611_CHernovskij_L.A._Promyshlennaja_ehkologija_Praktikum_

В данной работе рассматривается свободное гравитационное осаждение твердых частиц в жидкости, при котором процесс осаждения происходит под действием силы тяжести и осаждающиеся частицы практически не оказывают влияния на движение друг друга.

При ориентировочных расчетах, учитывая приближенно отличие реальных условий осаждения от теоретических (стесненность осаждения, форма частиц, движение среды) определяют среднюю расчетную скорость

осаждения wос' , м/с:

Порядок расчета:

1)по формуле (2) определить критерий Архимеда Ar;

2)по известному критерию Архимеда определить режим осаждения и после определения скорости осаждения методом Лященко - значение критерия Рейнольдса Re;

3)при ламинарном режиме осаждения шарообразных частиц скорость осаждения wос можно рассчитать по формуле Стокса (1);

4)при известном значении критерия Рейнольдса скорость осаждения wос определяется по формуле (7);

5)по формуле (8) определить среднюю расчетную скорость осаждения

wос' , м/с;

6)по формуле (9) определить поверхность осаждения F, м2;

7)по формуле (10) найти диаметр отстойника D, м.

ЗАДАНИЕ

Рассчитать вертикальный отстойник в соответствии с заданным вариантом

Таблица 1 Исходные данные

Для всех вариантов:

1) плотность жидкости ρж = 1066 кг/м3; 2) динамическая вязкость жидкости μж = 1,14 10-3 Па с.

Отчет по практической работе должен содержать:

1)титульный лист (приложение А);

2)задание с исходными данными;

3)схему отстойника;

4)расчет отстойника;

5)выводы.

72

Контрольные вопросы

1.Какую функцию выполняют отстойники в системе очистки сточных вод?

2.Принцип работы отстойников.

3.Зависит ли скорость осаждения частиц от их концентрации в стоках?

4.Что такое критерий Архимеда?

5.На сколько может отличаться реальная скорость осаждения от теоретической, и как это учитывают при расчетах?

73

Для всех вариантов: 1) плотность смеси воды и бензина, ρ = 840 кг/м3; 2) плотность бензина, ρч = 760 кг/м3; 3) плотность воды, ρ = 998 кг/м3; 4) динамический коэффициент вязкости среды, μ = 1,005 ∙ 10-3 Па∙с.

Отчет по практической работе должен содержать:

1)титульный лист;

2)задание с исходными данными;

3)схему сепаратора;

4)расчет сепаратора;

5)выводы.

Контрольные вопросы

1.Для очистки от каких видов загрязнителей предназначены сепараторы?

2.Принцип работы сепаратора.

3.Опишите устройство сепаратора.

4.Какая связь между критерием Архимеда и режимом движения удаляемых частиц?

5.Как выглядит вертикальный напорный зернистый фильтр?

76

Практическая работа № 14

РАСЧЕТ НАПОРНОГО ЗЕРНИСТОГО ФИЛЬТРА

Зернистые фильтры применяют для глубокой очистки вод от мелкодисперсных частиц, а также для доочистки сточных вод после биологической или физико-химической очистки.

Фильтры с зернистым слоем подразделяют на медленные (скорость фильтрования до 0,3 м/ч) и скоростные ( скорые – 2-15 м/ч и сверхскорые – более 25 м/ч), открытые и закрытые (напорные), с мелкозернистой фильтрующей загрузкой (размер частиц 0,4 мм), среднезернистой (0,4-0,8 мм) и крупнозернистой (более 0,8 мм), однослойные и многослойные, вертикальные и горизонтальные.

Высота слоя в открытых фильтрах равна 1-2 м, в закрытых 0,5-1 м. Напор воды в закрытых фильтрах создается насосами.

Наиболее широко применяются фильтрующие материалы: кварцевый песок, дробленый антрацит, керамическая крошка и другие.

Промывку фильтров, как правило, производят очищенной водой (фильтратом), подавая ее снизу вверх. При этом зерна загрузки переходят во взвешенное состояние и освобождаются от прилипших частиц загрязнений. Может быть произведена водовоздушная промывка, при которой сначала зернистый слой продувают воздухом для разрыхления, а затем подают воду.

Схема вертикального напорного зернистого фильтра представлена на рис. 11.

1– корпус;

2– нижнее распределительное устройство;

3– верхнее распределительное устройство;

4– слой зернистого фильтрующего материала

Рис. 11. Схема вертикального напорного зернистого фильтра

77

Фильтр состоит из цилиндрического корпуса 1, нижнего распределительного устройства 2, верхнего распределительного устройства 3

иразмещенного внутри корпуса слоя фильтрующего материала 4. Снаружи фильтра расположены трубопроводы подвода и отвода воды и сжатого воздуха.

Распределительное устройство состоит из вертикального коллектора и радиально расположенных перфорированных распределительных труб.

Нижнее распределительное устройство 2 предназначено для обеспечения равномерного сбора очищенной воды и равномерного распределения по площади поперечного сечения фильтра взрыхляющей воды

исжатого воздуха.

Верхнее распределительное устройство 3 предназначено для подвода в фильтр и равномерного распределения по площади поперечного сечения обрабатываемой воды, а также для удаления из фильтра промывной воды.

Подготовка насыпного фильтра к работе заключается в промывке слоя фильтрующей загрузки от задержанных загрязнений. Для хорошей промывки необходимо, чтобы зерна фильтрующего материала находились во взвешенном состоянии. При этом надо создать такие условия, при которых зерна фильтрующего материала сталкивались между собой и происходило бы полное оттирание с их поверхности налипших загрязнений.

Промывку фильтрующего материала осуществляют восходящим потоком воды, которую подают в фильтр через нижнее распределительное устройство 2. Необходимым условием промывки является расширение объема слоя фильтрующего материала на 40 – 50 %, позволяющее зернам фильтрующего материала свободно перемещаться в потоке воды.

Отлетающие с поверхности фильтрующих зерен частицы загрязнений вместе с восходящим потоком воды отводятся из фильтра через верхнее распределительное устройство 3.

Необходимое расширение фильтрующего слоя достигается при соответствующей скорости потока воды, которая характеризуется интенсивностью промывки.

Качество промывки контролируют, анализируя пробы воды, выходящей из фильтра, на мутность.

Для повышения качества промывки в фильтр через нижнее распределительное устройство подают сжатый воздух. Фильтрующий слой обрабатывают сжатым воздухом в течение 3-5 мин до подачи в фильтр промывной воды.

По окончании промывки мутный фильтрат сбрасывают либо в дренаж, либо в емкость повторного использования промывной воды.

Во время работы фильтра вода подается через верхнее распределительное устройство 2 на слой зернистого фильтрующего материала 4, проходит его и с помощью нижнего распределительного устройства 3 собирается и отводится из фильтра в общий коллектор.

78

При снижении прозрачности фильтрата, а также при достижении максимально допустимого перепада давления на слое фильтрующего материала фильтр отключают на промывку.

При производительности установки до 70 м3/ч устанавливается не менее трех фильтров, свыше 70 м3/ч – не менее четырех фильтров.

Порядок расчета

Рассматривается нормальный режим работы установки напорных зернистых фильтров с периодическим отключением одного из них на промывку.

Основным расчетным фактором для зернистых фильтров является производительность, которая кроме заданной величины должна учитывать расход на собственные нужды всех последующих стадий обработки воды.

Приближенно необходимая общая площадь фильтрования F, м2, при нормальном режиме работы определяется следующим образом:

где iиt - соответственно интенсивность (л/(с∙м2) и продолжительность (мин) взрыхляющей промывки фильтра, в зависимости от принятого характера промывки (водой или с воздухом).

Среднечасовой расход воды на собственные нужды q, м3/ч, равен

79

где n – число промывок в сутки осветлительного фильтра, принимаем

n = 2.

Для выбранных стандартных фильтров определяется скорость фильтрования

Если скорость фильтрования превышает допускаемую (v= 5 м/ч), то необходимо увеличить диаметр или количество установленных фильтров.

ЗАДАНИЕ

Рассчитать напорный зернистый фильтр в соответствии с заданным вариантом.

Таблица 1 Исходные данные