1. Определить условия смешения сточных вод с водой водотока.
где Q – среднемесячный расход воды водотока 95 % обеспеченности, м3/с;
q – максимальный расход сточных вод, подлежащих сбросу в водоток, м3/с;
L – расстояние по фарватеру водотока от места выпуска до расчетного створа, м;
α – коэффициент, зависящий от гидравлических условий смешения
где
коэффициент зависящий от расположения
выпуска сточных вод в водоток:
при выпуске у берега = 1;
при выпуске в фарватер = 1,5;
γ – коэффициент извилистости водотока;
D – коэффициент турбулентной диффузии.
Для равнинных рек коэффициент турбулентной диффузии находят по формуле М.В. Павлова:
где
- средняя скорость течения, м/с;
-
средняя глубина участка, м.
Так как извилистость русла слабо выражена, а выпуск береговой, то:
α = 0,185; γ = 0,31.
Поскольку необходимо учесть продолжительность перемешивания воды от места сброса до расчетного створа, определим:
;
БПКполн для данного вида водопользования LПДК = 6 мг/л. Допустимое значение БПКполн сточной воды, разрешенной к сбросу определяем:
где – γ – коэффициент смешения;
Q – расход воды водотоке, м3/с;
q – расход сточных вод, м3/с;
КСТ КВ – компоненты скорости потребления кислорода сточной водой и водой водного объекта;
LПДК – значение допустимой концентрации БПКполн смеси сточных вод и воды водного объекта в расчетном створе, мг/л;
LВ – БПКполн воды водного объекта до места выпуска сточных вод мг/л;
t – длительность перемешивания воды от места сброса до расчетного створа, сут.
3. Определить необходимую степень очистки сточных вод по бпКполн
Задание III (3)
Найти разбавление сточных вод для глубинного сосредоточенного выпуска в проточный водоём, если скорость течения в водоеме:
Таблица 4.
№ П/П |
Параметры |
Варианты |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
||
1 |
Скорость течения в водоёме VП м/с |
0,017 |
0,019 |
0,021 |
0,023 |
0,025 |
2 |
Средняя глубина в месте сброса, Н м; |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
3 |
Расчетный расход сточных вод Q0 |
0,29 |
0,31 |
0,33 |
0,35 |
0,37 |
4 |
Скорость истечения сточной воды V0 м/с |
2,4 |
2,45 |
2,5 |
2,55 |
2,56 |
Водоём относится к водным объектам рыбохозяйственного назначения второй категории, т.е. расчетный створ не более 500 метров от места выпуска.
Так как выпуск сточных вод осуществляется через сосредоточенный выпуск А = 1.
1. Определить диаметр выпускного отверстия, принимая что скорость истечения сточной воды (см. по варианту).
2. Определить параметр Р по формуле:
где Vn – скорость течения в водоёме м/с;
V0 – скорость истечения сточных вод из выпуска м/с;
3. Определить параметр S по формуле:
где Н – глубина водоёма вместе выпуска, м.
Задание IV (1)
Котельные
Топливо – уголь донецкого месторождения.
В котельной установлено два котла, работающих на донецком угле.
Определить объём дымовых газов, а также максимально разовые выбросы золы и оксидов серы, углерода, азота при следующих показателях:
Таблица 5
№ П/П |
Варианты |
||
1 |
400 |
500 |
600 |
2 |
130 |
140 |
150 |
3 |
1,65 |
1,75 |
1,8 |
4 |
1 |
1 |
1 |
5 |
4 |
4 |
4 |
6 |
1 |
1 |
1 |
7 |
0,8 |
0,85 |
0,9 |
8 |
0,09 |
0,1 |
0,11 |
9 |
0 |
0 |
0 |
Технические характеристики котла
Расход топлива на один котел Вi г/с;
Температура отходящих газов в устье трубы Туст ºС;
Коэффициент
избытка воздух
;
Потери теплоты с уносом от механической неполноты сгорания топлива g, %;
Потери теплоты от неполноты сгорания топлива механической qун%;
Потери теплоты от неполноты сгорания топлива химической q %;
Доля твёрдых частиц задерживаемых золоуловителем, αун;
Доля
оксидов серы, связанных летучей золой
в котле,
;
Доля
оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе
котла попутно с улавливанием твердых
частиц,
Характеристики топлива
Состав угля %
Таблица 6.
А |
S |
W |
C |
H |
N |
O |
28.8 |
4.1 |
32.8 |
24.7 |
3.6 |
1 |
5 |
Низшая теплота сгорания топлива – МДж/кг – 11,48
Коэффициенты характеризующие:
Долю потерь теплоты, обусловленную содержанием СО в продуктах сгорания R – 1
Влияние
состава топлива на выход NOx
Конструкцию
горелок
Вид
шлакоудаления
Эффективность
воздействия рециркулирующих газов в
зависимости от условий подачи в топку
Сжигание
выбросов NOx при двухступенчатом сжигании
Степень
рециркуляции дымовых газов
Выход
оксидов азота, кг/т условного топлива
1) По уравнению определяем количество воздуха необходимого для горения топлива заданного свойства:
2) По уравнению теоретический объем продуктов сгорания топлива заданного свойства:
3) По уравнению объем дымовых газов, выбрасываемых в атмосферу двумя котлами:
4) По уравнению максимально разовый выброс золы:
5) По уравнению максимально разовый выброс SO2
6) Максимально разовый выброс оксида углерода:
7) Максимально разовый выброс оксида азота:
Задание IV (2)
Топливо мазут.
В котельной установлено три котла ДЕ – 16 – 14 – ГМ, работающих на высокосернистом мазуте. Определить максимально разовые выбросы оксидов серы и азота при следующих показателях:
Таблица 7.
№ П/П |
Варианты |
||
1 |
2 |
3 |
|
1 |
2,8 |
3,0 |
3,2 |
2 |
36,7 |
38,9 |
43,1 |
3 |
0,9 |
1,1 |
1,3 |
4 |
0 |
0 |
0 |
5 |
0,018 |
0,02 |
0,021 |
6 |
0,009 |
0,01 |
0,011 |
Характеристики топлива
1). Содержание серы S %
2).
Низшая теплота сгорания топлива –
МДж/кг
Техническая характеристика котла
3).
Расчетный расход топлива на один котёл
т/час
4)
Потеря тепла от механической неполноты
сгорания топлива
5)
Доля оксидов серы связанных с летучей
золой в котле,
6)
Доля оксидов серы, улавливаемых в
золоуловителе котла, попутно с улавливанием
твёрдых частиц,
Коэффициенты характеризующие:
Влияние
состава топлива на выход NOx
Конструкцию
горелок
Вид
шлакоудаления
Эффективность
воздействия рециркулирующих газов в
зависимости от условий подачи в топку
Сжигание
выбросов NOx при двухступенчатом сжигании
Степень
рециркуляции дымовых газов
Выход
оксидов азота, кг/т условного топлива
1) Максимально разовый выброс SO2 определяется по уравнению:
2) Максимально разовый выброс NOx оксидов азота определяется по уравнению
Задание IV (3)
Топливо природный газ.
Котельная оборудована котлом, работающим на природном газе. Определить дымовых газов, а также максимально разовые выбросы оксидов углерода азота при следующих показателях:
Технические характеристики котла.
Таблица 8
№П/П |
Варианты |
||
1 |
0,18 |
0,2 |
0,22 |
2 |
170 |
180 |
190 |
3 |
1,6 |
1,7 |
1,8 |
4 |
0,45 |
0,5 |
0,53 |
5 |
0,45 |
0,5 |
0,53 |
Расчетный расход топлива на один котел, В м3/с.
Температура отходящих газов, Тух ºС
Коэффициент избытка воздуха
Потери теплоты от неполноты сгорания топлива механической q %;
Потери теплоты от неполноты сгорания топлива химической q %;
Коэффициенты характеризующие:
Таблица 9.
№П/П |
Варианты |
||
1 |
2 |
3 |
|
1 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
2 |
0,8 |
0,9 |
0,95 |
3 |
1 |
1 |
1 |
4 |
1 |
1 |
1 |
5 |
1 |
1 |
1 |
6 |
1 |
1 |
1 |
7 |
0 |
0 |
0 |
8 |
2,18 |
2,35 |
2,42 |
долю потерь теплоты, обусловленную содержанием СО в продуктах сгорания R
Влияние
состава топлива на выход NOx
Конструкцию
горелок
Вид
шлакоудаления
Эффективность
воздействия рециркулирующих газов в
зависимости от условий подачи в топку
Сжигание
выбросов NOx при двухступенчатом сжигании
Степень
рециркуляции дымовых газов
Выход
оксидов азота, кг/т условного топлива
1) Теоретическое количество воздуха, необходимое для горения топлива заданного состава:
Таблица 10.
Состав газа |
% |
Азот (N2) |
0,9 |
Этан (C2H6) |
3,2 |
Пропан (С3Н8) |
0,4 |
Пентан (С5Н12) |
0,1 |
Метан (СН4) |
94,9 |
Диоксид углерода (СО2) |
0,4 |
Бутан (С4Н10) |
0,1 |
Низшая теплота сгорания топлива – МДж/кг 27,63;
Влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к 1 м3 сухого газа (dг), г/м3 10;
Плотность газа (ρ) кг/м3 0,758;
2) Теоретический объём продуктов сгорания топлива заданного состава:
3) Объем дымовых газов выбрасываемых в атмосферу
4) С учетом того, что в данном случае
г/с
максимально разовый выброс оксида углерода
максимально разовый выброс NOx оксидов азота определяется по уравнению
Задание V
Технологический расчет полого скруббера
Определить, размеры полого скруббера для охлаждения газов за 1 ч водой при следующих расходах газов:
№ варианта |
Начальная температура (t) |
Конечная температура (t) |
Влажность газов (г/м3) |
1 |
300 |
110 |
50 |
2 |
370 |
130 |
53 |
3 |
420 |
150 |
56 |
Газы по своему составу близки к атмосферному воздуху (плотность ~ 1,3 кг/м3) и содержит водяных паров около 50 г/м3. Барометрическое давление равно 745 мм рт.ст. (101,3 кПа). Объемная удельная теплоемкость газов равна (~ 1,26 кДж/м3*град).
Количество тепла, отнимаемого за 1 ч от газов, определяют по формуле:
Q = *V(t1 –t2) =
Определяем среднюю разность температур газов и воды в скруббере.
Величину tм (температуру мокрого термометра) находим по диаграмме
i – x
Учитывая
температуру t, газа и начальную влажность
г
водяных паров на 1 кг сухих газов, находим
tм≈58,5 ºС
Отсюда:
Принимая
объемный коэффициент теплопередачи
по эмпирическим данным (116,5 вm/(м3град))*(100
ккал/(м3град)), находим объем полого
скруббера
Диаметр скруббера D находим из расчета скорости газов на выходе из него не более 1 м/с воизбежание уноса капель неиспарившейся воды.
|
I вариант |
II вариант |
III вариант |
Диаметр скруббера D,м |
4,2 |
4,5 |
4,8 |
Объем скруббера определяется из выражения
отсюда;
а
отношение
,т.е.
близко к рекомендуемым величинам.
Задание VI (1)
Ил из очистных сооружений (IV класс опасности)/ Механическая очистка воды в установке БТФ-25 происходит с помощью активного ила, образование которого представлено в следующей формуле:
А = t • Р = t • (((С1-С2) • Qчас)/1000)
где:
t – время работы установки в день (максимальная нагрузка)
Р – расчетный расход уплотненного осадка
С1 – концентрация поступающих на очистку стоков
С2 – концентрация очищенных стоков
А = t • Р = 24 • (((200 - 3) • 1,04)/1000)= 5 кг/день
Режим работы предприятия 252 дня:
Годовое количество составит
Сг = А*Кд = 5 • 252 = 1,260 т
Ил из очистных сооружений вывозится на иловые карты.
Задание VI (2)
Установка “Кубост-П”предназначена для очистки сточных вод от мойки автомашин и близких к ним по составу производственных стоков с целью повторного использования. Разовое заполнение системы оборотного водоснабжения составляет 2,4 м3. Подпитка системы предусматривается из хозпитьевого водопровода. Расход воды на подпитку системы – 1,14 м3/сут.
Содержание загрязняющих веществ в воде до и после предварительной очистки представлено в таблице:
Загр. вещества До очистки Эффек-ть После оч-ки
Взв. в-ва 1000 мг/л 98% 20 мг/л
Нефтепродукты 40 мг/л 97% 5 мг/л
Загр. вещества Норматив.треб-е конц-и ЗВ в очищ.воде(ОНТП-01-91)
Взв. в-ва 40 мг/л
Нефтепродукты 15 мг/л
Количество ЗВ, улавливаемых очистными сооружениями рассчитывается по формуле:
Q=W х (Сi1- Сi2) х 10-3, кг/год
По взвеш.в-вам
Q= 659,736* (1000 - 8 ) х10-3= 0,65т/год
По нефтепродуктам:
Q= 659,736х ( 40-5)х10-3=0,023т/год
Где:
W – количество очищаемых сточных вод (2,4*357*0,7 + 0,24*0,7*357= 659,736), м3/год
Сi1- концентрация i-го ЗВ сточных вод до очистки, мг/л
Сi2- концентрация i-го ЗВ сточных вод после очистки, мг/л
С учетом влажности образующегося осадка, его количество составит:
Мотх=Q/(1-V/100)х10 –3, т/год
По взвеш.в-вам:
Мотх.взв= 0,65/(1-80/100)х10-3= 3,3 т/год
Вывоз осадка осуществляется 1 раз в 1 мес. по 0,28 т за 1 вывоз от каждой установки.
По нефтепродуктам:
Мотх.н= 0,023 /(1-80/100)х10-3= 0,12т/год
V – влажность осадка,%