5.6.3. Расчет гидроциклона
Для механической очистки сточных вод от взвешенных веществ допускается применять открытые и напорные гидроциклоны. Открытые гидроциклоны необходимо применять для выделения всплывающих и оседающих грубодисперсных примесей и скоагулированных взвесей. Напорные гидроциклоны следует применять для выделения из сточных вод грубодисперсных примесей главным образом минерального происхождения. Гидроциклоны могут быть использованы в процессах осветления сточных вод, сгущения осадков, обогащения известкового молока, отмывки песка от органических веществ, в том числе нефтепродуктов. При осветлении сточных вод аппараты малых размеров обеспечивают больший эффект очистки. При сгущении осадков минерального происхождения следует применять гидроциклоны больших диаметров (свыше 150 мм).
Открытые (безнапорные) гидроциклоны применяются для выделения из сточных вод примесей с гидравлической крупностью равной 0,2 мм/с. Они обладают большой удельной производительностью. Рекомендуемая скорость воды на входе вх=0,5 м/с, Скорость воды в циклоне цик=60 мм/с=0,06 м/с. В случае, если расход СВ, подающихся на очистку, превышает 100 м3/ч, согласно рекомендациям СНиП устанавливается 2 гидроциклона.
(л/с) (5.60)
Площадь поперечного сечения и диаметр гидроциклона определять по формулам:
(м2); (5.61)
(м). (5.62)
Высота гидроциклона
Н = Нц + Нк (м), (5.63)
где Нц − высота цилиндрической части гидроциклона, Hц= Dц, м; Нк − высота конической части гидроциклона, Hк=0,5 Dц . tg300, м.
Высота и диаметр внутреннего цилиндра
(м); (5.64)
(м). (5.65)
Диаметр полупогруженной кольцевой стенки для задержки всплывающих частиц
(м). (5.66)
Вода поступает в гидроциклон через питатели, число которых принимают не менее двух.
Площадь питающего патрубка определять по формуле
(м2), (5.67)
где Q1 — количество воды, подаваемой в аппарат через один питатель). Диаметр питающего патрубка:
(м). (5.68)
5.6.4. Расчет аппаратов для реагентной очистки св
Реагентную обработку необходимо применять для интенсификации процессов удаления из сточных вод коллоидных и растворенных примесей в процессе физико-химической очистки сточных вод. В случае содержания биогенных элементов в сточных водах, подлежащих биологической очистке, ниже норм следует предусматривать их искусственное пополнение (биогенную подпитку).
В качестве реагентов следует применять коагулянты, известь, флокулянты (водорастворимые органические полимеры неионогенного, анионного и катионного типов). Вид реагента и его дозу надлежит принимать по данным научно-исследовательских организаций в зависимости от характера загрязнений сточных вод, необходимой степени их удаления, местных условий и т.п. Для сточных вод некоторых отраслей промышленности и городских сточных вод дозы реагентов допускается принимать согласно СНиП 2.04.02−85.
Приготовление, дозирование и ввод реагентов в сточную воду надлежит предусматривать согласно СНиП 2.04.02−85. Смешение реагентов со сточной водой следует предусматривать в гидравлических смесителях или в подводящих воду трубопроводах согласно СНиП 2.04.02−85. Допускается применять смешение в механических смесителях или в насосах, подающих сточную воду на очистные сооружения.
Установка реагентной очистки сточных вод состоит из растворных баков, расходного бака, смесителя раствора реагента со сточными водами и отстойника.
Расчет растворных баков.
Растворные баки необходимы для растворения реагента в воде и получения раствора с необходимой концентрацией реагента. Количество растворных баков принимают равным 2.
Для определения необходимого количества реагента составляют уравнение материального баланса, например, для очистки от H2SO4 с помощью Ca(OH)2
Ca(OH)2 + H2SO4 → CaSO4 + 2H2O (5.69)
Концентрация загрязнителя c(H2SO4), кг/м3 ,задается по условию.
Количество загрязняющих веществ, поступающих на очистные сооружения (за сутки), надлежит определять по формуле
(кг/сут),
(5.70)
где Qобщ – расход сточных вод м3/сутки; с(Н2SО4) – концентрация Н2SО4 в сточной воде (по условию).
Количество реагента (кг/сут) определяют пропорционально г-молям уравнения материального баланса:
(кг/сут).
(5.71)
Для полного взаимодействия реагента с загрязнителем необходимо брать избыток реагента 10%.
Раствор реагента надлежит приготавливать растворением в воде с концентрацией с=8−12%. При этом плотность раствора реагента находят из закона сохранения массы с учетом истиной плотности сухого реагента и плотности воды (кг/м3):
ρр-ра(Са(ОН)2)=ρ(СаОН)2)·(0,08-0,12) + ρ(Н2О)·(0,92-0,88). (5.72)
Объемный расход раствора реагента в сутки составит:
(м3/сут),
(5.73)
где с(Са(СаОН)2) – принятая концентрация реагента в растворе (8–12%).
Количество затворений в сутки в каждом растворном баке необходимо принимать равным (6–12) раз/сут. В этом случае объем раствора реагента при каждом затворении в каждом баке составит:
(м3).
(5.74)
Геометрические размеры бака определить из формулы
Принимать Н = (0,6-1)D , тогда
(м); (5.75)
(м).
(5.76)
Диаметр винта мешалки
(м).
(5.77)
Число оборотов винта мешалки (в минуту)
,
(об/мин). (5.78)
Мощность привода мешалки определяется по формуле
(кВт),
(5.79)
где k1 − коэффициент возврата массы (0,7 – 0,8); k2 − коэффициент сужения сечения потока лопастями винта (0,7 – 0,8); F1 − площадь круга, описываемая лопастями винта; − КПД винта (0,8 – 0,9); t − шаг винта, n – число оборотов винта, 1/с.
(м),
(5.80)
где β − угол подъема винта (20-40○).
Расчет расходного бака.
Объем расходного бака необходимо принимать не менее двух объемов растворного бака, исходя из необходимого количества раствора с учетом запаса (концентрация реагента останется такой же, как в растворных баках). Расходный бак принимать в форме параллелепипеда.
Объем расходного бака:
(м3),
(5.81)
где H — высота бака, м (принимать Н=(2-4) м); L – длина, м; B – ширина, м.
(м2)
(5.82)
Допускается принимать L = B.
Расчет смесителя.
Для смешения сточных вод с раствором реагента допускается использовать перегородчатый смеситель. Скорость воды в смесителе равна в = 0,6 м/с.
,
(5.83)
где В и Н − ширина и высота лотка смесителя.
Допускается
принимать
(м) (5.84)
Расстояние
между перегородками равно ширине лотка
смесителя
.
Количество перегородок n
= 4.
Длина смесителя:
L = (n + 1) B, м. (5.85)