Расчёт очистки ливневых стоков с АЗС

U_гр = h/t_rц, (23)

U_гр = 200/(16,5^.60) = 0,2 мм/с

(Рис. 2) Кривая  кинетики отстаивания.

Высота слоя воды h,мм;

По формуле Стокса рассчитывается граничный диаметр задерживаемых при заданном эффекте частиц

 (24);

Плотность твёрдой  фазы ρ_т,г/см³;

Плотность жидкой фазы ρ_ж,г/см³;

Ускорение свободного падения g,м/с²;

Коэффициент динамической вязкости μ, Па*с;

(25);

После определения  граничной крупности подбираем  гидроциклон  D_ц=40мм,

Таблица 5

Технические характеристики гидроциклона.

Dц	dпит	dсл	dшл	α	Hц	Hk	δгр	Рпит
40	8	12	5	10	120	227	19	0,3

 

d_пит/ D_ц=0,12÷0,4;   d_пит=40*0,2=8(мм);     (26);

d_пит/ d_сл=0,5÷1;        d_сл=8÷0,67=12 (мм);   (27);

H_k= D_ц/(2tg

/2) = 227 мм;              (28);

d_шл/ d_сл=0,2÷1,0;      d_шл=12*0,45=5;            (29);

Н_ц=(2÷4)* D_ц=40*3=120;                 (30);

Диаметр цилиндрической части  D_ц,мм;

Диаметр питающего патрубка d_пит,мм;

Диаметр сливного патрубка d_сл,мм;

Диаметр шламового  патрубка d_шл,мм;

Угол конусности конической части α,град;

Высота цилиндрической части H_ц,мм;

Глубина погружения сливного патрубка H_k,мм;

Граничная крупность  разделения δ_гр,мкм;

Давление питания P_вn , МПа.

Граничная крупность  разделения, мкм:

=19мкм; (31);

Полученное  значение гр = 19мкм меньше значения гр = 47,5 мкм, которое требуется обеспечить, ожидается, что подобранный гидроциклон обеспечит эффект очистки несколько выше задаваемого.

=0,52л/с=1,8м³/ч  (32);

Общее количество аппаратов:

N=Q/Q_пит    (33);

N=1,45/1,8=1 шт

Число резервных  аппаратов при N<10 принимаем N=1.

После определения  количества гидроциклонов определяем расход воды, удаляемой со шламом, на который нужно рассчитывать уплотнитель осадка

q_шл = 0,07 Q (м³/ч);    (34);

q_шл = 0,07*1,8=0,126 (м³/ч).

Определяем  эффект выделения взвешенных веществ: Э = 80 %

Определяем  концентрацию взвешенных веществ в  очищенной воде:

С_оч = 60 ∙ (100 – 80) / 100 = 12 мг/л

 

 

 

7.2.Принцип работы напорного гидроциклона (ГН-40)

Напорный гидроциклон  представляет собой металлический аппарат конической формы рис.3. Стосная вода подаётся под давлением под крышку гидроциклона по трубе, присоединённой тангециально к цилиндрической части. Песок и шлам отводят через нижнее отверстие, а осветлённую воду- через верхний сливной патрубок. Под влиянием центробежной силы, создаваемой водой,поступающей через трубу, расположенную касатльно к корпусуциклона, твёрдые частицы отбрасываются к сенкам гидроциклона, а затем опускаются к нижнему отверстию. В гидроциклоне возникают два основных винтовых потока: внешний, направленный к вершне конуса, и внутренний, направленный в противоположную сторону. По оси гидроциклона образуется воздушный столб. Благодаря тому что центробежная сила значительно превосходит силу тяжести, гидроциклоны могут работать в вертикальном, наклонном и горизонтальном направлениях.

 

8.Расчет нефтеловушки

Нефтеловушки. Один из аппаратов первичной очистки от нефтепродуктов - нефтеловушка. Режим движения воды в ней должен быть очень спокойным (0,005 - 0,01 м/с), чтобы нефтепродукты в зависимости от своей плотности успели либо всплыть, либо опуститься на дно. Для частичек нефти диаметром 80 - 100 мкм скорость всплывания обычно равна 1-4 мм/с. При этом всплывает 96 - 98 % НП. Продолжительность отстаивания не менее 2 ч.

Рассчитаем  скорость всплывания нефтепродуктов ω_о, м/с, равна:

(35);

где ρ_H2O, ρ_н/пр − плотность воды и нефтепродуктов соответственно, кг/м³;

ρ _н/пр = 1100 кг/м³;

g - ускорение свободного падения (g = 9,8 1 м/с²);

d_ч - диаметр частиц нефтепродуктов, м; = 80 − 100 мкм. Принимаем = 100 мкм = 0,0001 м.

µ_H2O —динамическая вязкость воды (µ_H2O =0,001 Па ∙ с).

  (36);

Рассчитаем  длину нефтеловушки:

   (37);

где ω - скорость движения воды в нефтеловушке,(0,005-0,01) м/с. Принимаем ω = 0,005 м/с.;

α — коэффициент, зависящий от отношения ω/ω₀:

ω/ω₀= 0,005/0,000545=9,17 => α = 1,5;

h - глубина рабочей проточной части нефтеловушки (обычно h=0,5 – 1,5 м). Принимаем h = 1 м.

L=1,5 ∙ 10 ∙ 1=15 м

Найдем ширину нефтеловушки В, м:

B=F/L   (38);

где F - площадь поперечного сечения нефтеловушки, м²:

F = Q / ω₀ = 0,0004 /  0,000545 = 0,73 м²    (39);

B = F / L = 0,73 / 15=0,05 м

Определяем  эффект выделения взвешенных веществ: Э = 75 %

Определяем  концентрацию взвешенных веществ в  очищенной воде:

С_оч = 12 ∙ (100 – 75) / 100 = 3 мг/л

Определяем  эффект очистки от нефтепродуктов: Э = 98 %

Определяем  концентрацию нефтепродуктов в очищенной  воде:

С_оч = 2,62 ∙ ( 100 – 98) / 100 = 0,05 мг/л

 

 

 

 

 

 

 

9.Эффективность очистки сточных вод.

Таблица 6

Динамика изменения  загрязнённости стоков по ступеням очистки

Ступень очистных сооружений	Эффект очистки, не менее, %		Концентрация  на входе,мг/л		Концентрация  на выходе, мг/л		ПДК ,мг/л
	В.В.	Н.П.	В.В.	Н.П.	В.В.	Н.П.	В.В.	Н.П.
Аккум. ёмкость	70	30	1000	25	400	17,5	3	0,05
Отстойник	85	85	400	17,5	60	2,62
Гидроциклон	80	-	60	-	12	-
Нефтеловушка	75	95	12	2,62	3	0,05

 

 

 

 

 

 

 

 

10.Патентный поиск

1. RU 2393436  C1

ЕМКОСТЬ-ОТСТОЙНИК  ПОД ДАВЛЕНИЕМ С ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ  ТРУБОЙ

Изобретение относится  к емкостному оборудованию нефтедобывающих  и нефтехимических предприятий. Сущность: емкость под давлением, работающая как отстойник, дополнительно снабжена вертикальной диагностической трубой с закрытой верхней частью и с выходом за пределы днища емкости. Внутри емкости-отстойника труба имеет одинаковые горизонтальные штуцеры, расположенные равномерно по ее площади. Поверхность штуцеров выполнена из материала, не способного к смачиванию и адгезии нефтью и ее компонент. В нижней части диагностическая труба соединена с шаровым вентилем с проходным сечением, не меньшим, чем сечение самой трубы. Диагностическая труба имеет такой диаметр, при котором суммарная площадь сечения струек внутри трубы из всех штуцеров является меньшей величиной, чем площадь сечения трубы. Выполнение этих условий позволяет по расходу жидкости из диагностической трубы при полностью открытом вентиле периодически судить о толщине отложений на дне емкости-отстойника. Технический результат: возможность периодически оценивать наличие отложений и их толщину без остановки эксплуатации емкости. 1 ил.

Заявляемое изобретение  относится к технике и технологиям  по эксплуатации емкостного оборудования установок по подготовке нефти и  воды в нефтедобывающих предприятиях и может быть использовано в других отраслях промышленности, где применяются емкости под давлением в качестве отстойников.

Для подготовки нефти  и воды до требуемых параметров качества повсеместно в нефтяных компаниях  используются стальные емкости объемом 5-200 м³, в которые под давлением до 16 атм непрерывно поступают нефть с газом, вода или их смеси. Эти жидкости в емкости в течение определенного времени отстаиваются, под действием силы гравитации из нефти и воды отделяются и оседают на дно емкости более тяжелые механические примеси и некоторые составляющие нефти: асфальтены, смолы, парафины (АСП). Нефть и вода с меньшим содержанием мехпримесей и АСП вытекают из емкости по отводящему патрубку, находящемуся на определенной высоте от дна емкости.

Со временем уровень отложений достигает входа в этот патрубок и емкость теряет функцию отстойника. Поэтому важно периодически определять толщину отложений в емкости, работающей под давлением.

Известен лотовый уровнемер (А.С.  1620854; G01F 23/76, 23/56, опубл. 15.01.1991), с которым можно замерить уровень сыпучих отложений в емкости за счет преобразования формы и содержания лота. Данное измерительное устройство не предназначено и не способно замерить толщину отложений в емкости под давлением.

Известен способ тарирования резервуаров (А.С.  380959, G01F 23/04, 25/00 и 17/00, опубл. 15.05.1973), заключающийся в заполнении пустого резервуара до определенного уровня и фиксации объема залитой воды. Этот способ пригоден для определения объема и в конечном счете толщины отложений в емкости, но является трудоемким: требует вывода емкости из эксплуатации, его опорожнения и повторного заполнения водой через мерные или счетные устройства.

Целью изобретения является снабжение емкости под давлением  таким устройством, которое бы позволило периодически оценивать наличие отложений и их толщину (высоту от дна емкости) без остановки эксплуатации емкости, значительных финансовых затрат и за короткий промежуток времени. В основе заявляемого изобретения лежит постулат гидравлики о постоянстве во времени расхода жидкости через штуцер при неизменности исходных данных: перепад давления на входе и выходе штуцера, характеристик штуцера и вытекающей жидкости.

Поставленная цель достигается  тем, что емкость-отстойник под  давлением с диагностической трубой, состоящая из корпуса в виде полой емкости, входного и выходного патрубка, дополнена диагностической трубой, расположенной вертикально между входным и выходным патрубками внутри емкости и герметично вмонтированной в ее днище с выходом за его пределы, при этом верхний конец диагностической трубы закрыт, в теле диагностической трубы выполнены равномерно расположенные горизонтальные штуцера одного внутреннего диаметра и длины с поверхностью одной шероховатости и способностью к несмачиванию и адгезии нефтью и ее компонентов: асфальтенов, смол и парафинов, а нижний конец трубы за пределами емкости соединен с шаровым вентилем, причем проходное сечение трубы значительно превышает суммарную площадь отверстий всех штуцеров и не превышает площадь проходного сечения вентиля.

 

Выполнение условия (1) обеспечит постоянное атмосферное  давление в трубе при полностью  открытом шаровом вентиле.

Расход жидкости по одному штуцеру согласно /1/ зависит от давлений на входе и выходе в штуцер, вязкости жидкости и характеристик штуцера: диаметра, его длины и шероховатости внутренней поверхности. Так как конструктивно обеспечивается поддержание атмосферного давления в диагностической трубе, то для получения во времени постоянного расхода жидкости через один штуцер достаточно поддерживать постоянное давление на входе в штуцер, т.е. давление в емкости-отстойнике. Исходя из удобства технического обслуживания емкости-отстойника это рабочее давление в емкости при его диагностировании должно быть неизменным и минимально возможным.

Устройство заявляемой емкости-отстойника приведено на чертеже. Емкость-отстойник под давлением  с диагностической трубой состоит  из корпуса 1, входного патрубка 2, выходного  патрубка 3, диагностической трубы 4 и с штуцерами 5 и шарового вентиля 6.

Диагностическая труба представляет собой трубу с закрытым верхом со штуцерами 5, равномерно расположенными по ее площади. Эта труба фиксируется вертикально к днищу корпуса 1 между входным и выходным патрубком 2 и 3. Ниже днища корпуса 1 труба 4 соединена с шаровым вентилем 6, диаметр проходного отверстия которого равен или превосходит внутренний диаметр трубы 4. Высота Н диагностической трубы 4 определяется как средняя величина между высотами входного патрубка H₁ и выходного патрубка H₂: H=(H₁+H₂)/2.