Отстойники непрерывного действия

Рис. 4 - Установки флотационной очистки: 1 - загрязненная вода; 2 - сжатый воздух; 3 - газгольдер; 4 - флотатор; 5 - очищенная юла;6-пенный

При электрофлотации образование пузырьков газа происходит вследствие электролиза воды. На аноде выделяется кислород, на катоде - водород. Однако этот метод очистки из-за больших затрат электроэнергии и роста ее стоимости практически не используют. По этим же причинам все реже применяют некогда широко распространенные электрохимические методы очистки вод: анодное окисление и катодное восстановление, электрокоагуляция, электродиализ. Электрохимические методы очистки основаны на пропускании постоянного электрического тока через очищаемую жидкость. Кислород, выделяемый на аноде, окисляет органические примеси. В качестве анодов используют электролитические неразлагаемые материалы: графит, магнетит, диоксиды свинца, марганца или рутения, наносимые на титановую основу. На катодах происходит выделение водорода и оседание ионов металлов с образованием нерастворимых гидроксидов. Катоды изготовляют из стали или алюминия. В процессе электролиза катионы катодов, взаимодействуя с гидроксидными группами, образуют гидроокиси в виде хлопьев. Этот процесс называется электрокоагуляцией.

Одной из разновидностей электрохимической  очистки является электродиализ, который  основан на разделении находящихся  в растворе ионизированных веществ  по отсекам, отгороженным проницаемыми мембранами. Другие физико-химические методы очистки вод имеют ограниченное применение.

Одним из наиболее сложных типов чистки считается удаление из воды нефтепродуктов, которые в изобилии встречаются  в поверхностных водах в последнее  время. Существует огромное количество разнообразных методов и установок  для устранения нефтепродуктов, однако сегодня наибольшее распространение  получил метод флотации. Подобные установки очистки поверхностных сточных вод используют физические методы очистки, что служит гарантией экологической чистоты данного метода, а высокая эффективность этой технологии позволяет удалить из воды практически любые количества нефти, нефтепродуктов и других сложноудалимых загрязнителей. Подробнее остановимся на принципе работы этих установок.

В основе работы установок для удаления нефтепродуктов лежит процесс флотации - отделение частиц нерастворимых загрязнителей от воды вместе с пузырьками тонкодиспергированного воздуха или другого газа. В процессе флотации частицы нефтепродуктов всплывают на поверхность воды вместе с воздухом, благодаря чему образуется грязная пена, которая и удаляется установкой. Использование флотации как метода очистки поверхностных сточных вод возможно благодаря различной плотности веществ, их смачиваемости прочим свойствам.

Установки представляют собой достаточно простые  устройства, основной функциональной частью которых являются своеобразные резервуары-отстойники. На дне отстойников  размещаются погружные аэраторы, которые насыщают воду пузырьками тонкодиспергированного воздуха. При прохождении пузырьков воздуха через всю массу воду вместе с газом выносят нефтепродукты и другие нерастворимые примеси, после чего начинается работы следующего блока установки - скребкового механизма, который удаляет с поверхности воды грязную пену.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Технологический расчет аппарата

2.1 Исходные данные для расчетов

Таблица 1.1

№ ва ри ан та	Осаждаемые частицы			Массовая доля частиц, кг/кг		Производи тель ность, т/ч	Тем пера тура, to, С	Трубопровод
	Вещество	плотность, кг/м3	диа метр, мкм	на входе в аппарат,	в осад ке,			Длина, м	местные сопротивле ния
									ко ле но 900	вен тиль нор маль ный
2	Гранит	2700	10	0,05	0,50	16	5	800	2	1

 

2.2 Расчет геометрических параметров отстойника

 

При расчете отстойников основываются на величине скорости осаждения самых  мелких частиц суспензии. Размер частиц характеризует числовое значение эквивалентного диаметра частицы –  , м (или мкм).

На первом этапе следует определить скорость осаждения  (м/с) шарообразной частицы

(1.1)

 

 

 

где – диаметр шарообразной частицы, м;

- плотность частицы, кг/м³;

- плотность жидкой среды,  кг/м³;

- динамический коэффициент вязкости  среды (в нашем случае –  воды) Па.с.

 

После определения величины определяем режим осаждения по значению числа Рейнольдса:

В этом случае рассчитывают по формуле:

(1.2)

           

 

 

                               

              

Если  0,2, то режим осаждения ламинарный и среднюю скорость стесненного осаждения многих частиц можно принять:

 

(1.3)

 

 

     

По  рассчитываем площадь (поверхность) осаждения

 

 (1.4)

 

 

                                        

 

где: 1,3 –  коэффициент запаса поверхности, учитывающий  неравномерность распределения  исходной суспензии по всей площади осаждения, вихреобразование и другие факторы производственных условий;

- массовый расход исходной  суспензии, кг/с;

- плотность осветленной жидкости, кг/м³;

- скорость осаждения частиц  суспензии, м/с;

– удельное содержание твердых  частиц соответственно в исходной смеси  и осадке, массовые доли, кг тв. частиц / кг системы.

В нашем случае принимаем: , поскольку средой является вода температура которой колеблется в пределах 5 – 20⁰ С.

 

Таблица 1.2

Числовые  значения геометрических параметров отстойников

непрерывного  действия

 

Параметр	Числовые значения
Диаметр,  м	1,8	3,6	6,0	9,0	12,0	15,0	18,0	24,0	30,0
Высота, м	1,8	1,8	3,0	3,6	3,5	3,6	3,2	3,6	3,6
Поверхность (площадь)  м2	2,54	10,2	28,2	63,9	113	176,6	254	452	706,5

 

По рассчитанному значению согласно данным табл. 1.1 подбираем стандартный отстойник непрерывного действия поверхность которого превышает рассчитанную, выписываем числовые характеристики его диаметра (м), высоты (м), площади (м²).

 

2.3 Расчет энергозатрат и диаметра трубопровода

 

Формула расчета затрат электроэнергии на подачу воды имеет вид:     

 

(1.5)

 

 

 

где – мощность потребляемая электродвигатели насоса, кВт;

- объемный расход воды, м³/с;

- повышение давление, сообщаемое  насосом перекачиваемому потоку  и равное полному гидравлическому  сопротивлению сети, Па;

 – напор создаваемый насосом, м;

- плотность воды, кг/м³;

= 9,81 м/с² - ускорение свободного падения;

- общий к.п.д. насосной установки. Принимаем = 0,5

 определяем по формуле:

    (1.6)

 

 

 

              

где – массовый расход суспензии, поступающий в отстойник, кг/с;

      - плотность суспензии на входе в отстойник, кг/м³

   (1.7)

 

 

 

где - и - плотность воды и твердых частиц распределенных в ней кг/м³;

 – массовая доля твердых  частиц на входе в аппарат,  кг тв. частиц / кг системы

 

При малых значениях  (т.е. 0).

 

                                  10³ кг/м³

 

То есть в предварительных расчетах можно принять  = 1000  кг/м³

Величину  определяем по формуле:

(1.8)

 

 

 

    

                       

где - затрата давления на создание скорости потока на выходе из трубопровода;

- потеря давления на преодоление  сопротивления трения; - потеря давления на преодоление местных сопротивлений, - затрата давления на подъем жидкости.

Затрату давления на создание скорости потока рассчитывают по формуле:

(1.9)

 

 

                

где - плотность перемещаемой жидкости, кг/м³;

 – линейная скорость потока  в трубе (канале), м/с

 

В нашем  случае 1000 кг/м³

                                              

Потерю  давления на трение в прямых трубах и каналах рассчитывают по формуле:

(1.10)

 

 

 

                       

                                

где - коэффициент трения, безразмерный (его значение зависит от режима течения и шероховатости стенок трубы мм); – эквивалентный диаметр канала, м (для трубы круглого сечения: );

 – длина трубы, м; пояснения остальных символов см. выше.

 

Значения  определяют по формуле (1.2).

В данном случае - линейная скорость потока воды, м/с;

 – внутренний диаметр трубы,  м;

- плотность воды, кг/м³ ;

- динамический коэффициент вязкости  воды, Па.с.

Числовые значения определяют либо из графических эмпирических зависимостей, либо по эмпирическим формулам:

- для  зоны гладкого трения (2300 < < 10/ ).

            (1.11)

 

 

 

Расчет потерь давления на преодоление  местных сопротивлений осуществляет по формуле:

     (1.12)      

 

 

                           

где – коэффициент местного сопротивления, безразмерный.

Значения коэффициентов  в общем случае зависят от вида местного сопротивления и режима движения жидкости.

Расчетная формула затраты давления на подъем жидкости имеет вид:

    (1.13)                     

 

 

                

где - плотность жидкости, кг/м³;