10432

h– глубина отстаиваемого слоя, м;

v– скорость движения воды, м/с, v = 3 ÷ 10 мм / с ;

a– коэффициент, учитывающий турбулентность потока воды, принимаемый равным:

Примечание: при отсутствии данных о кинетике всплывания нефтяных

Принимаем:

-скорость движения воды, v = 5 мм / с ;

-крупность всплывающих нефтяных частиц d = 90 мк ;

-глубину проточной части h = 2 ,0 м .

21

Расчет:

Гидравлическая крупность задерживаемых нефтяных частиц:

Длина отстойной части нефтеловушки:

l = a × h × v = 1,5 × 2,0 × 5 = 31,19 м u0 0,481

имеем vu0 =50,481≈10; следовательно, a =1,50 .

Общая ширина нефтеловушки:

Общая высота нефтеловушки:

H =h +hб +hн =2 +0,5+0,3 =2,8 м

Количество задерживаемых нефтепродуктов:

Z = 70% – процент обводненности уловленных нефтепродуктов. Общий объем нефтеловушки (без приямков):

W = L × B × H = 36 ×12 × 2,84 » 1227 м

3.3. Расчет нефтеловушки с параллельными пластинами

Нормативы и рекомендации ВНИИ ВОДГЕО:

- высота ярусов нефтеловушки hя =50÷150мм;

- угол наклона полок яруса α = 450 ÷600 ; - ширина секции по осям B = 2 ,0 ¸ 3,0 м ;

-ширина полочного блока b = 0,65 ¸ 0,75 м ;

-высота полочного блока hб =1,5÷1,6 м;

-глубина слоя отстаивания h = 2,5 ¸ 3,0 м ;

- длина полочцого блока lбл =0,7 м;

- гидравлическая крупность частиц нефти u0 =0,15 мм/ с;

- скорость потока жидкости в ярусах нефтеловушки определяется из условия обеспечения ламинарного режима движения по уравнению:

v = Re× χ × μ , м / с

ω

где:

v – скорость движения воды в ярусах, м/с;

ω – площадь поперечного сечения одного метра ширины яруса,м2; χ – смоченный периметр одного метра ширины яруса, м; μ – кинематический коэффициент вязкости, м2/с;

Re – число Рейнольдса.

Из приведенного уравнения:

23

Согласно опытно-промышленным исследованиям ВОДГЕО наибольший коэффициент использования объема и требуемый эффект очистки (до остаточной концентрации Cenвв 100 мг / л )достигается при Re ≤ 700 ÷ 800 .

ПРИМЕР.

Рассчитать нефтеловушку с параллельными пластинами на расход

Q = 400 м3 / ч » 110 л / с .

Для расчета и конструирования принимаем:

-высоту ярусов hя =50мм;

-угол наклона полок α = 450;

- ширину секции по осям B = 2 ,0 м ;

-ширину полочного блока b = 0,75 м ;

-высоту полочного блока hбл =1,6 м;

-гидравлическую крупность задерживаемых частиц нефти

u0 = 0,15мм/ с;

- количество секций нефтеловушки - 2.

Расчет:

Площадь поперечного сечения полочного пространства секции нефтеловушки:

F = 2 × hбл × b = 2 ×1,6 × 0 ,75 = 2 ,4 м2

Скорость движения жидкости в секции:

где:

Q – общий расчетный расход, м3/ч; n – число секций .

По найденной величине скорости v определяем число Рейнольдса:

где:

где:

hв — расстояние между полками по вертикали, мм.

5) Длина полочного пространства:

L = K × v ×Tр = 1,3 × 0,02315 × 471,5 » 14,2 м

где:

K — коэффициент запаса.

Принимаем 20 блоков длиной по 0,7 v. Тогда конструктивно:

L= 20 × 0,7 = 14 м

6)Общая строительная длина полочной нефтеловушки складывается из длины, необходимой для установки водораспределительных и водоотводных устройств, и длины полочного пространства.

Длина водораспределительных и водоотводных устройств зависит от их конструкции. При устройстве щелевых стенок и пропорциональных водораспределителей в начале нефтеловушки и водослива с нефтеудерживающей стенкой в конце, эти устройства имеют длину ≈ 4 ÷6 м.

Ориентируясь, на типовой проект Союзводоканалпроекта принимаем общую длину нефтеловушки L =18 м.

25

7) Общая высота нефтеловушки складывается из высоты полочного блока hбл =1,6 м, высоты слоя воды и всплывших нефтепродуктов ≈ 0 ,3 м , высоты приямка для осадка ≈ 0,5 ÷ 0,7 м и высоты строительного борта ≈ 0 ,5 м . Тогда общая высота нефтеловушки будет ≈ 3 м .

8) Общая ширина 2-х секций нефтеловушки будет равна:

Bобщ = 2 × 2,0 = 4 м

9) Общий объем нефтеловушки:

W» L × B × H =18× 4 ×3 = 216 м3

4.РАСЧЕТ ФЛОТАЦИОННЫХ УСТАНОВОК

Метод флотации применяется для удаления из сточных вод нефтепродуктов, жиров, поверхностно-активных веществ (СПАВ), волокон шерсти, минеральной ваты, асбеста и другихнерастворимых в воде веществ с развитой поверхностью и мало отличающихся от воды по плотности.

При необходимости глубокой очистки стоков от указанных примесей применяют реагенты, способствующие коагуляции примесей.

В практике очистки сточных вод наибольшее распространение получили способы импеллерной флотации и напорной флотации.

4.1. Расчет импеллерной флотационной установки

Нормативы и рекомендации СНиП [1]:

-продолжительность флотации t = 20 ÷ 30 мин ;

-окружная скорость импеллера u = 12 ÷15м / с ;

-диаметр импеллера d = 200 ÷ 750 мм ;

-расход воздуха на 1 м2 флотационной камеры от 40 до 50 м3/м2 в час;

-флотационная камера — квадратная в плане со стороной равной B и глубиной воды h = 1,5 ÷ 3 м ;

-площадь, обслуживаемая одним импеллером, не более 36d2;

-объем флотационной камеры W в м3 определяется по формуле:

W =0,025×Q×t

где:

Q – расход сточных вод в м3/ч;

t — продолжительность флотации в мин.

ПРИМЕР.

Рассчитать импеллерную флотационную установку на расход сточных вод Q = 320 м3 / ч .

Принимаем согласно § 7.68 и 7.69 СНиП [1]:

-продолжительность флотации t = 30 мин ;

-диаметр импеллера d = 750 мм ;

-окружную скорость импеллера u = 15 м / с;

-расход воздуха на 1 м2 флотационной камеры С= 50 м3/м2 в час;

-глубину воды в камере флотации h = 3 м .

Расчет:

1. Общий необходимый объем флотационных камер:

W = 0 ,025 × Q × t = 0 ,025 × 320 × 30 = 240 м3

2. Размеры камеры флотации:

- сторона основания камеры в плане: l = 6 × d = 6 × 0,75 = 4,5 м

- площадь: f = 36 × d 2 = 36 × 0 ,75 2 = 20 м2 ; - высота воды: h = 3 м .

3. Потребное количество флотационных камер:

4. Мощность на валу флотационной турбинки (импеллера) определяем по формуле:

N = γ аж × H ст × (qвозд + qводы )

102 ×η

где:

γаж – объемный вес аэрированной жидкости:

γ аж = γ ж × 0 ,67 = 1 × 0 ,67 = 0 ,67 т / м3

γж – объемный вес обрабатываемой жидкости γ ж = 1 т / м3 ;

Hст – статический напор, необходимый для преодоления давления жидкости над турбинкой в момент пуска:

27

ϕ – коэффициент напора, равный для флотационных машин ϕ = 0 ,2 ÷ 0 ,3 , принимаем ϕ = 0 ,3 ;

u = 15 м / с – окруженная скорость импеллера; g = 9 ,81 м / с2 – ускорение силы тяжести;

qвозд — количество засасываемого турбинкой воздуха, в л/с: qвозд= 0,278×С× f = 0,278×14×20 = 77,84 л/ с

где:

С – расход воздуха на 1 м2 площади флотационной камеры, принятый равным 50 м3/м2 в час или:

С = 50000 / 3600 ≈ 14 л/м2 в сек.

qводы – количество воды, засасываемой турбинкой:

ω – площадь живого сечения отверстий, через которые сточная вода попадает в турбинку, в м2;

ω = 0,008 ÷ 0,01 м2 ; принимаем ω = 0,01 м2 ;

H – давление, под которым сточная вода поступает в турбинку:

H=γаж×h =0,67×3 = 2,01м.вод.ст м.;

η– КПД флотационных машин, равный η = 0 ,2 ÷ 0 ,3 .

Принимаем η = 0 ,3 .

Подставляя найденные значения, находим:

N = 0,67 ×3,44 × (77,84 + 41) » 9 кВт 102 × 0,3

Мощность электродвигателя принимается с запасом в 10 ÷ 40%, тогда:

N=(1,1¸1,4)×9 »9,9¸12,6кВт

5.Общая высота флотационной камеры:

Hобщ = hб + h + 0,1× h + hпены = 0,3 + 3 + 0,1×3 + 0,1 = 3,7 м

где:

0,1× h – повышение уровня воды при флотации на 10%; hпены – высота слоя пены = 0,1 м.

Рис. 11. Схема импеллерной флотационной камеры.

4.2. Проектирование установок напорной флотации

Установки напорной флотации могут проектироваться безрециркуляции, когда весь объем очищаемой жидкости насыщается воздухом под давлением, и с рециркуляцией, когда воздухом насыщается только рециркуляционный поток очищенной на флотаторах жидкости, принимаемый равным 30~50;% от объема обрабатываемых стоков, В схемах с рециркуляцией для повышения эффекта очистки могут применяться реагенты и флокулянты.

В типовых проектах флотационных установок, разработанных для очистки нефтесодержащих стоков нефтеперерабатывающих заводов, эффективность очистки сточных вод отнефтепродуктов и механических примесей при начальной их концентрации до 1-00 мг/л принимается равной:

Нормативы и рекомендации СНиП и ВНИИ ВОДГЕО:

1)Подача воздуха производится эжектором во всасывающую трубу

насоса.

2)Количество воздуха 3 - 5% объема обрабатываемой воды.

29

3)Избыточное давление в напорном резервуаре 0,3 - 0,5МПа.

4)Продолжительность насыщения воздухом 1-3 мин. При производительности установки до 100 м3/ч применяются прямоугольные флотаторы глубиной l÷1,5 м, продолжительность флотации 20 мин.

5)При производительности установки свыше 100 м3/ч и исходной концентрации нефтепродуктов 70 - 100 мг/л. применяются радиальные флотаторы глубиной не менее 3 м (зоны флотации и отстаивания не менее 1,5 м каждая), продолжительность пребывания в зоне флотации 5 мин, в зоне отстаивания 15 мин, производительность одного флотатора не должна превышать 1000 м3/ч.

6)При исходной концентрации нефтепродуктов в очищаемой.сточной воде 100 - 150 мг/л и механических примесей до 15.0 мг/л рекомендуется применять радиальные флотаторы-отстойники [11] с подвесной флотационной камерой.

7)При проектировании флотаторов следует учитыватьповышение уровня эмульсии при флотации на 10%.

Схемы установок напорной флотации представлены нарис. 12 и 13.

4.3. Типовые проекты флотационных установок

ГПИ «Союзводоканалпроект» разработаны типовые проекты установок напорной флотации для очистки нефтесодержащих стоков нефтеперерабатывающих заводов. В составе проектов даются схемы расположения сооружений иразработаны конструкции радиальных флотаторов и флотаторов-отстойников, напорных баков емкостью 8, 16, 20 м3 и распределительной камеры перед флотаторами.

Ниже в таблице 4 приведены типоразмеры радиальных флотаторов и в таблице 5 – флотаторов-отстойников.

Таблица 4.

Основные параметры радиальных флотаторов