Отстойники непрерывного действия

Министерство образования и  науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное  образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный  университет»

 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

по дисциплине

Природоохранные системы и сооружения

 

на  тему:

 

«Отстойник непрерывного действия»

 

 

 

Выполнила студентка группы 1111

Иванова Н. А.

 

Проверил преподаватель

Мукаев А.С.

 

Оценка: __________________

Дата:__________________

Подпись__________________

 

 

 

Санкт-Петербург

2013

Содержание

 

Введение…………………………………………………….……3

 

 

1. Аналитический обзор

 

1.2 Типы отстойников…………………………………...4-7

 

1.2 Типы установок для водоочистки…………………7-11

 

 

2. Технологический расчет аппарата

 

          2.1 Исходные данные для расчетов……….......................12

 

2.2 Расчет геометрических параметров отстойника...12-14

 

2.3 Расчет энергозатрат и диаметра трубопровода.....14-18

 

 

Заключение……………………………………………...………19

 

 

Список литературы………………………………………..……20

 

 

Введение

Отстаивание является наиболее простым и часто  применяемым в практике способом выделения из сточных вод грубодисперсных  примесей, которые под действием  гравитационной силы оседают на дно  отстойника или всплывают на его  поверхность.

В зависимости  от требуемой степени очистки  сточных вод отстаивание применяется  или в целях предварительной  их обработки перед очисткой на других, более сложных сооружениях, или  как способ окончательной очистки, если по местным условиям требуется  выделить из сточных вод только нерастворенные (осаждающиеся или всплывающие) примеси.

В зависимости  от назначения отстойников в технологической  схеме очистной станции они подразделяются на первичные и вторичные. Первичными называются отстойники перед сооружениями для биологической очистки сточных вод; вторичными - отстойники, устраиваемые для осветления сточных вод, прошедших биологическую очистку.

Отстаивание - один из наиболее дешевых процессов  разделения неоднородных систем, поэтому  его часто используют для первичного разделения, что удешевляет его последующее, окончательное разделение смеси  более сложными способами.

 

 

 

1. Аналитический обзор

 

1.2 Типы отстойников

Отстойники  разделяются на три основных конструктивных типа в зависимости от направления  движения воды - вертикальные, горизонтальные, радиальные.

Рис. 1 - Отстойники: 
А - горизонтальный; Б - вертикальный; В – радиальный:

1 - загрязненная вода; 2 - очищенная  вода; 3 - осадок (шлам); 4 - скребковый  механизм.

К отстойникам относят и осветлители, где одновременно с отстаиванием сточная вода фильтруется через  слой взвешенного осадка, а также  комбинированные сооружения - осветлители- перегниватели и двухъярусные отстойники, в которых наряду с осветлением воды осуществляется сбраживание и уплотнение выпавшего осадка.

Тип отстойника и его конструкцию  следует выбирать в зависимости  от производительности, концентрации и характера нерастворенных примесей в воде, способа обработки осадка, уровня стояния грунтовых вод, местных  условий площадки строительства. В  каждом конкретном случае выбор типа отстойников должен определяться в  результате технико-экономического сравнения  нескольких вариантов. Число первичных  отстойников надлежит принимать  не менее двух, вторичных - не менее  трех. Вертикальные отстойники применяют  при производительности очистной станции  до 20 тыс.м3/сут, горизонтальные - свыше 15тыс.м/сут, радиальные - свыше 20 тыс.м3/сут, осветлители - перегниватели - до 30 тыс.м3/сут, двухъярусные отстойники - до 10 тыс. м3/сут.

В большинстве случаев эффект очистки  в отстойниках составляет 50-70 % при  продолжительности отстаивания 1-3 ч; эффективность работы осветлителей достигает 70 %. Для улучшения отстаивания в сточную воду вводят коагулянты и флокулянты, способствующие увеличению скорости осаждения взвешенных частиц.

Горизонтальные  отстойники представляют собой прямоугольные в плане резервуары, выполненные из железобетона и оборудованные водораспределительными и водосборными устройствами (рис. 1.1). Вода поступает в отстойник с торцевой стороны. Для более равномерного распределения воды по сечению отстойника устраивают водораспределительные и водосборные устройства в виде поперечных водосливов, дырчатых перегородок и желобов.

В отстойнике каждая частица движется с потоком воды в горизонтальном направлении со скоростью V и вниз под действием силы тяжести со скоростью ио. Таким образом, скорость перемещения каждой частицы будет представлять равнодействующую двух этих скоростей. В отстойнике успеют осесть только те частицы, траектория которых пересекает дно отстойника в пределах его длины.

Вертикальные  отстойники представляют собой цилиндрический (или квадратный в плане) резервуар с коническим днищем, образующим емкость для накопления осадка. Различные типы вертикальных отстойников отличаются конструкцией впускных и выпускных устройств. Наиболее распространенным типом является отстойник с впуском воды через центральную трубу, снабженную в нижней части раструбом и отражательным щитом.

Отстойники  непрерывного действия нашли широкое распространение в производственной практике. Наиболее типичны – отстойники непрерывного действия с гребковой мешалкой (рис. 4.1). Они представляют собой невысокие (относительно диаметра, ) цилиндрические резервуары 1 со слегка коническим днищем и внутренним кольцевымжелобом 2 (вдоль верхнего края аппарата) для сбора осветленной жидкости. В резервуаре установлена мешалка 3 с наклонными лопастями 4, на которых расположены гребки для непрерывного перемещения осаждаемых частиц к разгрузочному устройству 7. Одновременно гребки слегка взбалтывают осадок, способствуя этим его обезвоживанию. Мешалка вращается медленно (0,015 0,5 оборотов в минуту), и не нарушает процесса осаждения. Исходная жидкая смесь непрерывно поступает через патрубок (штуцер) 5 в середину резервуара. Осветленная жидкость переливается в кольцевой желоб 2 и удаляется через штуцер 6. Осадок (шлам) – текущая сгущенная суспензия (концентрация твердой фазы обычно не превышает 60%) удаляется из резервуара при помощи диафрагмового насоса. Вал мешалки приводится во вращение от электродвигателя 8 через редуктор.

Достоинства отстойника непрерывного действия с  гребковой мешалкой: 1) непрерывность  функционирования; 2) высокая производительность (до 3000 т/сутки осадка); 3) равномерная  плотность осадка; 4) возможность  регулирования плотности осадка путем изменения производительности; 5) более эффективное обезвоживание, осадка благодаря наличию гребковой  мешалки; 6) работа отстойника может  быть полностью автоматизирована. К  недостаткам этих аппаратов следует  отнести их громоздкость. Гребковые  нормализированные отстойники имеют  диаметр от 1,8 до 30 м., а при очистке  больших объемов воды, отстойники достигают в диаметре 100 м.

Рис.2. Отстойник непрерывного действия

с гребковой мешалкой: 1 – цилиндрическая часть корпуса; 2 – кольцевой желоб; 3 – мешалка гребковая; 4 – лопасти  мешалки; 5 – штуцер подачи исходной суспензии (входной штуцер); 6 – штуцер вывода осветленной жидкости; 7 –  разгрузочное устройство для осадка (шлама); 8 – электродвигатель.

  Отстойники с малой глубиной осаждения. В сооружениях тонкослойного осветления осаждение взвеси протекает в малом слое воды, образуемом устройством наклонных элементов, обеспечивающих быстрое выделение взвеси и ее сползание по наклонной поверхности элементов в зону хлопьеобразования и осадкоуплотнения. Уменьшение высоты потока снижает удельную нагрузку на площадь отстаивания, что влечет сокращение количества движения жидкости, переносимой частицами, повышает стабильность его гидродинамической структуры. Стабилизация течения возможна в случае, если энергия движения частиц воды будет преобладать над силой тяжести. При      всегда обеспечивается стабильность течения. Поскольку турбулентность повышает транспортирующую способность потока, режим течения в отстойнике должен быть ламинарным, т. е. для открытого канала! прямоугольной формы число Рейнольдса не должно превышать Re=u#/v<700, а для закрытого Re=υR/v<500.

Радиальные  отстойники представляют собой круглые в плане резервуары диаметром от 18 до 50 м и более. Они предназначены для очистки больших количеств сточных вод с высоким содержанием взвесей (более 2000 мг/л).

Известны  радиальные отстойники трех конструктивных модификаций - с центральным или  периферийным впуском воды и вращающимся  сборно-распределительным устройством (УВР).

В отстойниках с центральным впуском, вода поступает по центральной трубе снизу вверх, а затем движется от центра к периферии. Скорость течения при этом меняется от максимальной в центре до минимальной на периферии, на середине радиуса она составляет 5- 10 мм/с. Глубина проточной части отстойника 1,5-5 м, отношение диаметра к глубине D:H-6-12 (до 30). Эффективность осаждения в них составляет 60 %.

1.2 Типы установок для водоочистки

Одним из высокоэффективных методов очистки  является ионный обмен, который представляет собой процесс взаимодействия очищаемой  жидкости с зернистым материалом, обладающим способностью заменять ионы, находящиеся на поверхности зерен, на ионы противоположного заряда, содержащиеся в растворе. Такие материалы называются ионитами. Иониными свойствами обладают природные минералы - цеолиты, апатиты, полевые шпаты, слюда, различные  глины. Синтезировано большое число  высокоэффективных ионитов, обладающих селективными свойствами. К ним относятся силикагели, алюмогели, пермутиты, сульфоугли и ионообменные смолы - синтетические высокомолекулярные органические соединения, углеводородные радикалы которых образуют пространственную сетку с фиксированными на ней ионообменными функциональными группами. Иониты не растворяются в воде, обладают достаточной механической прочностью, обеспечивают возможность их регенерации с получением ценных веществ, извлекаемых из очищаемых вод. Существуют ионообменные установки периодического и непрерывного действия (рис. 2). Установки периодического действия работают как фильтры с зернистой загрузкой в виде гранул ионитов. При насыщении поверхности гранул ионами вещества, извлекаемого из воды, производится их регенерация слабым раствором (2-8%) щелочи или кислоты. В установках непрерывного действия гранулы ионитов и очищаемая жидкость движутся противотоком, постоянно перемешиваясь. В процессе работы часть гранул подаются на регенерацию и заменяются новыми. Благодаря высокой механической прочности и способности к регенерации гранулы ионитов имеют довольно продолжительный срок службы. Ионный обмен является, по существу, универсальным методом очистки вод. Для извлечения практически любого вещества из воды можно подобрать соответствующий ионит или группу ионитов. Эффективность ионообменной очистки достигает 95-99%.

Рис. 3 - Установки ионообменной отчистки: А - периодического действия; Б - непрерывного действия: 1 - загрязненная вода; 2 - гранулы ионита; 3 - раствор для регенерации ионита; 4 - очищенная вода; 5 - добавка ионита

 

 

 

 

Другим  универсальным и высокоэффективным  методом очистки вод является сорбция. Сорбция применяется преимущественно  для очистки сточных вод, которые  содержат высокотоксичные вещества, неподдающиеся биохимическому окислению. Метод сорбционной очистки основан  на адгезии (прилипании) растворенных веществ поверхностью и порами сорбента - вещества, обладающего разветвленной  внешней и внутренней (поры) поверхностью. Наилучшим сорбентом является активированный уголь. Сорбционными свойствами обладают золы, шлаки, опилки, коксовая крошка, торф, керамзит и др. Конструкции установок сорбционной очистки аналогичны ионообменным.

Высокая эффективность  очистки достигается в установках с псевдосжиженным ("кипящим") слоем, когда в полую вертикальную колонну снизу под давлением подается очищаемая вода, проходящая через слой сорбента, который находится во взвешенном состоянии. Отработанный сорбент заменяется новым или регенерируется. При поддержании сорбента в "кипящем" слое, когда достигаются наилучшие условия контакта его внешней и внутренней поверхности с очищаемой жидкостью, эффективность очистки достигает 99%. Если псевдосжиженный слой слеживается, эффективность очистки резко снижается.

Флотационная  очистка применяется для удаления из воды поверхностно-активных веществ (ПАВ), нефтепродуктов, жиров, смол и  др. Процесс флотации заключается  в сорбировании содержащихся в воде примесей поверхностью пузырьков воздуха, нагнетаемого в очищаемую жидкость. В практике очистки вод используются напорные, безнапорные, вакуумные и электрофлотационные установки. Наибольшее распространение получили напорные >хтановки (рис. 3). В таких установках вода сначала насыщается воздухом под давлением, а затем подается в открытый резервуар, где происходит выделение пузырьков и сорбирование ими содержащихся в воде примесей. Иногда сжатый воздух подается в нижний слой жидкости, находящейся в резервуаре (флотаторе). Для повышения эффективности очистки воздух подается через пористые (фильтросные) пластины. При вакуумной флотации в флотаторе создается разряжение, способствующее образованию пузырьков воздуха. Для безнапорной флотации используются эрлифтные установки, которые позволяют существенно (в 2-4 раза) снизить затраты электроэнергии на флотационную очистку. Повышению эффективности очистки вод при флотации способствует наличие синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ). Образуемая ими густая стойкая пена повышает степень извлечения из воды эмульгированных и диспергированных примесей. При флотации одновременно достигается дегазация очищаемых вод и насыщение их кислородом.