных разрыхлительно-трепальных агрегатах процессы разрыхления и очистки объединены и являются начальной стадией обработки хлопка. Разделение хлопка на клочки вначале достигается расщипыванием грубыми иглами на машинах с игольчатыми решетками, а затем ударным воздействием рабочих органов машины с одновременной очисткой. Расщипывание хлопка осуществляется за счет захвата его двумя игольчатыми решетками, движущимися в разные стороны или в одну с разной скоростью, в результате чего клочки растаскиваются, и размер их уменьшается. Одновременно с уменьшением размеров клочков ослабляется связь между волокном и сорными примесями, часть которых выпадает.

Выделяющиеся при разрыхлении сорные примеси проваливаются через щели специальных колосниковых решеток, а пыль отсасывается через сетчатые барабаны с помощью вентиляторов.

Разрыхлительные агрегаты.

В последние годы требования к очистке и разрыхлению повысились, т.к. пневмопрядильные машины могут хорошо работать только при достаточной очистке волокна. Рассмотрим схему поточной линии кипа — лента.
<img width=«420» height=«154» src=«ref-1_905451483-12134.coolpic» v:shapes="_x0000_i1037">

Рисунок 2.1 – Схема поточной линии кипа – лента
Агрегат состоит из 8 кипных рыхлителей РКА-2Х (1), на которые с помощью автопогрузчика устанавливаются распакованные кипы хлопка. Рыхлители производят первичное разрыхление и очистку волокна. Перемешивание хлопкового волокна из 2-х рыхлителей происходит в дозирующем бункере ДБ-1 (2), здесь же осуществляются дальнейшее разрыхление и очистка. Далее тягой воздуха волокно попадает в питатель -смеситель П-5 (3), где перемешивается волокно, поступающее со всех РКА-2Х, и создается резерв для питания последующих машин: наклонного очистителя ОН-6-3 (4), осевого чистителя ЧО (5), второго наклонного очистителя ОН-6-4 (6) с конденсером, рыхлителя горизонтального Р (7). Эти машины предназначены для разрыхления и очистки волокна от сора. Распределитель РВП-2 (распределитель волокна пневматический) направляет хлопок в бункеры двух трепальных машин ТБ-3 (8), а затем он попадает в бункеры резервных питателей чесальных машин ПРЧ-1. С одной трепальной машины ТБ-3 хлопок поступает на 2 питателя ПРЧ-1 (9). Каждый из питателей через распределитель РПЧ-5 (распределитель пневматический чесальных машин) питает хлопковым волокном 4-5 чесальных машин ЧМД-4 (10). Далее 6 лент складываются и вытягиваются на ленточной машине ЛА-54-500 (11) с авторегулятором ровноты ленты. Лента в тазах диаметром 500 мм подается на второй переход ленточных машин Л2-50-220 (12). Здесь лента укладывается в тазы диаметром 220 мм и вместимостью 7 кг, предназначенные для питания пневмомеханических прядильных машин БД-200 (13).

Очищающая способность такого разрыхлительно-трепального агрегата достигает 70-75%. Под очищающей способностью понимается количество угаров, пороков и сорных примесей (в процентах от начального содержания этих пороков в волокне), удаляемое из хлопкового волокна в результате разрыхления и очистки.

Вырабатываемая чесальная лента укладывается в тазы диаметром 400 мм и вместимостью до 15 кг. От кипы до чесальных машин поток не прерывается, процесс осуществляется в один переход.

При обработке хлопкового волокна на машинах разрыхлительно-трепального агрегата выделяются угары, которые состоят из сорных примесей, короткого волокна и пуха.

На поточных линиях удаление угаров и опыленного воздуха производится пневмотранспортом. На всех машинах разрыхлительно-трепального агрегата имеются вентиляторы, которые направляют запыленный воздух в пылеочищающее устройство: фильтр ФТ-1М. Этот фильтр состоит из медленно вращающегося сетчатого барабана, заключенного в спиралеобразный металлический кожух. Пыльный воздух вместе с волокном поступает по трубе к барабану и образует на нем ватку толщину которой регулируют, изменяя скорость вращения барабана. Очищенный воздух проходит внутрь сетчатого барабана и через его торцы выходит из фильтра. Данный фильтр используют на первой ступени очистки.

До 25% сорных примесей и пороков остается в хлопковом волокне, поступающем на чесальные машины. Причем эти сорные примеси и пороки находятся как на поверхности, так и внутри хлопкового волокна. Для удаления их необходимо разъединить волокна. Поэтому назначение процесса чесания, осуществляемого чесальной машиной, заключается в следующем:

— разделение клочков на отдельные волокна;

— удаление сорных примесей и пороков волокна, частичное удаление короткого волокна;

— значительное утонение слоя волокна (примерно в 100 раз);

— формирование ленты и укладка ее в таз.

В процессе чесания выделяются от 4 до 8% угаров. В угарах помимо короткого волокна, пороков и сорных примесей содержатся и длинные волокна, которые можно использовать в прядении.

На ленточных машинах осуществляются следующие процессы:

— вытягивание в вытяжных приборах для утонения ленты, распрямления и параллелизации волокон;

— автоматическое регулированиетолщины продукта.

На ленточных машинах выделяются угары в виде пуха и подмети; количество угаров не превышает 0,3-0,5%.

Следующий этап — прядение, приготовление пряжи из ленты на прядильных пневмомеханических машинах. На прядильных машинах продукт утоняется до занятой линейной плотности, происходит скручивание волокон для придания продукту необходимой прочности и его наматывания на гильзы и патроны.

Подготовка пряжи к ткачеству.

По назначению вся потребляемая пряжа может быть разделена на основную и уточную пряжу.

Пряжа, поступающая из прядильного производства, проходит ряд подготовительных процессов.

Основную пряжу в початках перематывают в мотальном отделе на мотальных машинах на мотальные паковки, удобные для последующего процесса — снования. В процессе перематывания из пряжи удаляют прядильные пороки шишки, утолщения.

Далее пряжа направляется на снование. В процессе снования на сновальных машинах на паковку — сновальный вал навивается определенное число нитей установленной длины.

Затем основную пряжу подвергают шлихтованию. В процессе шлихтования пряжу пропитывают специальным клеящим составом, называемым шлихтой, в результате чего нити основы становятся более прочными, гладкими и стойкими к истирающим воздействиям. Одновременно, при шлихтовании нити с нескольких сновательных валов объединяют и навивают на ткацкий навой.

На пневмомеханических прядильных машинах осуществляются следующие операции:

— питание лентой;

— разделение непрерывного потока на отдельные волокна дискретизация;

— сгущение и выравнивание волокнистого потока;

— кручение со свободным концом;

— наматывание пряжи.

На прядильных машинах выделяются угары, которые все возвращаются на переработку, кроме подмети грязной в количестве 0,05-0,08%.

На ткацком станке вырыбатывается ткань определенного переплетения, плотности и ширины.

В ткацком цехе основной вид отхода — подметь грязная.

В ткацком цехе на станках вырабатывается ткань путем перекрещивания основных и уточных нитей. Это суровая ткань, которая поступает в приемно-контрольный участок, где ткань перемеривается и разбраковывается.

Затем ткань пакуют в кипы и отправляют потребителю.
2.2 Экологические аспекты очистки сточных вод
2.2.1 Характеристика сточных вод хлопчатобумажного комбината

В состав хлопчатобумажного комбината входят прядильные, ткацкие и отделочные производства.

На хлопчатобумажном комбинате вода расходуется на технологические нужды в отделочных фабриках, в шлихтовальных отделах ткацких фабрик, а также в цехах крашения и мерсеризации; на расходку аппаратов при ведении процесса под давлением и при температурах, превышающих 1000С; на нужды вентиляции, доувлажнения воздуха в цехах, испарение в кондиционерах и вентиляционных камерах, промывку поддонов кондиционеров; на нужды котельной, подпитку систем кондиционирования воздуха и охлаждение оборудования, на собственные нужды станций водоподготовки и др.
2.2.2 Расчёт ПДС загрязнений производственных сточных вод

С целью достижения величины ПДС, обеспечения надёжной работы городских очистных сооружений и сетей канализации были разработаны «Условия приёма сточных вод промышленных предприятий в городскую канализационную сеть», которые определяют порядок пользования промышленных предприятий услугами городского канализации, регламентируют допустимые величины показателей состава сточных вод, поступающих в городскую канализацию и затем на городские очистные сооружения.

В водоотводящие сети населённых мест могут быть приняты производственные сточные воды, которые не вызывают нарушения в работе водоотводящих сетей и сооружений, обеспечивают безопасность их эксплуатации и могут вместе со сточными водами населённых пунктов в соответствии с требованиями «Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами».

Сброс производственных сточных вод в городские канализационные сети населённых мест должен осуществляться самостоятельными выпусками с обязательным устройством смотрового колодца, размещаемого за пределами предприятия.

Промышленные предприятия несут ответственность за нарушение установленных правил приёма, повлёкшие сброс в водные объекты недостаточно очищенных сточных вод, а также аварии или несчастные случаи из-за сброса производственных сточных вод, реагентов и других материалов, используемых в технологическом процессе промышленного комплекса.

К производственным сточным водам предприятий, сбрасываемых в городскую канализационную сеть города Камышина и направляемых на городские очистные сооружения, предъявляются следующие требования (см. табл. 2.1)

ПДС и сброс загрязнений от предприятия рассчитываются по формуле:
ПДС=Q*ПДК кг/сут (2.1)

М=Q*Сikкг/сут (2.2)
где Q— объем сточных вод, сбрасываемых предприятием, м3/сут;

Сik— концетрация i-того вещества в сточных водах предприятия, мг/л.

Рассчитаем ПДС загрязнений для хлопкоперерабатывающего предприятия, где наблюдается повышение ПДК по отдельным показателям.


Таблица 2.1 — Предельно допустимые концентрации загрязнений производственных сточных вод.



2.2.3 Определение концентраций загрязнений смешанного стока

Определение концентраций загрязнений общего потока сточных вод от промышленных предприятий.

Все рассмотренные сточные воды от предприятия с нижеприведёнными показателями загрязнений поступают в городскую сеть водоотведения, в результате чего вобщем потоке от всех производств на городские очистные сооружения поступает следующееколичество загрязнений
<img width=«113» height=«51» src=«ref-1_905463617-341.coolpic» v:shapes="_x0000_i1038"> , мг/л(2.3)
где Сi— концентрация i-го вещества, поступающего в общем потоке сточных вод от промышленных предприятий на городские очистные сооружения, мг/л;

Сnik– концентрация i-го вещества в сточных водах предприятия, мг/л;

Qnik— сточных вод, сбрасываемых предприятием, м3/сут;

∑Qnik— суммарный объём сточных вод, поступающих от всех предприятий города, м3/сут.

Определение концентраций загрязнений бытовых сточных вод

По норме загрязнений и норме водоотведения рассчитываем концентрацию бытовых сточных вод по отдельным показателям, по формуле:
<img width=«108» height=«41» src=«ref-1_905463958-251.coolpic» v:shapes="_x0000_i1039">, мг/л (2.4)
где Сб.с.в. –концентрация загрязнений, мг/л;

а – норма загрязнений, г/чел. сут;

n– норма водоотведения, л/чел. сут.

Результаты расчёта сводим в таблицу 2.2 .
Таблица 2.2– Результаты расчета концентраций загрязнений бытовых сточных вод

Показатели

Норма загрязнений а,

г/чел.сут

Норма водоотведения

n, л/чел.сут

Концентрация загрязнения

Сб.с.в., мг/л

1

2

3

4

Взвешенные вещества

65

350

185,71

БПК

75

350

214,26

Азот аммонийный

8

350

22,86

Фосфаты (Р2О5)

3,3

350

9,43

1

2

3

4

Фосфаты (Р2О5)

2,2

350

7,7

Фосфаты от м. веществ

1,6

350

4,57

Хлориды

9

350

25,71

ПАВ

2,5

350

7,14

Фосфор (Р2)

1,44

350

4,71



Определение концентраций загрязнений в смешанном стоке бытовых и производственных сточных вод (городские сточные воды).

Концентрация городских сточных вод рассчитывается как средневзвешенная величина по концентрациям бытовой и производственной составляющих
<img width=«193» height=«52» src=«ref-1_905464209-487.coolpic» v:shapes="_x0000_i1040"> , мг/л(2.5)
где Спр — концентрация производственных сточных вод, мг/л;

Qб,Qпр— расход бытовых и промышленных сточных вод соответственно, м3/сут.

Расчёты концентраций хозяйственно-бытового, промышленного и смешанного стоков сведены в таблицу 2.3.
Таблица 2.3 — Результаты расчета концентраций хозяйственно-бытового, промышленного и смешанного стоков.

Показатели

Норма загрязнений а,

г/чел.сут

Норма водоотведения

n, л/чел.сут

Концентрация загрязнения

Сб.с.в., мг/л

1

2

3

4

Взвешенные вещества

185,71

35,83

131,96

Сухой осадок

-

436,16

-

1

2

3

4

БПКполн.

214,29

64,93

160,73

ХПК

БПК:0,86

109,57

199,11

Азот аммонийный

22,86

3,29

15,84

Хлориды (Cl-)

25,17

65,69

40,05

Сульфаты

-

67,03

-

Фосфаты

7,7

0,03

4,95

Нефтепродукты

-

0,43

-

Жиры

-

1,2

-

СПАВ

7,14

0,13

4,63

Железо

-

0,33

-

Медь

-

0,0017

-

Цинк

-

0,0029

-

Кальций

-

0,02

-

Никель

-

0,001

-

Фосфаты от м. веществ

4,57

-

-

Фосфор (Р2)

4,14

0,02

2,64



Отношение величин БПКполн и ХПК характеризует способность примесей сточных к биохимическому окислению. Для бытовых сточных вод это отношение составляет 0,86.

Найдем СсменХПК:
<img width=«349» height=«45» src=«ref-1_905464696-757.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041">, мг/л (2.6)

<img width=«392» height=«44» src=«ref-1_905465453-816.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042">, мг/л
Совокупное рассмотрение показателей БПКполн., аммонийного азота и фосфора позволяет оценит достаточность биогенных элементов для процесса биологической очистки. В соответствии с (1, стр. 21) отношение БПКполн: N: Р должно соответствовать 100: 6: 1. Соотношение БПКполн.: N: Р в сточных водах проектируемого города равно 161:16:3 или, принимаемая БПКполн за 100, получим БПКполн: N: Р = 100: 10: 2. Следовательно, количество биогенных элементов в избытке, что характерно для городских сточных вод.

2.2.4 Очистка сточных вод хлопчатобумажного комбината

Проектируемые очистные сооружения предназначены для очистки стоков на предприятии от вредных веществ.

Необходимость локальной очистки сточных вод основана на ранее выполненных расчётах ПДС по отдельным видам загрязнений. Концентрации загрязняющих веществ на входе в очистные сооружения и на выходе из них приведены в табл. 2.4.

В технологических процессах электрохимической очистки использовано следующее оборудование:

— электрокоагуляторы;

— отстойники;

— песчаные фильтры.

Для задержания щепы и пуха, поступающих от прядильно-ткацких фабрик предусмотрены устройства по установлению щепы и пуха. Стоки от отделочной фабрики после устройства по улавливанию щепы и пуха по разгрузочному коллектору направляются в насосную станцию пиковых сбросов с последующей перекачкой непосредственно на запроектируемые сооружения электрохимической очистки с последующим отведением под остаточным напором для обработки в нейтрализаторе и последующим отведением через сеть хлопчатобумажного комбината (ХБК) в городской коллектор.

Сетью от прядильно-ткацких фабрик стоки направляются непосредственно в насосную станцию (в районе нейтрализатора) в грабельном отделении которой происходит улавливание щепы и пуха с дальнейшим прохождением их через нейтрализатор и отводом также через сеть ХБК в городской коллектор.

Проектом предусматривается также возможность очистки общего стока ХБК в сооружениях электрохимической очистки, поступающего в насосную станцию в районе нейтрализатора. В этом случае стоки после сооружений электрохимической очистки под остаточным напором направляются в нейтрализатор с последующим отводом через сети ХБК в городской коллектор.

В процессе очистки образуются следующие отходы:

— щепа и пух;

— осадок из отстойников;

— водород (в процессе коагуляции).

Уловленные щепа и пух вывозятся на полигон для захоронения.

Осадок из отстойников в виде нерастворимых гидроокисей направляется на установку тепловой обработки осадков сточных вод.

В технологических процессах обработки осадка использовано следующее оборудование:

— теплообменный аппарат;

— ректор подогрева осадка;

— уплотнитель осадка;

— вакуум фильтр.

Осадок из отстойников пропускают через теплообменник для предварительного нагревания. Затем осадок поступает на обработку в реактор, куда одновременно подаётся пар от источника теплоснабжения. Обработанный осадок из реактора проходит через теплообменник в уплотнитель осадка. Уплотнённый осадок подаётся в накопитель осадка и насосной станцией направляется на обезвоживание, которое производится на вакуум-фильтре. Кек, снимаемый с вакуум-фильтра подаётся в бункер и вывозится на полигон для захоронения.

Вода, выделившаяся в процессе уплотнения, отводится на фильтры. Из реактора образующиеся газы отводятся в систему газоудаления.

Расчёт электрокоагуляционной установки для очистки сточных вод от меди и ионов других тяжёлых металлов.

Принимаем девять электрокоагуляторов производительностью 50 м3/час каждый согласно п. 6.329. /I, с. 54./.

Суммарная концентрация ионов цинка и хрома (VI) менее 50 % концентрации меди, следовательно величину тока определяем по формуле:
Iсuг=qw *Сеn*qсuг, A(2.7)
где qw-производительность аппарата, м3 /ч;

Сеn— исходная концентрация меди, по табл. 2.15.;

qсuг— удельный расход электричества, необходимый для удаления сточных вод
1 ч мед, qсuг= 3 А*ч/г, согласно п. 6.332. /I, с. 54./.

Iсuг=50*6.96*3=1044 A
Общую поверхность анодов определяем по формуле
fpl= Iсuг/ ian, м2(2.8)
где ian— анодная плотность тока, ian=150 А/м2, согласно п. 6.334. 11, с. 54./.
fpl=1044/150=6,96 м2
Определяем площадь поверхности одного электрода
f\pl= bр1* hр1, м2(2.9)
где bр1— ширина электродной пластины, bр1= 0,6 м, по табл. /2, с. 200/;

hр1— рабочая высота электродной пластины, hр1= 0,8 м, по /2, с. 200/.
f\pl=0.6*0.8=0.48 м2
Общее необходимое число электродных пластин определим по формуле
Nрl=2*fpl/f\pl=29 шт (2.10)

Npl=2*6,96/0,48=29 шт
Определим рабочий объём электрокоагулятора
Wek=fpl*b*Npl,м3(2.11)


где b— расстояние между соседними электродами, b= 0,01 м, п. 6.332. /1, с. 54./.
Wek=6,96*0,01*29=2,02 м3
Продолжительность обработки сточных вод определим по формуле
t= Wek/qw, ч (2.12)

t=2,02/50=0,04 ч=146 с
Определим расход металлического железа для обработки сточных вод
QFe=QW*Сеn*qFe/(1000*Kek), кг/сут(2.13)
где qFe— удельный расход металлического железа, для удаления 1 г меди,

qFe= 3 г, согласно п. 6.332. 1\, с. 54./;

Kek-коэффициент использования материала электродов в зависимости от толщины электродных пластин, Kek=0,8, согласно п. 6.337. /I, с. 54./;

QW— расход сточных вод, м3/сут
QFe=10800*6,96*3/(1000*0,8)=281,88 кг/сут
Расчёт горизонтального отстойника

Расчёт отстойника выполняется по методу А. И. Жукова. Расчётная схема приведена на рис. 2.2.


<img width=«373» height=«164» src=«ref-1_905466269-7758.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043">

Рисунок 2.2- Расчетная схема отстойника
Рассчитаем горизонтальные отстойники для очистки производственных сточных вод Q=9000 м3/сут; коэффициент часовой неравномерности К=1,2; начальная концентрация взвешенных веществ С1=1570 мг/л; конечная концентрация сточных вод должна быть С2 = 300 мг/л.

Скорость осаждения взвешенных веществ в состоянии покоя характеризуется рис. 2.23. /5, с. 60/. Влажность выпавшего осадка 90 %, плотность его ρ =1,02 т/м3.

Расчётный расход на отстойниках определяем по формуле
qmax.c.=Q*K/(24*3600), м3/с (2.14)

qmax.c.=9000*1,2/(24*3600)=0,125 м3/с
Принимаем 3 отстойника. Тогда расход на каждый отстойник составит
q= qmax.c/n,м3/с (2.15)
где n— количество отстойников, шт.
q=0,125/3=0,042 м3/с
Требуемый эффект осветления воды определяем по формуле
Э=(С1 — С2 )*100/ С1, % (2.16)

Э=(1570-300)*100/1570=81 %
Для получения такого эффекта условная гидравлическая крупность взвешенных частиц определяется по рис. 2.23. /5, с. 60/; u≥0,33 мм/с.

Принимаем глубину проточной части отстойника Н1 == 2 м, а vср.=0,5 мм/с.

При распределении воды в начале сооружения и сборе ее в конце сооружения с помощью водослива hо= 0,25 м, α = 30°.

Определим длину участка l1, на котором высота активного слоя в отстойнике достигнет расчётной глубины Н1 = 2 м.
hср.= Н1+ hо/2,15, м(2.17)

hср.=2+0,25/2,15=1,05 м
Средняя скорость потока на участке
<img width=«85» height=«49» src=«ref-1_905474027-257.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044">, мм/с (2.18)

v1=5*2/1,05=9,5 мм/с
При этом k=0,16 согласно рис. 2.24. /5, с. 60/, ω = 0,04 согласно рис. 2.24. /5,c.60/, а
<img width=«115» height=«47» src=«ref-1_905474284-351.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045"> , м (2.19)

<img width=«160» height=«45» src=«ref-1_905474635-441.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046"> м
Продолжительность протекания воды на участке определяем по формуле

t1=l1/v1,ч (2.20)

t1=8,02*1000/9,5=844 с=0,23 ч
За это время наименьшая оседающая частица пройдёт путь
h1= t1*(u-ω) (2.21)

h1=844*(0,33-0,04)= 244,8 мм3=0,24 м
При vср.=5 мм/с, ω = 0,01 оставшуюся часть глубины отстойника частица пройдёт за время
t2=(Н1— h1)/( u-ω) (2.22)

t2=(2000-244,8)/(0,33-0,01)=5485 с=1,52 ч
За это время частица переместится по горизонтали на расстояние
l2= t2*vср.,м (2.23)

l2=5485*0,005=27,4 м
Длина участка сужения потока определяется по формуле
l3=Н1/tgα=Н1/tg30,м (2.24)

l3=2/0,577=3,47 м
Определим общую длину отстойника
L=l+ l1+ l2+ l3+ l4 , м (2.25)

L=0,7+8,2+27,4+3,47+0,5=40,9 м
Ширину отстойника определяем по формуле

В=q/( Н1* v), м(2.26)

В=0,042/(2*0,005)=4,2 м
Определим массу уловленного отстойником за сутки осадка
<img width=«128» height=«43» src=«ref-1_905475076-380.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047"> , т/сут (2.27)

С1сух=1570*0,81*1,2*9000/(1000*1000)=13,73 т/сут
Определим объём выпавшего осадка
<img width=«135» height=«48» src=«ref-1_905475456-406.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048">, м3/сут (2.28)

Vос=100*13,73/((100-90)*1,02)=134,6 м3/сут
Для накопления осадка в начале сооружения проектируем бункер в виде перевёрнутой усечённой пирамиды, верхнее основание которой 4 х2,5 м, а нижнее 1,0 х0,5 м. Высота пирамиды 2,5 м.

Определим объём бункера одного отделения
<img width=«204» height=«41» src=«ref-1_905475862-441.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049">, м3(2.29)
где    h— высота пирамиды, м;

S1— площадь верхнего основания усечённой пирамиды, м2;

S2— площадь нижнего основания пирамиды, м2
<img width=«325» height=«41» src=«ref-1_905476303-600.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050"> м3
В основании отстойника также предусматриваем ёмкость для накопления осадка. Высота её в конце сооружения равна 0,2 м. При уклоне днища i=0,003 высоту её в начале сооружения определяем по формуле
h=0,2+L*0,003, м (2.30)

h=0,2+40,9*0,003=0,32 м
Определим объём осадочной части в основании одного отстойника
Vосн=В* L*( h+0,2)/3, м3(2.31)

Vосн=4,2*40,9*0,52/3=29,8 м3
Общий объём осадочных частей трёх отстойников
Voc.=( Vб+ Vосн)*n, м3(2.32)

Voc.=(10,6+29,8)*3=121,2 м3
Осадочные части отстойника будут заполняться осадком за
121,2/134,6=0,9≈1 сутки
Осадок выгружается 1 раз в сутки и удаляется из бункера с помощью насосов.

Расчёт фильтров

Рассчитаем песчаные фильтры для доочистки сточных вод на максимальную производительность с учетом 30 % воды выделившейся при уплотнении осадка от его первоначального объёма.
Qmax.сут=10800+40,38=10840,38 м3/сут
Проектируем однослойные песчаные фильтры с восходящим потоком воды.

Определим суммарную площадь фильтров по формуле
Fф=<img width=«279» height=«49» src=«ref-1_905476903-672.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051">, м2(2.33)
где Т — продолжительность фильтроцикла, Т = 24 ч;

vф— скорость фильтрования, vф=11 м/ч, по табл. 2.4. /5, с. 39./;

n— количество промывок каждого фильтра, п=1;

m— коэффициент учитывающий расход воды на промывку, m= 0,005;

W1, W2 -интенсивность подачи воды и промывки;W1= 4л/с*м2,

W2= 6л/с*м2, по табл. 2.4. /5, с. 39/;

t1, t2-продолжительность водовоздушной промывки и промывки водой;

t1= 10 мин =0,17 ч, t2 =8 мин = 0,13 ч, по табл. 2.4. /5, с. 39/;

t3— продолжительность простоя из-за промывки, по табл. 15, с. 39/, t3— 0.33 ч.
Fф=<img width=«340» height=«44» src=«ref-1_905477575-796.coolpic» v:shapes="_x0000_i1052">м2
Конструктивно принимаем 6 фильтров, тогда площадь одного фильтра определим по формуле
F1= Fф/ N, м2<img width=«12» height=«23» src=«ref-1_905478371-73.coolpic» v:shapes="_x0000_i1053"> (2.34)
где N — количество фильтров, шт
F1=42,7/6=7,12 м2


Принимаем фильтр размером в плане 2,8 х 2,6 м, тогда F1= 7,28 м.

Принимаем число фильтров, находящихся в ремонте, Np= 1. Тогда скорость фильтрования при форсированном режиме
vф.ф.=<img width=«47» height=«44» src=«ref-1_905478444-204.coolpic» v:shapes="_x0000_i1054">, м/с(2.35)

vф.ф.=<img width=«80» height=«41» src=«ref-1_905478648-240.coolpic» v:shapes="_x0000_i1055">м/с
Эта скорость не превышает скорости, допускаемой при форсированном режиме работы фильтров по табл. 2.4. /5, с. 39./.

Рассчитаем распределительную систему фильтра.

Определим количество промывной воды, необходимой для одного фильтра при W2= 6л/с*м2
qпр= F1*W2, л/с(2.36)

qпр=7,28*6=43,68 л/с
При qпр=43,68 л/с, dкол.= 250 мм, vкол=1 м/с. Принимаем расстояние между ответвлениями распределительной системы m= 0,3 м.

Определим площадь дна фильтра, приходящаяся на каждое ответвление (при наружном dкол.= 270 мм)
fотв.= <img width=«139» height=«41» src=«ref-1_905478888-344.coolpic» v:shapes="_x0000_i1056"> м2
Определим расход промывной воды, поступающей через одно ответвление
qотв.=fотв.*W2, л/с (2.37)

qотв.=0,38*6=2,28 л/с

Принимаем dотв=50 мм, v =1,2 м/с.

Рассчитаем напор промывной воды для обеспечения 95 %-ной равномерности промывки фильтра по формуле
H=<img width=«168» height=«48» src=«ref-1_905479232-415.coolpic» v:shapes="_x0000_i1057">, м(2.38)
где hо— высота загрузки фильтра песком, hо = 1,5 м, по табл. 2.4. 15, с. 39./.
H=<img width=«185» height=«47» src=«ref-1_905479647-439.coolpic» v:shapes="_x0000_i1058">м
Расход промывной воды, вытекающей через отверстия в распределительной системе, находим по формуле
qпр=μ∑f<img width=«55» height=«28» src=«ref-1_905480086-181.coolpic» v:shapes="_x0000_i1059">, м3/с (2.39)
где μ — коэффициент расхода, μ = 0,62;

∑fо~ общая площадь отверстий, м2.

Из этой формулы определяем общую площадь отверстий
∑fо= <img width=«96» height=«51» src=«ref-1_905480267-289.coolpic» v:shapes="_x0000_i1060">, м2(2.40)

∑fо= <img width=«175» height=«47» src=«ref-1_905480556-482.coolpic» v:shapes="_x0000_i1061"> м2
При d=10 мм площадь отверстия fо = 0,78 см2 .

Определим общее количество отверстий


n=<img width=«29» height=«47» src=«ref-1_905481038-163.coolpic» v:shapes="_x0000_i1062">, шт(2.41)

n= 65/0.78=84 шт
Общее число ответвлений на каждом фильтре (2,6: 0,3) • 2 ≈ 18 шт.

Число отверстий приходящиеся на каждое ответвление 84: 18 ≈ 5 отв.

Длина каждого ответвления lотв. =(2.8 — 0,27): 2 =1,27 м.

Расстояние между отверстиями lо= 1отв.: 5 = 1,27: 5 = 0,25 м.

Принимаем два желоба с треугольным основанием.

Расстояние между желобами составит 2,8: 2 = 1,4 м, а расход промывной воды, приходящейся на один желоб составит qж=qпр: 2 = 43,68: 2 = 21,84 л/с. Принимаем ширину желоба В = 0,25 м.

Определим площадь поперечного сечения желоба в местеего примыкания по формуле Д. М. Минца
f=<img width=«99» height=«52» src=«ref-1_905481201-322.coolpic» v:shapes="_x0000_i1063">, м2(2.42)

f=<img width=«200» height=«51» src=«ref-1_905481523-541.coolpic» v:shapes="_x0000_i1064">м2
Конструктивно принимаем размеры желоба, показанные на рис. 2.3.
<img width=«186» height=«145» src=«ref-1_905482064-3271.coolpic» v:shapes="_x0000_i1065">

Рисунок 2.3
Определим высоту кромки над уровнем загрузки

∆ hж=<img width=«71» height=«43» src=«ref-1_905485335-241.coolpic» v:shapes="_x0000_i1066">, м(2.43)
где 1 — относительное расширение фильтрующей загрузки, 1 = 25 %
∆ hж=<img width=«125» height=«41» src=«ref-1_905485576-331.coolpic» v:shapes="_x0000_i1067">м
С учётом толщины днища общая высота желоба 0,2 + 0,04 == 0,24 м. Следовательно, расстояние от низа желоба до верха загрузки фильтра будет равно 0,68-0,24=0,44 м.

Расчёт усреднителя-нейтрализатора

Рассчитаем многокорридорный усреднитель — нейтрализатор на расход
Qmax.ч.=10840,38/24=451,68 м3/ч
Определим объём усреднителя — нейтрализатора по формуле
V=<img width=«56» height=«43» src=«ref-1_905485907-198.coolpic» v:shapes="_x0000_i1068">,м3(2.44)
где    Q— расход сточных вод, м /ч;

t3— длительность залпового сброса, t3= 8ч;

К — коэффициент усреднения
К=<img width=«75» height=«49» src=«ref-1_905486105-278.coolpic» v:shapes="_x0000_i1069">(2.45)
где Сmax— максимальная концентрация загрязнений в залповом сбросе,

Сmax=120,3 г/м3, по табл. 2.14.;

Сср — средняя концентрация загрязнений в стоке. Сср = 50 г/м3, по экспериментальным данным;

Сдоп — концентрация загрязнений в стоке, допустимая к сбросу в городскую сеть, Сдоп=100г/м3
К=<img width=«112» height=«41» src=«ref-1_905486383-326.coolpic» v:shapes="_x0000_i1070">

V=<img width=«160» height=«41» src=«ref-1_905486709-385.coolpic» v:shapes="_x0000_i1071">м3
Проектируем прямоугольный усреднитель-нейтрализагор, состоящий из двух отделений глубиной Н = 3 м.

Определим площадь каждого ответвления по формуле
F=<img width=«39» height=«41» src=«ref-1_905487094-163.coolpic» v:shapes="_x0000_i1072">, м2(2.46)
где n— количество отделений, шт.
F=<img width=«103» height=«41» src=«ref-1_905487257-293.coolpic» v:shapes="_x0000_i1073">м2
При ширине каждого отделения В == 20 м длина их будет

 L= F/ В, м (2.47)

L=424.6/20=21.23 м

Расчёт установки тепловой обработки осадков сточных вод

Расчётный расход осадка равен 5,61 м3/ч при исходной влажности сырого осадка 90 %. Объём приёмного резервуара принимаем равным 9 м3 из учёта 1,5 ч хранения осадка.

Для теплового расчёта теплообменного аппарата принимаем следующие параметры:

 Т1= 200 °С — температура теплоносителя на входе в теплообменник;

t1= 12 °С — температура осадка на входе в теплообменник;

t2= 150 °С — температура осадков на выходе из теплообменников;

р = 1,8 мПа -рабочее давление в теплообменнике.

Принимаем противоточную схему движения греющего и нагревающего осадка — труба к трубе dвн=80 мм, dнар=150 мм.

Определим площадь поверхности нагрева теплообменного аппарата по формуле
F=<img width=«51» height=«47» src=«ref-1_905487550-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1074">, м2(2.48)
где Q— производительность аппарата, Дж/ч

k— коэффициент теплоотдачи, Дж/ч*м2;

∆tср— средняя разность температур греющего и нагревающего осадка, град.
Q= с• G• (t1– t2) (2.49)
где с — теплоёмкость осадка, с=4,2 кДж/кг*К;

Q= 5610 л — количество подогреваемого осадка в 1 ч.
Q= 4,2 • 5610 • (150 — 12) =3,25 • 106 кДж

<img width=«175» height=«72» src=«ref-1_905487752-557.coolpic» v:shapes="_x0000_i1075"> (2.50)

<img width=«193» height=«63» src=«ref-1_905488309-630.coolpic» v:shapes="_x0000_i1076">
Принимаем k= 2100 кДж/м2*К, тогда


F=<img width=«108» height=«44» src=«ref-1_905488939-338.coolpic» v:shapes="_x0000_i1077">м2
Длина секции составляет 4 м, при этом площадь поверхности нагрева одной секции равна 1,12 м2. Число труб n= 35,2: 1,12 = 32.

Рабочий объём реактора, при продолжительности обработки осадка 1,5 ч равен 8,42 м3. К установке принимаем два реактора КОСП — 1СО (один рабочий и один резервный) диаметром 1400 мм, рабочим объёмом 10 м3 и рабочим давлением 1,8 МПа материал реактора ~ сталь марки 20, см. /5, с. 241./.

Уплотнение осадка производится в течение 3 часов. При этом выделяется 30% воды от первоначального объёма осадка.

Определим рабочий объём уплотнителя
у=5,61*3=16,83м3
Принимаем диаметр уплотнителя 2,5 м, площадь зеркала воды 4,9 м, рабочую глубину 3,4 м.

На вакуум-фильтр осадок подают с помощью плунжерного насоса по трубороводу d= 150 мм. Расчётный расход уплотнённого осадка, подаваемого на один вакуум-фильтр, Qрасч=2,81 м3/ч при влажности его 88 %. Период работы вакуум-фильтра 16 ч в сутки. На основании экспериментальных данных рекомендуется применять к установке два вакуум— фильтра БОУ-5-1,75.
    продолжение
--PAGE_BREAK--