Очищення суміші промислових і побутових стічних вод для спуску води до біологічних ставків

V_p – швидкість проходження води через решітку, м/с (0,5 1,0 м/с);

K₃ – коефіцієнт запасу, що враховує зменшення прозорів забрудненнями, що утримуються (при налипанні сміття на решітках), K₃ = 1,05.

2. Ширина всіх необхідних решіток, м:

Bр = S · (n – 1) + b · n = 0,01м · (16 – 1) + 0,012м · 13 = 0,306 м, де S – товщина стрижня решітки, м (0,008 0,01 м);

n – число прозорів;

3. Кількість решіток, що необхідно встановити:

Np = ,

де Bр – ширина всіх необхідних решіток;

В – ширина однієї решітки. Для Q = 0,22 м³/с B_p H: 1 1, м [1].

 

Відстійник-нафтовловлювач.

 

Виходячи з параметрів , які вказані в таблиці 2.3  для видалення грубо дисперсних речовин, а також колоїдних речовин (нафтопродукти, які можуть спливати на поверхню води)економічно вигідно використовувати відстійник-нафтовловлювач.

  Ефективність очищення стічних вод від нафтопродуктів в горизонтальних нафтовловлювачах складає 60-70%, а в багатополичних досягає 98%.

1. Площа поперечного перерізу горизонтального нафтовловлювача:

F = = 36, 67 м2,

де V – горизонтальна швидкість руху води у нафтовловлювача, м/с, V = 10 · U = 0,0006 · 10 = 0,006 м/с ;

U – швидкість спливання частинок, м/с, (0,0004 0,0006 м/с).

2. Довжина відстійної частини нафтовловлювача:

L = ,

де а – коефіцієнт, що враховує турбулентність і струменність потоку води в нафтовловлювачі, м ;

h – глибина шару води в нафтовловлювачі, м (1,2 1,5 м);

v-швидкість руху води,мм/с(4-6мм/с);

w₀-швидкість вспливання частин,мм/с(0,4-0,6 мм/с);

якщо  то а=1,65м;

якщо  то а=1, 5м.

3. Тривалість вспливання домішок:

де – швидкість вcпливання домішок,м/с.

4. Кількість осаду, який затримується за добу:

Goc.= = 0,15 м3/доб,

де С –концентрація грубо дисперсних домішок, г/м³;

α –ступінь утримання домішок, 75% = 0,75;

ρ_ос. – густина осаду, мг/дм³; ρ = 1,2 мг/дм³ = 1,2 г/м³;

z – вологість осаду; (80 95);

Q = 800 м³/ год = 19200 м³/ доб.

Імпеллерний флотатор

Флотатори імпеллерного типу застосовують для очищення стічних вод нафтових підприємств від нафти, нафтопродуктів і жирів.

1. Приймаємо флотаційну камеру квадратну в плані з довжиною сторони – b:

b = 6 · di, = 6 · 0,5 м = 3 м,

 

де d – діаметр імпеллера 0,5 м.

2. Робочий об’єм камери:

Vф.л. = b2 · hф = 32 · 2 = 18 м3,

де h_ф – робоча висота камери, 2м.

3. Число флотаційних камер:

Nф.л. = ,

де τ_ф – тривалість флотації, 1800 с;

k_а – коефіцієнт аерації, що показує, скільки об’ємів повітря розчинено в одному об’ємі води; k_а – 0,4.

          Розчинний бак для приготування  коагулянтів

Об’єм розчинного бака:

Vроз.б. = 4357,28м3,

де τ – час повного  циклу приготування розчину коагулянту (завантаження солі, розчинення, відстоювання чи фільтрування, перекачування і  очистка піддону), с; (10 12 год);

Д_к – доза коагулянту (безводного), кг/м³;

С_к – концентрація розчину коагулянту (розрахунок на безводний), долі од., (% мас.);(до 20%);

ρ_к – густина розчину коагулянту, кг/м³.

          Камера утворення пластівців

Часто при водо підготовці використовують камери утворення пластівців з перегородками – залізобетонні  прямокутні в плані резервуари із залізобетонними та дерев’яними перегородками. За рахунок наявності перегородок вода змінює напрям свого руху або у вертикальній, або у горизонтальній площині. Цим самим забезпечується як перемішування води, так і необхідний час перебування води у апараті.

1. Об’єм камери:

Vк.п.у. = Q · τ  = 0,22 · 1800 c = 396 м3 ,

де τ – час перебування води у камері утворення пластівців, с; τ = 1800 с.

2. Площа камери в плані (усіх комірок):

Fк.п.у. = 113,14 м2,

де Н_к.п.у. – висота камери, м; (3 3,5 м).

3. Площа однієї ячейки в камері:
4. = м²,

де U_кам-швидкість руху води в камері;(0,2-0,3).

Кількість комірок в камері:

Nк.п.у = 155 + 1рез.

Горизонтальний  відстійник

Звичайні горизонтальні відстійники - це прямокутні резервуари, стіни й дно яких бетонуються. Час відстоювання в них коливається від 2 до 8 годин. Глибина відстійників досягає 3-5 м. Вода в них рухається від однієї торцевої стінки до протилежної. Більші відстійники мають кілька секцій (вертикальних перегородок). Дно в таких відстійниках з ухилом, щоб у передній частині секції випадала найбільша частина осаду (це необхідно для поліпшення очищення). Вода надходить по вузькій трубі. Надходячи з вузького русла труби в широкий простір резервуара, вона настільки сповільнює свій рух (з 1 м до декількох міліметрів в 1 с), що майже наближається до стану спокою. У результаті зважені речовини під дією сили ваги осідають на дно відстійника у вигляді осаду.

5. Загальна площа відстоювання:

F = 488,89 м2,

де U_o  - гідравлічна крупність частинок води, що оброблена коагулянтами, м/с; (0,00035 0,00045 м/с).

6. Довжина відстійної частини:

L = = 128,57 м,

де V_ср. - середня лінійна швидкість руху води в проточній частині відстійника для води, обробленої коагулянтами, середньої мутності, в залежності від U₀, м/с; (0,006 0,008 м/с);

Н_ср. – глибина зони осадження, м; (2,5 3,5 м);

k – коефіцієнт, що залежить від співвідношення для горизонтального відстійника глибини до довжини; (0,3 0,5).

7. Ширина відстійника:

Вибираємо так, щоб виконувалось співвідношення: L:B = 12:8, тому:

В = = 85,71 м.

 

Розрахунок аеротенка

 

 

Час аерації  розраховуємо за формулою:

τ_а = (БПК_вих. – БПК_кін)/[a(1 - S)W],

де БПК_вих  =  250 мгО₂/дм³;

БПК_кін =  25 мгО₂/дм³;

а = 2 г/дм³ – доза активного мулу;

S = 0,3 – зольність активного мулу;

W = 85 – 100 мг(БПК)/(г*год) – средня питома швидкість окиснення на 1г беззольного мулу за 1 годину;

С_зв.вих. = 120 мг/дм³;

К_п  = 0,3 – 0,5  – коефіцієнт приросту активного мулу;

Q = 800 м³/год.

 Розрахуємо час аерації:

τ_а = (250 мгО₂/дм³– 25 мгО₂/дм³)/[ 2 г/дм³ *(1 – 0,3)*95] = 1,7год,

Ступінь рециркуляції активного ілу:

R = a/((1000/γ)-a) = 2/((1000/130)-2) = 0,351,

де γ = 130 см³/г – муловий індекс.

Об`єм аеротенка:

V_a = τ_а * (1 + R) * Q = 1,7 * (1 + 0,351) * 800 = 1837,36 м³.

Приріст активного мулу:

П = 0,8 * С_зв.вих. + К_п * БПК_вих = 0,8 * 120 мг/дм³ + 0,4 * 250 мгО₂/дм³ = 196мг/дм³.

 

3.3 Опис головних стадій очищення стічної води згідно з технологічною схемою

Проходження води крізь решітки

Перед забором води встановлюють спеціальні споруди - решітки, які призначені для утримування  мусора  і застереження подальшої поломки споруд.

Решітки- це металеві рами з натягнутими перегородками, на яких розтащовані стрижні. Вони повинні встановлюватись на всіх очисних станціях незалежно від способу подачі до них стічних вод – самопливом чи під напором від насосної станції. Прозори між стрижнями решіток повинні бути якомога меншими, щоб затримувати більшу кількість забруднень.

Очищення решіток від  затриманих забруднень найчастіше здійснюється вручну. При великій кількості сміття, що затримується на решітках, необхідно встановлювати решітки з механізованим очищенням.

Зняте з решіток сміття подається на дробарку, де подрібнюється, а очищена вода проходить наступні стадії очистки.

Очищення води у нафтовловлювачі 

Відстоювання -  метод очищення стічних вод від дисперсних домішок,  завислих речовини та нафтопродуктів.  Відділення цих домішок відбувається за рахунок гравітаційних сил.  При цьому домішки,  що мають більшу питому масу,  ніж вода,  випадають в осад, відповідно речовини з меншою питомою масою спливають. Речовини-забруднювачі у  даній роботі є нафтопродукти, які спливатимуть на поверхню води, за рахунок різниці густин.

У даному випадку необхідно  очистити воду, яка забруднена нафтопродуктами(250мг/дм³).

Нафтоуловлювач являє собою прямокутний витягнутий у довжину залізобетонний відстійник, розділений на кілька секцій, щоб можна було вимкнути одну з них для чищення або ремонту.

 

 

1 –  корпус; 2 – мулопровід; 3 – водоподвідний лоток; 4 – водовідвідний лоток;

5 –  верхній скребковий механізм; 6 – нижній скребковий механізм;

7 –  труба для відводу вспливаючих частин.

Рисунок 3.2- Горизонтальний відстійник-нафтовловлювач з нижнім  і верхнім скребковими механізмами.

 

 У горизонтальному нафтовловлювачі стічна вода з окремо розташованої розподільної камери надходить у водоподвідний лоток 3. Звільнена від нафти вода в кінці секції переливається у водовідбірний лоток 4. Скребкові механізми 6 і 5 призначені  для зшкрібання осідаючих або вспливаючих частин. За допомогою мулопровода 2 і труби 7 для відводу вспливаючих частин з апарата виводиться осадок і домішки у вигляді масел, нафти і т.д. 

Нафтоуловлювачі зазвичай розраховують на двогодинний приплив стічних вод. Досвід експлуатації нафтовловлювачів показав, що з їх допомогою можна виділити 97 - 98%,що містяться в стічних водах нафтопродуктів. Залишкова кількість нафтопродуктів в освітленій воді після нафтовловлювачів досить висока (в середньому 100 мг / дм³), тому така вода піддається додатковому очищенню (доочистці) від нафти та інших нерозчинених домішок. Доочищення може проводитися шляхом коагуляції стічних вод або їх фільтрації.

Безреагентна флотація

Флотація використовується для видалення із води гідрофобних (незмочуваних) домішок: масел, органічних речовин, нафтопродуктів, жирів, харчові продукти.

Сутність флотації полягає  у тому, що за рахунок сил адгезії  відбувається утворення комплексу. Робота адгезії є функцією поверхневого натягу рідини і змочуванності цієї частинки рідиною. Утворений комплекс піднімається на поверхню рідини, тобто спливає.

У імпеллерних флотаторах утворення бульбашок повітря зумовлене рухом імпеллера. флотують їх на поверхню . Ступінь подрібнення бульбашок повітря залежить від обертальної швидкості імпеллера. Чим вища швидкість, тим дрібнішими будуть бульбашки, тим ефективність флотації вища. В імпеллерних флотаторах має місце високий ступінь насиченості води повітрям: 0,1 – 0,5 об’ємів повітря на 1 об’єм води, що зумовлює високу ефективність флотації: ступінь очистки води може досягати 90 – 95%.

Коагуляція

Більшість речовин, що зумовлюють мутність природної води, перебувають  у колоїдному стані. Одним з найефективніших  методів очищення води від колоїдних  домішок – коагуляція. ЇЇ суть полягає  в тому, що у воду додають речовини-коагулянти.

В якості коагулянту використовуємо розчин FeСl₃ · 6 Н₂О. Хлорид феруму (ІІІ) являє собою темні з металевим блиском кристали, що легко розпливаються на повітрі. Отримують безводний хлорид заліза (ІІІ) хлоруванням сталевої стружки при температурі 700 ⁰С, а також як побічний продукт при виробництві титану, алюмінію й інших металів гарячим хлоруванням руд.

Гідроліз солей феруму (ІІІ), що використовуються в якості коагулянтів,[9]:

 

FeCl3 + H2O = FeOHCl2 + HCl ;

 

FeOHCl2+ H2O = Fe (OH)2Cl+ HCl ;

 

Fe (OH)2Cl + H2O = Fe (OH)3 + HCl .

 

                                       FeCl₃+3 H₂O = Fe (OH)_{3 + 3HCl}