Практическая работа № 13 Расчет тонкослойного нефтеуловителя

Цель работы - изучить принципы расчета параметров очистных сооружений и закрепить теоретические знания.

Общие сведения

Нефтеуловители (рисунок 2.12) применяются для очистки сточных вод от нефтепродуктов и механических примесей, которые могут быть выделены методом отстаивания.

Рисунок 2.12 - Схема тонкослойного нефтеуловителя: 1 - вывод очищенной воды; 2 - нефтесборная труба; 3 – перегородка; 4 - плавающий пенопласт; 5 - слой не­фти; 6 - ввод сточной воды; 7 - секция из гофрированных пластин; 8 – осадок.

Исходные данные для примера:

• максимальный приток сточных вод q = 0,052 м³/с.

• число секций нефтеловушки n (согласно СНиП, n2), учитывая небольшие расходы стоков железнодорожной станции, принято n=1;

• глубина нефтеловушки H = 1 м и ширина ее секции B = 2 м, согласно СНиП;

• концентрация взвешенных веществ К^ВВ = 109,6 мг/л;

• концентрация нефтепродуктов К^НП = 160 мг/л.

Методика расчета:

Средняя скорость движения воды в проточной части нефтеловушки определена по формуле, ( ,мм/с):

Согласно СНиП, скорость  должна приниматься равной 4 - 6 мм/с (на практике  находится в пределах 2 -10 мм/с).

Далее определяется длина нефтеловушки по формуле ( ,м):

где u₀ - гидравлическая крупность (т.е. скорость всплывания нефтяных или взвешенных частиц), равна 0,4 мм/с.

 - коэффициент, учитывающий турбулентность и струйность потока воды в нефтеловушке,  = 1,5.

Расчетная продолжительность отстаивания воды в нефтеловушке определена по формуле ( ,ч):

Продолжительность всплывания нефтяных частиц определена по формуле (t_в, ч):

Необходимо, чтобы t_в было меньше t₀.

Количество свежего осадка, задерживаемого в нефтеловушке, определяется по формуле (W_ос, м³/сут):

,

где Q_нл - суточный расход сточных вод, поступающих в данную нефтеловушку, м³/сут;  - плотность свежевыпавшего осадка, т/м³ , =1,1т/м³; p - влажность осадка, %; p = 95% согласно СНиП; С_вв – концентрация взвешенных веществ в сточной воде; Э_н^в.в - эффект очистки сточных вод в нефтеуловителе от взвешенных веществ зависит от физических свойств минеральной и органической взвеси. Ориентировочно принят расчетный эффект очистки в нефтеловушках Э_н^в.в = 90%.

Высота слоя осадка в нефтеуловушке (h_ос,м) определяется по формуле:

Согласно СНиП, слой осадка в нефтеловушке принимают до 0,1м. Сопоставляя эту величину с расчетной, определяем частоту включения скребков для сгребания осадка и его удаления из нефтеловушки, т.е.

Слой всплывших нефтепродуктов в нефтеловушке принимается h_нп=0,1 м, СНиП.

Высоту борта нефтеловушки h_б и высоту нейтрального слоя h_нс принимаем h_б = 0,3 м; h_н.с = 0,3 м, СНиП.

Тогда строительная высота нефтеловушки (H_стр, м):

.

Тонкослойные нефтеуловители применяются для повышения эффекта очистки и повышения компактности очистных сооружений. Они запроектированы на базе обычных нефтеуловителей посредством установки в их отстойной зоне тонкослойных элементов.

Размеры и количество блоков тонкослойных элементов определяются из условия (В, м):

где B - ширина секции нефтеловушки, м;

m - количество блоков, установленных параллельно; определяется конструктивно, m = 2, т. к. B3 м;

B_п - ширина блока тонкослойных элементов, м.

Высота блока принимается равной высоте нефтеловушки, т.е. Н_п = Н = 1 м.

Для сбора всплывших нефтепродуктов над блоком оставляют зону глубиной h_нп = 0,1 м.

Длина тонкослойных элементов (L_п, м) определяется по формуле:

где  - коэффициент, учитывающий действительные условия осаждения частиц в тонкослойном отстойнике; 2h - расстояние между тонкослойными элементами, равно 0,5 м; u₀ - гидравлическая крупность задерживаемых нефтяных частиц, мм/с;  - угол наклона тонкослойных элементов; принят из условия сползания осадка  = 45.

Длина тонкослойных элементов набирается из отдельных блоков, длина каждого из которых составляет 1,5÷3 м и определяется из конструктивных соображений. Блоки тонкослойных элементов размещены на расстоянии 1 м от водораспределительных и 0,5 м от водосборных устройств.

Требуемый эффект задержания эмульгированных нефтепродуктов Э_т.н.^нп = 96%. При таком его значении расчетный диаметр частиц нефтепродуктов, обеспечивающих данный эффект, d₀ = 0,002 cм.

Гидравлическая крупность (u₀, см/с) найдена по зависимости:

где ₁ - коэффициент, учитывающий влияние механических примесей на скорость всплывания нефтяных частиц, равный 0,88;  - абсолютная вязкость жидкости, при температуре стоков 20С,  = 0,01 г/см∙с; _в, _н - плотности воды и нефтепродуктов, г/см³; g - ускорение свободного падения; g = 981 cм/с²; d₀ - диаметр частиц нефтепродуктов, полностью задерживаемых в нефтеуловителях, см.

Остаточное содержание нефтепродуктов в очищенных водах после тонкослойного нефтеуловителя определено по формуле, мг/л:

где К₁ - содержание растворенных нефтепродуктов, не задерживаемых в нефтеуловителе, не должна превышать 15 мг/л; К₂ - то же, эмульгированных нефтепродуктов; Э_т.н.^НП - эффект очистки стоков в тонкослойном нефтеуловителе от эмульгированных нефтепродуктов.

Остаточное содержание взвешенных веществ в очищенных водах после тонкослойного нефтеуловителя определено по формуле, мг/л:

где Э_т.н.^ВВ - эффект очистки сточных вод в тонкослойном нефтеуловителе от взвешенных веществ.

Исходные данные для расчета:

• максимальный приток сточных вод q_max = 1000+100∙N, м³/сут, N – номер по журналу;

• число секций нефтеловушки n (согласно СНиП, n2), учитывая небольшие расходы стоков железнодорожной станции, принято n=1;

• глубина нефтеловушки H = 1 м и ширина ее секции B = 2 м, согласно СНиП;

• концентрация взвешенных веществ К^ВВ = 150+30·N, мг/л;

• концентрация нефтепродуктов К^НП = 50+ 15·N мг/л.