Категории: ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Локальные очистные сооружения производственных сточных вод.Локальные очистные сооружения производственных сточных вод. Расчет усреднителя
Рекомендовано учебно-методическим советом ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова» для использования в учебном процессе в качестве методических указаний к выполнению курсовой работы для студентов обучающихся по специальности 270112.65 «Водоснабжение и водоотведение», направления 270100.62 «Строительство» областей «Водоснабжение и водоотведение» и направления 270800.68 «Строительство» программы «Водоснабжение городов и промышленных предприятий» всех форм обучения при изучении дисциплин «Водоотводящие системы промышленных предприятий» и «Водоотведение промышленных предприятий»
УДК 628 3 Я47
Рецензент – главный инженер МУП «Ижводоканал» Катаев В.В.
Ó Яковлева Т. В., 2013 СОДЕРЖАНИЕ
Курсовой проект «Локальные очистные сооружения производственных сточных вод. Расчет усреднителя» выполняется студентами III курсаспециальности 270112.65 «Водоснабжение и водоотведение», направления 270100.62 «Строительство», областей «Водоснабжение и водоотведение» и направление 270800.68 «Строительство», программа «Водоснабжение городов и промышленных предприятий» всех форм обучения после изучения дисциплин « Очистка сточных вод»,«Трубы и их соединения», «Насосные и воздуходувные станции». Данные методические указания содержат краткие рекомендации к расчету усреднителя, а также список литературы, необходимой для изучения дисциплины «Водоотводящие системы промышленных предприятий», «Водоотведение промышленных предприятий» и выполнения курсового проекта. Пример расчета усреднителя для очистки производственных сточных вод [12].
УСРЕДНИТЕЛИ Объем и химический состав сточных вод многих промышленных предприятий в течение времени изменяется. Для обеспечения бесперебойной работы очистных сооружений сточные воды направляются в усреднитель, где происходит выравнивание концентраций и расходов. Поступление на очистные сооружения производственных сточных вод с постоянным расходом и усредненной концентрацией загрязнений создает ряд преимуществ – повышение эффективности как механической, так и последующей физико-химической и биологической очистки сточных вод. В результате этого достигаются более высокие качественные показатели очищенной воды. Существенное уменьшение объема очистных сооружений и стоимость очистки достигается с помощью усреднения расхода сточных вод и концентраций загрязнителей. Усреднение позволяет рассчитывать все последующие сооружения технологической цепочки не на максимальные, а на некоторые средние значения параметров стока. Резервуары – усреднители могут располагаться на основном канале сточных вод после отстойников; в этом случае все сточные воды проходят через усреднитель. Иногда усреднители устанавливают на обводных линиях параллельно основному технологическому каналу и отводят в них лишь избыточный (сверх расчетный) расход сточных вод. В обоих случаях применением системы регулирования достигается снижение расчетных расходов сточных вод до среднесуточного уровня. Число секций усреднителя необходимо принимать не менее двух, причем обе рабочие. При наличии в сточных водах взвешенных веществ следует предусматривать мероприятия по предотвращения осаждения их в усреднителе. Усреднители в основном проектируются в составе локальных станций очистки промышленных стоков. Тип усреднителя (барботажный, с механическим перемешиванием, многоканальный) следует выбирать с учетом характера колебаний концентраций загрязняющих веществ, а также вида и количества взвешенных веществ. Различаются три вида не стационарности потока (рис. 1): – залповые сбросы высококонцентрированных сточных вод; – циклические колебания; – произвольный (случайный) характер колебаний. Рис. 1. Динамика состава сточной воды при различных характерах не стационарности: а – залповый сброс; б – циклические колебания; Сmax – максимальная концентрация загрязнений в стоке, мг/л; Сmid – средняя концентрация загрязнений в стоке, мг/л; Сadm – концентрация, допустимая по условию работы последующих сооружений, мг/л.; tz – длительность залпового сброса, ч.; tcir – период цикла колебаний, ч.
Расчет объема усреднителя проводится в зависимости от требований к расходу и концентрации загрязнителей на выходе из усреднителя, а также характера колебания потока.
Многоканальные усреднители Многоканальные усреднители применяются для выравнивания залповых сбросов сточных вод с содержанием взвешенных веществ гидравлической крупностью до 5 мм/с при концентрации до 500 мг/л [5]. Усреднение в таких устройствах происходит путем распределения потока воды, который делится на несколько струй, протекающих по коридорам усреднителя. Коридоры имеют разную длину (или ширину), поэтому в сборном лотке смешиваются струи воды с различной концентрацией загрязнителей, поступивших в усреднитель в разное время. На рис. 2 представлены два вида многоканальных усреднителей – прямоугольный и круглый. Рис. 2. Многоканальные усреднители с различной длиной каналов: а – прямоугольный; б – круглый: 1 – канал подачи воды; 2 – распределительный лоток; 3 – сборный лоток; 4 – глухая перегородка; 5 – канал отвода воды Несколько другой принцип усреднителя – использования различной ширины каналов – положен в основу конструкции усреднителя, представленной на рис. 3. Распределение сточных вод по каналам осуществляется через донные выпуски расчетного диаметра. Для дорегулирования расходов воды по каналам в стенке распределительного лотка устраивают прямоугольные водосливы с шиберами. Рис. 3. Многоканальный усреднитель с распределением воды по каналам разной ширины: 1 – приемная камера; 2 – распределительный лоток; 3 – донные выпуски и боковой водослив с шибером; 4 – каналы; 5 – камера усредненных стоков; 6 – аккумулирующая емкость.
Перемешиванием Такие усреднители применяют для усреднения состава сточных вод с содержанием взвешенных веществ свыше 500 мг/л при любом режиме их поступления [5]. Усреднители оборудуются отстойной зоны. Однако в настоящее время конструкция отечественных усреднителей такого типа не отработана. РАСЧЕТ УСРЕДНИТЕЛЕЙ По таблице 1 в зависимости от характера колебаний концентраций загрязняющих веществ, вида и количества взвешенных веществ выбирается конструктивный тип усреднителя.
Таблица 1. Область применения усреднителей различных типов Разной ширины 1. Принимается глубина усреднителя Н (в пределах 3 м), количество секций n (не менее двух) и по формуле (7) определяется площадь каждой секции усреднителя F. 2. Из конструктивных соображений принимается ширина секции усреднителя В, м, и по формуле (8) определяется длина усреднителя L, м. 3. Назначается количество каналов в одной секции ncan, которое должно быть не меньше трех. Рассчитывается ширина каждого i-того канала b;
Ширина одного канала должна быть в пределах 1–6 м. 4. Определяется расход воды в каждом i-том канале усреднителя qi
где qmax – максимальный расход сточных вод, м3/ч 5. Рассчитывается площадь поперечного сечения распределительного лотка в одной секции усреднителя ω:
где v – скорость течения в лотке, которая должна быть не менее 0,4 м/с. Подбирают размеры лотка прямоугольного сечения – ширина b0 и глубина h0. м 6. Находится площадь донного ωdi и бокового ωbi отверстия в распределительном лотке для каждого канала.
где μ – коэффициент расхода отверстия, равный для донного цилидрического отверстия μ = 0,8 для бокового прямоугольного отверстия μ = 0,7; ho – глубина воды в распределительном лотке усреднителя, м. По рассчитанным площадям определяются диаметры и размеры донных и боковых отверстий в распределительном лотке.
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА УСРЕДНИТЕЛЕЙ Пример 1 Исходные данные: Расход производственных сточных вод равен Содержание взвешенных веществ в стоке Сen = 100 мг/л с гидравлической крупностью u = 9 мм/с. Задание. Выбрать тип усреднителей, рассчитать объем и конструктивные параметры. Расчет.По таблице 1 выбирается барботажный тип усреднителя. По формуле (1) находят требуемый коэффициент усреднения: По формуле (5) расчитываем объем усреднителей (при Каv до 5): Принимаем глубину усреднителя Н = 3 м, количество секций n = 4, затем по формуле (15) находят площадь каждой секции усреднителя: Назначают ширину секции В = 12 м и по формуле (16) рассчитывают длину секции усреднителя:
Принимают длину секции L =16 м. По формуле 17 определяют скорость продольного движения воды:
Рассчитанная скорость меньше максимального значения (0,0025 м/с). Проектируют трубы-барботеры на глубине Нb = 2,9 м – два пристроенных барботера на расстоянии от стены усреднителя Вb = 3 м и один промежуточный барботер, расположенный по оси секции. Принимают интенсивность барботирования для пристенных барботеров qair = 12 м3/(ч. м), для промежуточных барботеров q′air = 24 м3/(ч. м), и выбирают из табл.4 перфарированные трубы со следующими характеристиками: – пристенный барботер: диаметр трубы 63 мм, два ряда перфорационных отверстий диаметром 3 мм и шагом между ними 160 мм, один стояк для подвода воздуха, располагаемый посредине барботера; – промежуточный барботер: диаметр трубы 63 мм, два ряда перфорационных отверстий диаметром 3 мм и шагом между ними 80 мм, один стояк для подвода воздуха, располагаемый посередине барботера. По формуле 20 определяют общий расход воздуха для барботирования:
Пример 2 Исходные данные. Расход производственных сточных вод равен qw = 450 м3/ч, характер нестационарности – залповые сбросы длительностью tZ = 1,5 ч загрязнений с концентрацией Сmax = 620 мг/л. Средняя концентрация в стоке составляет Сmid = 180 мг/л, допустимая концентрация после усреднения должна быть Сadm = 250 мг/л. Содержание взвешенных веществ в стоке Сen = 350 мг/л с гидравлической крупностью u = 2,5 мм/с. Задание. Выбрать тип усреднителей, рассчитать объем и конструктивные параметры. Расчет. По таблице 1 выбираем тип усреднителя – многоканальный с каналами различной ширины. По формуле 1находят требуемый коэффициент усреднения:
По формуле (4) рассчитывают объем усреднителей:
Принимают глубину усреднителя Н = 2 м, количество секций n = 4, затем по формуле (15) находят площадь каждой секции усреднителя:
Назначаем ширину секции В = 12 м и по формуле (16) рассчитывают длину секции усреднителя:
Принимаем длину секции L = 23 м. Назначают количество каналов в каждой секции усреднителя ncan = 3. По формуле (21) рассчитывают ширину каждого i-того канала:
(i1 = 1 м, i2 = 2 м, i3 = 3 м) Тогда ширина первого канала составит b1 = 3,5 м, ширина второго b = 6 м, ширина третьего b = 2,5 м. По формуле 22 рассчитывают расходы воды в каждом i-том канале
Расход воды в первом канале составляет q1 = 87,0 м3/час, во втором q2 = 49,5 м3/час, в третьем q3 =12,0 м3/час. Принимаем скорость течения в распределительном лотке v = 0,4 м/с и по формуле 23 находим площадь поперечного сечения лотка:
Подбираем лоток шириной b0 = 0,3 м и глубиной h0 = 0,26 м. По формуле 24 рассчитываем площади и размеры боковых и донных отверстий в распределительном лотке, результаты заносим в таблицу 6. Таблица 6. Результаты расчетов по формуле 24
Пример 3 Исходные данные. Те же, как и в примере 2. Задание. Рассчитать конструктивные параметры многоканального усреднителя с различной длиной каналов (прямоугольной и круглой формы в плане.) Расчет. Из расчета примера 2 известен объем усреднителей: WZ = 2121,43 м3. Принимают количество секций n = 2, глубину усреднителя Н = 1,5 м, затем по формуле (15) находят площадь каждой секции усреднителя:
I вариант – прямоугольный в плане усреднитель. Назначают ширину секции В = 20 м и по формуле (16) рассчитывают длину секции усреднителя:
Принимают длину секции L = 36 м. Назначают количество каналов в каждой секции усреднителя nсаn = 5. По формуле (26) рассчитывают ширину одного канала:
2 вариант – круглый в плане усреднитель. По формуле (25) рассчитывают диаметр усреднителя:
Назначают количество каналов в каждой секции усреднителя
Пример 4 Исходные данные. Расход производственных сточных вод постоянный и равен qw = 530 м3/ч, характер нестационарности – произвольные колебания концентрации загрязнителя в сточной воде.
Таблица 7. Произвольные колебания концентраций загрязнителя в сточной воде
Допустимая концентрация после усреднения должна быть Сadm = 800 мг/л. Задание. Рассчитать объем усреднителей. Расчет.Превышение концентрации загрязнений над допустимым уровнем (800 мг/л) наблюдается в часы с 6 до 13 ч. Период усреднения равен 7 ч. Ориентировочный объем усреднителя равен суммарному притоку в эти часы: м3 Для дальнейших расчетов принимаем объем усреднителя Wes =3800 м3. По формуле (7) рассчитываем максимальный отрезок времени (шаг), через который будет рассчитываться концентрации загрязнителя на выходе:
( В этой формуле qmax = qw = 530 м3/ч.) Так как Δtst > 1 ч, принимаем шаг Δtst = 1 ч. Наибольшая концентрация (1580 мг/л) наблюдается в час 7-8, следовательно, начинаем расчет именно с этого часа. Предполагаем, что 8 ч в усредненной воде концентрация загрязнения будет равна допустимому значению – 800 мг/л. По формуле (8) рассчитываем приращение концентрации на выходе из усреднителя в следующий час:
По формуле (9) определяем концентрацию загрязнителя на выходе из усреднителя на 9 ч:
Аналогично рассчитываем приращение и концентрацию на выходе на 10 ч:
Результаты дальнейшего расчета показаны в табл.8
Таблица 8. Приращение концентраций на выходе из усреднителя
Как видно из этой таблицы, допустимой концентрации после трех суток достичь не удалось. Поэтому увеличиваем объем усреднителя до значения Wes = 4200 м2 и повторяем расчет в табл. 9
Таблица 9. Приращение концентраций на выходе из усреднителя, при увеличении объема
Допустимая концентрация на выходе из усреднителя была достигнута в 13 ч на третьи сутки, следовательно, расчетный объем ПРИМЕР 5 Исходные данные. Характер нестационарности производственных сточных вод – произвольные колебания концентрации загрязнения и расход воды (табл. 10). Допустимая концентрация после усреднения должна быть Задание. Рассчитать объем усреднителей.
Таблица 10. Производные колебания концентраций загрязнений и расхода производственных сточных вод
Расчет. По формуле (10) находят расход сточной жидкости после усреднения.
По формуле (11) рассчитывают поступление (расход) сточной воды в усреднитель по всем часам суток Δq и заносят результаты в табл.11 столбцы 4 и 5. Например, для часа 0-1 значение Δqi вычисляется так:
Так как значение отрицательно, заносим его в столбец 5 «Расход из емкости». Аналогично рассчитываем остальные строки в таблице 11. Таблица 11. Поступление сточных вод в усреднитель по часам суток
Принимаем за «час нулевого объема» конец интервала времени от 22 часов до 7 часов, т, час 6-7. Затем по формуле (12) последовательно, начиная с часа 6-7, рассчитываем остатки воды в емкости усреднителя ΔW. Результаты заносим в таблицу 11. Например, для часа 7-8 остаток воды ΔW8 рассчитывается:
По результатам расчета принимаем объем регулирующей емкости усреднителя, равный наибольшему значению остатка, который наблюдается в час 14-15: Wreg = 533,33 м3 Далее производят расчет объема, необходимого для усреднения концентрации загрязнений. Превышение концентраций загрязнений над допустимым уровнем (800 мг/л) наблюдается в часы с 6 до 13 ч. Период усреднения равен 7 часам. Ориентировочно объем усреднителя равен суммарному притоку в эти часы:
Для дальнейших расчетов принимается объем усреднителя Wes =1900 м3. По формуле (7) рассчитываем максимальный отрезок времени (шаг), через который будет рассчитываться концентрации загрязнителя на выходе:
(В этой формуле qmax = 310 м3/ч) Так как Δtst > 1 ч. принимаем шаг Δtst = 1 ч. Наибольшая концентрация (1580 мг/л) наблюдается в час 7-8, следовательно, начинаем расчет именно с этого часа. Предполагают, что в 8 ч в усредненной воде концентрации загрязнения будет равна допустимому значению – 800 мг/л. По формуле (8) рассчитывают приращение концентрации на выходе из усреднителя в следующий час:
По формуле (9) определяют концентрацию загрязнителя на выходе из усреднителя на 9 час:
Аналогично рассчитывают приращение и концентрацию на выходе на 10 ч:
Результаты дальнейшего расчета показаны в табл. 12
Таблица 12. Приращение концентраций на выходе из усреднителя
Как видно по таблице, допустимой концентрации после трех суток достичь не удалось. Поэтому увеличиваем объем усреднителя до значения Wes = 2100 м3 и повторяем расчет.(табл. 13) Допустимая концентрация на выходе из усреднителя была достигнута в 13 ч. на вторые сутки, следовательно, расчетный объем
Таблица 13. Приращение концентраций на выходе из усреднителя, при увеличении объема
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-06-09 lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда... |