Работа отстойника с вращающимся сборно – распределительным устройством

 

 

РЕФЕРАТ

           Курсовой проект:  с.26,рис.9,табл.3,источников 2.

  Объектом исследования является отстойник, его применение и функциональность.         

          Предметом исследования является  отстойник с вращающимся сборно  – распределительным устройством.

Цель работы -  определить особенности процесса работы отстойника с вращающимся сборно – распределительным устройством. Их применение и функциональность. Для достижения данной цели было поставлено такие задачи :

- Проведение расчетов  решетки и отстойника;

- Определение гидравлической  крупности частиц;

- Проектирование отстойника;

- Расчет трубопровода  и оголовка.

Актуальность данной темы обусловлена тем, что  отстаивание является наиболее простым способом очистки сточных вод.

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Исходные данные……………………………………………………………………4

Введение……………………………………………………………………………...5

1.Расчет решетки…………………………………………………………………….7

2.Расчет отстойника………………………………………………………………..11

    2.1. Определение  гидравлической крупности частиц…………………………11

    2.2. Проектирование  отстойника………………………………………………..13

3.Расчет трубопровода……………………………………………………………..16

     3.1.Расчет оголовка……………………………………………………………...21

Выводы……………………………………………………………………………...25

Список использованной литературы……………………………………………...26

 

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 

1. Расход сточных вод qw, м3/ч – 1450.
2. Температура сточных вод Тw, 0С – 36.
3. Содержание механических примесей до очистки Сисх, мг/л – 185.
4. Содержание механических примесей после очистки Скон, мг/л – 55.
5. Задаваемый диаметр отстойника D, м – 13,8.
6. Глубина лотковой зоны  и высота желоба Н, м – 0,85.
7. Глубина реки Нl, м – 3,1.

8. Ширина прозоров  между прутьями при установке двух решеток b1=20∙10-3м, b2=10∙10-3м.

9. Скорость потока vр, м/с – 0,9.
10. Толщина стержней s1=20∙10-3м, s2=10∙10-3м.

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Прокатное производство – это третий передел металлургического производства, где слитки или литую заготовку перерабатывают в готовые изделия, т.е. прокат различных форм и размеров. Сущность процесса прокатки состоит в обработке металла давлением для придания ему требуемой формы и размеров, для чего слиток или заготовку пропускают нужное количество раз между вращающимися валками определенного профиля.

Все прокатные изделия можно разделить на ряд основных видов: сортовые профили, лист, трубы и специальные виды проката. К сортовым типам профиля относятся квадрат, круг, уголок, рельсы, двутавры, швеллеры и др. К специальным видам проката относятся шпунты, шары, оси и др.

Соответственно двум способам разливки стали (в изложницы и непрерывная) существуют две технологические схемы производства металла. По первой схеме слитки в горячем виде подают в отделение нагревательных колодцев блюминга или слябинга. После нагрева их прокатывают в заготовку для последующих станов. По второй схеме литая заготовка с МНЛЗ без прокатки на обжимных станах передается непосредственно на станы горячей прокатки.

Основным источником организованных вредных выбросов в цехах горячей прокатки являются нагревательные печи и колодцы.

Нагревательные устройства отапливаются природным, коксовым, доменным газами и их смесью. Некоторые печи трубопрокатных цехов отапливаются жидким топливом – мазутом. Количество продуктов сгорания в нагревательных печах   и колодцах зависит от тепловой работы этих агрегатов и составляет 700-1000 м3/т нагреваемого металла.

При сжигании природного газа в нагревательных устройствах воздух практически не загрязняется.

При сжигании серосодержащего топлива (мазута, коксового и коксодоменного газов) в атмосферу поступает сернистый ангидрид, количество которого зависит от содержания серы в топливе и его расхода.

Сточные воды прокатных цехов образуются при охлаждении валков, шеек валков и подшипников, смыве и транспортировке окалины, а также при охлаждении вспомогательных механизмов (пил, ножниц и др.). В трубопрокатном производстве образование сточных вод дополнительно связано с процессом гидравлического испытания труб.

Прокатные цехи являются значительными потребителями воды. Количество сточных вод от этих цехов колеблется от 3 до 16 м3 на 1 т прокатанного металла, а в целом объем сточных вод прокатного производства составляет от 30 до 50 % общего их количества от металлургического завода с полным технологическим циклом. Образующиеся в прокатных цехах сточные воды характеризуются значительным содержанием взвешенных веществ в виде крупной, средней и мелкой окалины, количество которой в зависимости от типа станов колеблется в пределах 2-4% веса прокатанного металла; наличием некоторого количества масел: в среднем 30-40 мг/л.

В данной работе предложено применять отстойник с вращающимся сборно-распределительным устройством, который должен обеспечить необходимую степень очистки сточных вод, образованных при прокатном производстве. Его рекомендуется применять для отстаивания сточных вод, содержащих не более 500 мг/л взвешенных веществ. Отстаивание воды в отстойнике происходит практически в статические условиях, хотя пропускная способность его приблизительно на 40% выше, чем в обычных радиальных отстойников.

Для очистки сточных вод от прокатного производства предлагается следующая  принципиальная схема, показанная на рис.1.

 

Рисунок 1.В - Принципиальная схема очистки сточных вод от прокатного производства

1 – цех прокатного производства;

2 – насосная станция;

3 – желоб;

4,5 – решетки;

6 – отстойник;

7 – трубопровод

 

 

 

1 РАСЧЕТ РЕШЕТКИ

 

Решетки служат для улавливания из воды крупных загрязнений (тряпок, бумаги, кусков дерева и т.д.). Наиболее распространены решетки, устанавливаемые под углом 60° и очищаемые граблями, которые движутся перед решеткой (рис.1.1) [1].

Рисунок 1.1 - Наклонная решетка

 

Если устанавливается одна решетка, то минимальный прозор между стержнями b = 16 мм; уменьшение прозора приводит к затруднению протекания воды. Такая одиночная решетка задерживает менее 50 % всех отбросов, содержащихся в воде. Более эффективно устанавливать последовательно две решетки, из которых вторая имеет размер прозоров между стержнями в два раза меньше, чем первая (например, 20 и 10 мм).

Опыт эксплуатации действующих очистных станций показывает, что большое количество загрязнений все-таки проходит через решетку, что ухудшает работу последующих сооружений очистных станций (например, приводит к загрязнению песколовок органическими примесями). Органические вещества не осаждаются в песколовках и на них налипает песок, который затем выносится в отстойники.

Для того чтобы повысить эффективность работы решеток, их надо правильно спроектировать, т.е. вычислить конструктивные размеры самих решеток и камер, в которые их устанавливают.

Общая ширина решетки при известном числе прозоров между стержнями решетки n  определяется формулой (1.1):

                                                      ,                                                  (1.1)

где  – толщина стержней, – ширина прозоров между стержнями (рис. 1.2) [1].

 

Рисунок 1.2 – Ширина прозоров между стержнями

 

 Расход сточных вод через решетку равен произведению площади живого сечения потока на величину его скорости qw:

                                                      ;                                                                (1.2)

                                                   ,                                                   (1.3)

где – нормальная  составляющая  скорости  потока (рис.1.3) [1]; – длина стержней.

Тогдa , откуда число прозоров определяется по формуле (1.4):

                                                       .                                                     (1.4)

Скорость потока принимают не более 1 м/с, так как в противном случае загрязнения будут продавливаться через решетку.

 

 

Рисунок 1.3 - Нормальная составляющая скорости потока

 

Для учета стеснения потока граблями и задерживаемыми на решетке засорениями вводят коэффициент засорения k3, т.е. . При механической очистке решетки k3=1,05, а при ручной – k3=1,1-1,2.

Уловленные на решетках загрязнения дробятся, а затем их либо возвращают в воду перед решетками, либо с уплотненным активным илом транспортируют в метатенки для сбраживания. Последнее мероприятие повышает эффективность работы песколовок, отстойников и других очистных сооружений.

Рассчитываем две решетки с механической очисткой, устанавливаемых в водоем глубиной м. Расход сточных вод 1500 м3/ч = 1,5∙106 л/ч.

1. Выбираем ширину прозоров между прутьями при установке двух решеток. Пусть b1=20∙10-3м,  b2=10∙10-3м.
2. Принимаем скорость потока = 0,9 м/с, т.е. меньше = 1 м/с.
3. Переведем расход сточных вод через решетку qw из литров в час в кубический метр на секунду:

 

тогда

.

4. Определяем число прозоров между прутьями решеток по формуле (1.4):

 

 

Введем коэффициент k3=1,05. Тогда

 

 

5) Принимаем толщину стержней s1=b1=20 мм, s2=b2=16 мм.

6) Общую  ширину решетки  определяем по формуле (1.1):

 

 

7) Полезную длину стержней решетки находим из формулы (1.3):

 м.

Над решеткой необходимо предусмотреть лоток для сбора загрязнений, счищаемых механическими граблями. Поэтому стержни решетки должны выступать над поверхностью воды на величину . Примем . Тогда длина стержней рассчитывается по формуле (1.5):

                                                                                                               (1.5)

 

 

2 РАСЧЕТ ОТСТОЙНИКА

 

Отстойник является основным сооружением механической очистки сточных вод, используется для удаления оседающих или всплывающих грубодисперсных частиц.

Тип отстойника выбирают с учетом принятой технологической схемы очистки сточных вод и обработки их осадка, производительности сооружений, очередности строительства, числа эксплуатируемых единиц, конфигурации и рельефа площадки, геологических условий, уровня грунтовых вод. Отстойники разделяются на три группы: горизонтальный, радиальный и вертикальный с вращающимся сборно-распределительным устройством.

Число отстойников: первичных – не менее двух, вторичных – не менее трех при условии, что все отстойники – рабочие. При минимальном числе их расчетный объем   необходимо увеличивать в 1,2 – 1,3 раза.

 

2.1 Определение гидравлической крупности частиц

 

По заданным величинам концентраций тяжелых механических примесей в исходной и осветленной воде находят требуемый эффект очистки:

                                                                                                          (2.1)

где – концентрация тяжелых механических примесей после очистки; – концентрация тяжелых механических примесей до очистки.

Тогда

 

По кривым кинетики отстаивания (рис. 2.1) [1] определяем продолжительность отстаивания.  

Рисунок 2.1– Отстаивание сточных вод прокатного  производства

 1 – кривая при высоте отстаивания 200 мм;

 2 – кривая при высоте отстаивания 500 мм

Из  рисунка 2.1, можно определить t1=13,5 мин = 810 с; t2 = 18 мин = 1080с.

Вычисляем показатель степени n, по формуле (2.2):

                                                                            (2.2)

 

 

Таблица 2.1 – Основные расчетные параметры отстойников [1]

Отстойник	Коэффициент использования объема k	Рабочая глубина Н, м	Ширина В, м	Скорость рабочего потока v, мм/с	Уклон днища к иловому приямку
Горизонтальный	0,5	1,5 - 4	(2–5) Н	5 – 10	0,005 – 0,05
Радиальный	0,45	1,5 – 5	-	5 – 10	0,005 – 0,05
Вертикальный	0,35	2,7 – 3,8	-	-	-
С вращающимся сборно – распределительным устройством	0,85	0,8 – 1,2	-	-	0,05
С нисходяще - восходящим потоком	0,65	2,7 – 3,8	-	2uo – 3uo	-