Механическая очистка сточных вод

Механическая очистка сточных вод

Введение

Под водоотведением на промышленных предприятиях понимают удаление и очистку сточных вод, образующихся на территории предприятия.

На промышленных предприятиях образуется значительное количество разнообразных по составу и свойствам производственных сточных вод. Условия их отведения с территории предприятия и обезвреживания имеют специфические отличия, которые необходимо учитывать при проектировании, строительстве и эксплуатации водоотводящих систем промышленных предприятий. Значительные объемы промышленного водоотведения по сравнению с коммунальными, разнообразие видов загрязняющих производственные сточные воды веществ, разнообразие методов их извлечения и обезвреживания, опасность для окружающей среды и тяжелые социально-экономические последствия от неправильных решений определяют необходимость особо тщательного выбора методов очистки сточных вод промышленных предприятий.

Водоотводящие системы промышленных предприятий предназначены для сбора и отведения с их территорий отработанных загрязненных производственных сточных вод, которые невозможно или экономически нецелесообразно далее использовать в технологическом процессе, а также для очистки этих сточных вод перед возвращением их на повторное использование, перед сбросом в водоем или в городскую сеть водоотведения.

Основные элементы водоотводящих систем промышленных предприятий:

внутрицеховые сети, локальные или местные очистные сооружения;

наружные сети;

насосные станции;

внеплощадочные очистные сооружения;

выпуски в водоемы и городские сети.

Значительное влияние на количество и качество сточных вод имеет система водоснабжения; чем полнее развито оборотное водоснабжение, т.е. повторное использование отработавшей воды на те же технологические нужды данного или соседних предприятий, тем меньше абсолютное количество сточных вод и тем, как правило, больше содержится в них загрязнений.

В данном курсовом проекте требуется запроектировать очистные сооружения для производственных сточных вод локомотивного депо.

1. Описание основных технологических процессов локомотивного депо

В структуру локомотивного депо входят следующие здания и сооружения:

ü административно-бытовой корпус;

ü ремонтно-механический цех;

ü  цех технического обслуживания;

ü  цех мойки и дефектовки;

ü  котельная;

ü  компрессорная;

ü  деревообрабатывающий цех;

ü  столовая, медпункт и т.д.

В локомотивном депо вода используется для промывки узлов, агрегатов и деталей при их ремонте, для охлаждения компрессоров, в гальваническом отделении и аккумуляторных для приготовления электролита и промывки аккумуляторных банок, в котельных, при уборке помещений и осмотровых канав.

Также в локомотивном депо вода расходуется на производственные, противопожарные, хозяйственно-питьевые и вспомогательные нужды предприятия.

Производственные сточные воды образуются при наружной и внутренней обмывке подвижного состава, при промывке и опрессовке аккумуляторов, при продувке оборотных систем, при охлаждении компрессоров и другого оборудования, от мытья полов в производственных, бытовых и подсобных помещениях и т.д.

Раз в 7 - 10 дней в канализацию производятся залповые сбросы отработанных моющих растворов, в которых содержится большое количество механических примесей (взвешенных веществ) и нефтепродуктов и щелочей. Залповые сбросы отработанных моющих растворов в производственную канализацию приводят к резкому ухудшению качественного и количественного состава сточных вод депо, при этом резко возрастает pH сточных вод - до 10 - 13.

Кроме того, в канализацию поступают охлаждающие эмульсии металлорежущих станков, вода, содержащая значительное количество нефтепродуктов и механических примесей, использованные растворители (керосин, дизельное топливо и др.).

Производственные сточные воды сбрасываются в городскую сеть водоотведения. При сбросе в городскую сеть водоотведения в соответствии с [1] ПДК составляет:

·    взвешенных веществ - 150 мг/дм³;

·       нефтепродуктов - 2 мг/дм³.

Производственные сточные воды локомотивного депо можно охарактеризовать по следующим категориям:

Ø по степени загрязненности - неочищенные;

Ø  по характеру загрязнений - комбинированного загрязнения;

Ø  по наименованию основного загрязнителя - нефтесодержащие;

Ø  по активной реакции среды (рН) - нейтральные;

Ø  по физическому состоянию - нерастворенные вещества.

По классификации Кульского загрязнения сточных вод по фазово-дисперсному состоянию делятся на 4 группы, 2 из которых гомогенные и 2 - гетерогенные. Взвешенные вещества относятся к первой группе примесей - нерастворимые примеси, образующие с водой суспензии, эмульсии, пены и бактериальные загрязнения. Нефтепродукты относятся ко второй группе примесей - гидрофобные коллоиды, которые обуславливают окисляемость и цветность воды.

2. Обоснование и выбор технологической схемы очистки сточных вод

В зависимости от вида, состава и свойств производственных сточных вод, их загрязненности и специфики загрязняющих веществ, условий повторного использования и отведения в водные объекты или другие приемники сточных вод применяются механический, физико-химический, химический и биологический методы очистки сточных вод.

Основными видами загрязнений в локомотивном депо являются нефтепродукты и механические примеси.

Технологическая схема очистки сточных вод состоит из следующих стадий:

а) механическая очистка - применяется для выделения нерастворенных примесей минерального и органического происхождения.

Отстойники. Отстаивание сточных вод широко применяется для выделения из них нерастворенных взвешенных (оседающих или всплывающих) грубодисперсных веществ. Отстойники применяют как основные сооружения механической очистки сточных вод. В большинстве случаев в отстойниках эффект осветления составляет 40-60 %. Следует отметить, что отстойники различного назначения и типа (горизонтальные, вертикальные, радиальные, тонкослойные и т.п.) нашли широкое применение в водоотводящих системах промышленных предприятий.

Гидроциклоны. Для выделения из воды тяжелых примесей применяют открытые и напорные гидроциклоны. Открытые гидроциклоны относятся к сооружениям отстойного типа с вращательным движением потока в рабочей зоне, которое обеспечивается тангенциальным подводом осветляемой воды к цилиндрическому корпусу. Вращение потока способствует агломерации взвешенных частиц и увеличению их гидравлической крупности. Напорные гидроциклоны получили распространение на железнодорожном транспорте в схемах очистки загрязненных моющих растворов от моечных машин, для глубокой очистки сточных вод, поступающих на флотационные установки, для отмывки нефтепродуктов осадка от минеральных загрязнений.

Нефтеловушки. Нефтеловушки представляют собой очистное устройство, предназначенное для очистки промышленных стоков от содержащихся в них нефтепродуктов. Механизм очистки, по которому работает нефтеловушка, основан на разности плотностей нефтепродуктов и воды, а сам процесс очистки происходит в 2 этапа : очистка сточных вод от взвешенных веществ и последняя очистка от нефтепродуктов, в результате удается достигнуть 95 % очистки стоков.

Смолоотстойники и смоломаслоуловители. Применяются в водоотводящих системах промышленных предприятий для извлечения масел и смол. Обычно они устраиваются в виде горизонтальных или вертикальных отстойников. Лучший эффект дают вертикальные. Также применяют радиальные и прямоугольные отстойники. Эффект осветления 80-90 %.

Напорные фильтры и безнапорные зернистые фильтры. Для механической очистки нефтесодержащих сточных вод после их гравитационного отстаивания применяют напорные и безнапорные (открытые) зернистые фильтры. Напорные применяют при очистке сточных вод на нефтепромыслах. А безнапорные фильтры применяют в различных случаях очистки нефтесодержащих вод на предприятиях;

б) физико-химическая очистка - извлекают специфические загрязнения производственных сточных вод или те из них, которые невозможно или неэкономично извлекать другими способами.

Флотационные установки. Применяются для удаления из сточных вод масел, смол, гидроокисей, продуктов органического синтеза, ПАВ, некоторых эмульгированных жидкостей, гидроокисей тяжелых металлов, полимеров, и т.д., а также разделения иловых смесей. При оптимальных условиях эффект очистки достигает 85-95 %.

Сущность флотационной очистки состоит в том, что сточные воды искусственно насыщаются воздухом, на поверхности пузырьков которого адсорбируются частицы загрязнений и всплывают вместе с ними на поверхность воды, откуда удаляются. Длительность процесса флотации составляет около 20 минут, а содержание нефтепродуктов в стоках снижается до 20-40 мг/дм³.

По способу диспергирования воздуха различают: вакуумную флотацию, напорную флотацию, импеллерную флотацию, биологическую флотацию, электрофлотацию.

Сорбционные установки. Сорбционная очистка представляет собой процесс поглощения загрязняющих веществ из сточных вод твердыми веществами - сорбентами. В качестве сорбентов могут служить все мелкодисперсные твердые вещества, имеющие развитую поверхность - активированный уголь, зола, торф, опилки, разные глины, доменные шлаки и т.д.;

в) химическая очистка - применяется в случае, когда выделение загрязняющих веществ из сточных вод возможно только в случае химической реакции.

Озонирование. Озонирование воды, загрязненной нефтепродуктами, способствует улучшению органолептических ее свойств, так как при этом вода обесцвечивается, разрушается нефтяная пленка на ее поверхности, исчезает специфический запах нефтепродуктов, концентрация нефтеуглеводородов снижается до 2-3 мг/л, а содержание растворенного кислорода повышается до 8 - 10 мг/л, что позволяет использовать ее повторно или сбросить в водоем без дополнительной очистки;

г) электрохимическая очистка.

Электрофлотокоагуляционные установки - совмещение в одной установке растворенных и нерастворенных электродов, к которым подводится электрический ток, в результате чего с их поверхности выделяются ионы металлов и оионы воорода или кислорода. Эффект очистки достигает 95 %.

Так как в сточных водах локомотивного депо предельно допустимая концентрация по взвешенным веществам в пределах нормы, а по нефтепродуктам превышена, то в данном курсовом проекте принимаем следующую схему очистки сточных вод:

ü  нефтеловушка

Применяем нефтеловушку т. к. она используется на предприятиях железнодорожного транспорта для задержания не только грубодисперсных нефтяных частиц при концентрации нефтепродуктов в сточной воде более 100 мг/дм³, но и для задержания в них механических примесей (взвешенных веществ).

ü  электрофлотокоагуляционная установка

Принимаем электрофлотокоагуляционную установку для достижения наибольшего эффекта очистки производственных сточных вод от нефтепродуктов.

3. Расчет очистных сооружений

Суточный расход производственных сточных вод составляет 70 м³/сут. Рассчитаем часовой и секундный расходы.

Часовой расход составляет

 (1)

где Т - число рабочих часов в сутки, Т = 8 ч.

 м³/ч.

Секундный расход найдем по следующей формуле

 (2)

3.1 Расчет нефтеловушки

В данном курсовом проекте принимаем многоярусную нефтеловушку, так как её эффект очистки по взвешенным веществам и нефтепродуктам достигает соответственно 50% и 75%. Многоярусная (тонкослойная) нефтеловушка является усовершенствованной конструкцией горизонтальной нефтеловушки, имеет меньшие габариты, более экономична. Она представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Многоярусная нефтеловушка

- подводящая труба; 2 - водораспределительная труба; 3 - нефтесборная труба; 4 - пропорциональное водораспределительное устройство;

- тонкослойный модуль; 6 - скребковый транспортер; 7 - трубопровод отвода осветленной воды; 8 - гидроэлеватор; 9 - отвод осадка.

Сточная вода из отдельно расположенной распределительной камеры поступает по трубопроводам в секции нефтеловушки и через поперечную горизонтальную распределительную трубу с вертикальными патрубками и диффузорами распределяется по ширине и глубине зоны глубокой очистки. Здесь в течение 1 - 4 мин выделяется основное количество грубодиспергированной нефти и осадка.

Затем поток проходит через пропорциональное водораспределительное устройство и поступает в полочный блок. Блок работает по перекрестной схеме. Поток осветленной воды проходит под полупогружной перегородкой и выводится через водослив и водосборный лоток.

Всплывшие в зоне грубой очистки нефтепродукты отводятся постоянно через щелевую поворотную трубу, над тонкослойными блоками постоянно сгоняются скребками в направлении потока к концу отстойной зоны и через вторую поворотную трубу периодически выводятся из сооружения. Осадок удаляется с помощью гидроэлеватора.

Определяем значение гидравлической крупности u₀, мм/с, по формуле

, (3)

где H_set - глубина проточной части в нефтеловушке, принимаем по табл. 4.3 [2], принимаем H_set = 0,1 м;

K_set - коэффициент использования объема проточной части нефтеловуш-ки, принимаем по табл. 4.3 [2], принимаем K_set = 0,8;

t_set - продолжительность отстаивания, по таблице 4.2 [2], t_set = 2160 с;

h₁ - глубина слоя, равная 0,5 м;

n₂ - показатель степени, определяется по графикам на рисунке 4.14 [2], принимаем n₂ = 0,39.

 мм/с.

Принимаем число секций нефтеловушки n = 1.

Определим длину яруса тонкослойного блока L_bl, м, по формуле

, (4)

где v_w - скорость рабочего потока, принимаем по табл. 4.3 [2], v_w = 5 мм/с;

 - высота яруса тонкослойного блока, равная H_set принимаем по табл. 4.3 [2], = 0,1 м;

 К_dis - коэффициент сноса выделенных частиц, принимаемый равным при рифленых пластинах К_dis = 1.

 м.

Принимаем 4 блока модуля по 1,65 м общей длиной L_bl = 6,6 м.

Рассчитаем высоту тонкослойного блока Н_bl, м, по формуле

; (5)

 м.

Принимаем конструктивно Н_bl = 0,5 м.

Рассчитаем ширину тонкослойного блока B_bl, м, по формуле

, (6)

где B_set - ширна, принимаем по табл. 4.3 [2], принимаем B_set = 1,5 м.

 м.

Определим строительную ширину секции нефтеловушки B_стр, м, по формуле

B_стр = 2 · B_bl + b₁ + 2 · b₂, (7)

где b₁ - расстояние между тонкослойными модулями, b₁ = 0,25 м;

b₂ - расстояние от стенки до тонкослойного модуля, b₂ = 0,05 - 0,1 м.

B_стр = 2 · 0,75 + 0,25 + 2 · 0,1 = 1,95 м.

Определим максимальную ширину пластины блока B_пл, м, по формуле

, (8)

где cosα - угол наклона пластин к горизонту, равный 45 - 60º.

 м.

Определим длину зоны выделения крупных примесей l₁, м, по формуле

, (9)

где t - продолжительность пребывания потока в зоне выделения, равная 2-3 мин.

 м.

Принимаем конструктивно l₁ = 0,6 м.

Рассчитаем строительную длину секции нефтеловушки L_стр, м, по формуле

L_стр = L_bl + l₁ + l₂ + 2 · l₃ + l₄, (10)

где l₂ - длина, принимается равной l₂ = 0, при использовании дырчатой перегородки;

l₃ = 0,2 - 0,25 м;

l₄ = 0,15 - 0,2 м.

L_стр = 6,6 + 0,6 + 0 + 2 · 0,2 + 0,2 = 7,8 м.

Рассчитаем строительную высоту нефтеловушки H_стр, м, по формуле

H_стр = H_bl + h₃ + h_м + 0,3, (11)

где h₃ - высота, необходимая для расположения рамы, на которую крепятся блоки, равная 0,2 - 0,3 м;

h_м = 0,1 м.

H_стр = 0,5 + 0,3 + 0,1 + 0,3 = 1,2 м.

Эффект задержания по взвешенным веществам и нефтепродуктам составляет соответственно 50% и 75%. Концентрация загрязняющих веществ после прохождения нефтеловушки составит

С^/=С(100-Э)/100, (12)

где С^/ - концентрация загрязнений после очистки, мг/дм³;

С - концентрация загрязнений до очистки, мг/дм³;

Э - эффект очистки, %.

Тогда после нефтеловушки показатели сточных вод составят

 мг/дм³,

 мг/дм³.

Определим количество осадка Q_mud, м³/сут, выделяемого при отстаивании за сутки по формуле

,       (13)

   - плотность осадка, равная 1 г/см³ [2];

С_en    - концентрация загрязняющего вещества, содержащихся в сточной воде поступающих на сооружение, мг/дм³;

С_ex     - концентрация загрязняющего вещества, содержащихся в сточной воде на выходе из сооружения, мг/дм³.

м³/сут.

Определим количество нефтепродуктов Q_oil, м³/сут, задержанных за сутки по формуле

где A_en и A_ex - концентрация нефтепродуктов соответственно в исходной и осветленной воде мг/дм³;

γ_oil - объемная масса обводненных нефтепродуктов, равная 0,95 т/м³ [2].

3.2 Расчет электрофлотокоагуляционной установки

Флотация - это процесс молекулярного прилипания частиц флотируемого материала к поверхности раздела двух фаз, обычного газа (чаще воздуха) и воды, обусловленный избытком свободной энергии поверхностных пограничных слоев, а так же поверхностными явлениями смачивания.

Процесс очистки сточных вод, содержащих поверхностно-активные вещества, нефть, нефтепродукты, масла, волокнистые материалы, методом флотации заключается в образовании комплексов «частица-пузырек», всплывании этих комплексов и удалении образовавшегося пенного слоя с поверхности обрабатываемой воды.

Коагуляция - это слипание частиц коллоидной системы при их столкновениях в процессе теплового движения, перемешивания или направленного перемещения во внешнем силовом поле. В результате коагуляции образуются агрегаты - более крупные (вторичные) частицы, состоящие из скопления более мелких (первичных).

Электрофлотокоагуляторы выполняют круглыми или прямоугольными в плане глубиной 1 - 2 м. В состав внутреннего оборудования входят следующие параметры:

блоки электродов (система получения газовой дисперсии);

флотокоагуляционная камера;

пеносъемное устройство.

Дополнительное оборудование включает системы энергопитания, контроля состава воздуха и управления системой вентиляции.

Принимаем горизонтальный электрофлотокоагулятор, состоящий из одной флотокоагуляционной камеры (рисунок 2) [3].

Рисунок 2 - Горизонтальный электрофлотокоагулятор

- впускная камера; 2 - решётка-успокоитель; 3 - электродная система;

- отвод обработанной сточной воды; 5 - механизм сгребания пены;

- пеносборник; 7 - отвод пенного шлама; 8 - трубопровод опорожнения электрофлотокоагулятора и выпуска осадка

Число электродов , шт., располагаемых в каждой камере определяется по формуле

,     (15)

где А  -       ширина флотокоагуляционной камеры, принимается равной 1000 мм [3];

       величина зазора между крайними пластинами и стенками камеры, принимается равной 100 мм [3];

       величина зазора между пластинами, принимается 15 - 20 мм [3], к рас-чету принимается 20 мм;

      толщина пластин, принимается равной 6 - 10 мм [3], к расчету принимается  = 8 мм.

 шт.

Необходимая площадь пластин электродов , м², определяется по формуле

,          (16)

Где - активная поверхность электродов, м², рассчитывается по формуле

,                                              (17)

Где -удельное количество электричества, А·ч/м³ , Е = 200  [3];

-плотность тока на электродах, А/м², принимаем  =150 А/м² [3].

 м²;

 м².

Длина пластин электродов , м, рассчитывается по формуле

,       (18)

Где -высота пластин электродов, м, обычно принимается 1 - 1,5 м [3], к расчету принимаем = 1,0 м.

 м.

Длина электродной камеры , м, рассчитывается по формуле

;      (19)

 м.

Принимаем = 0,7 м.

Объем электродной камеры V_э.к., м³, можно определить как

,   (20)

Где -рабочая высота электродной камеры, м, рассчитывается по следующей формуле

H_э.к. = h₁ + h₂ + h₃,        (21)

где h₁-высота осветленного слоя, м, принимается равной 1 - 1,5 м [3], к расчету принимаем h₁ = 1,15 м;

h₂-высота защитного слоя, м, принимается равной 0,3 - 0,5 м [3], к расчету принимаем h₂ = 0,4 м;

h₃-слой шлама, м, принимается равной 0,4 - 0,5 м [3], к расчету принимаем h₃ = 0,45 м.

 м;

 м³.

Объем флотационной камеры V_ф, м³, рассчитывается по формуле

,  (22)

Где         -продолжительность флотации, ч, принимается равной 0,3 - 0,75 ч [3], к расчету принимаем t_ф = 0,5 ч.

 м³.

Длина флотационной камеры l_ф, м, рассчитывается по следующей формуле

; (23)

 м.

Общая длина электрофлотатора составит

L = l_ф + l_эк; (24)

L = 2,2 + 0,7 = 2,9 м.

Общий объем электрофлотационной установки , м³, определяется по формуле

,   (25)

 м³.

Количество материала электродов m, шт., переходящего в 1 м³ раствора, г/м³, можно рассчитать по формуле

где          -коэффициент выхода по току, принимается равным 0,5 - 0,95 [3], к расчету принимаем 0,6;

      -электрохимический эквивалент для A1³⁺ составляет 0,336 г/(А·ч) [3].

Для алюминиевых электродов

.

Срок службы Т, сут., электродной системы вычисляется по формуле

,         (27)

где М  -масса металла электродов, которая растворяется при электролизе, кг, рассчитывается по формуле

,                   (28)

где    -плотность металла электродов, равная 2700 кг/м³ [3];

 -коэффициент использования материала электродов, принимается равным 0,8 - 0,9 [3], к расчету принимаем 0,85.

 кг;

 сут.

Эффект задержания по взвешенным веществам и нефтепродуктам составляет 95%. Концентрация загрязняющих веществ после электрофлотокоагуляционной установки составит

 мг/дм³;

 мг/дм³.

Объем загрязняющих веществ, м³/сут, выпавших в осадок определяется по формуле

 (29)

где          -начальная концентрация загрязняющих веществ на входе в электрофлотокоагуляционную установку, мг/дм³;

 -эффект задержания загрязняющих веществ;

 -влажность осадка, %, p = 97% [4];

 -объемный вес осадка, т/м³, g = 2,5 т/м³ [4].

 -расчетный расход сточных вод, м³/сут.

 м³/сут.

Количество нефтесодержащей пены W_п, м³, рассчитывается по формуле

, (30)

где-начальное содержание нефтепродуктов в сточной воде, мг/дм³;

- конечное содержание нефтепродуктов в сточной воде, мг/дм³;

,95 - объёмная масса нефтесодержащей пены, т/м³ [4];

- обводненность нефтесодержащей пены, % [4].

 м³/ч = 0,024 м³/сут.

4. Обоснование и выбор технологии обработки осадка сточных вод

.1 Виды и объемы образующихся осадков

Осадок, образующийся в процессе очистки сточных вод, должен подвергаться обработке, обеспечивающей возможность его утилизации или складирования.

Выбор методов стабилизации, обезвоживания и обезвреживания осадка должен определяться местными условиями (климатическими, гидрогеологи-ческими, градостроительными, агротехническими), его физико-химическими и теплофизическими характеристиками, способностью к водоотдаче.

В данном курсовом проекте образуются следующие виды осадков:

ü сырой осадок - в основном взвешенные вещества, оседающие в нефтеловушке и флотокоагуляционной установке.

Суточный объем взвешенных веществ, выпавших в осадок W_взв, м³/сут, равен

W_взв = W_{взв.неф} + W_{взв.флотокоаг}; (31)

W_взв = 0,067 + 0,042 = 0,109 м³/сут;

ü всплывающий осадок - нефтепродукты, задерживаемые в нефтеловушках, флотационной установке.

Объемная масса всплывших нефтепродуктов и пены W_нп, м³/сут равна

W_нп = W_нп.неф + W_{нп.флотокоаг}; (32)

W_нп = 0,028 + 0,024 = 0,052 м³/сут.

4.2 Выбор технологии обезвреживания осадка

очистка сточная вода депо

Образованные осадки необходимо обезвредить. Для обезвреживания осадка применяем следующие методы:

§ уплотнение и сгущение;

§  обезвоживание;

§  сушка и сжигание;

§  утилизация.

Для удаления воды из осадка, содержащего взвешенные вещества, могут быть использованы следующие сооружения:

·  вакуум-фильтры;

·       центрифуга;

·       гидроциклон;

·       фильтр-пресс.

Вакуум-фильтр - аппарат для разделения суспензий, то есть жидкостей, содержащих твёрдые частицы во взвешенном состоянии. Разделение происходит в результате разности давлений, создаваемой вакуум-насосом, над фильтрующей перегородкой и под ней. Известны вакуум-фильтры периодического и непрерывного действия. Последний представляет собой горизонтальный вращающийся барабан, который изнутри разделён радиальными герметичными перегородками на отдельные ячейки, соединённые трубками с распределительной головкой.

По мере вращения барабана в ячейках создаётся вакуум или избыточное давление. При вращении барабан проходит зону фильтрации, где жидкость засасывается в барабан, а твёрдые частицы оседают на фильтрующей ткани. После промывания осадка водой барабан входит в зону сушки, где через осадок просасывается воздух, затем в зону удаления осадка. Здесь изнутри барабана подаётся сжатый воздух, а осадок с поверхности барабана срезается ножом. Известны также дисковые, ленточные, тарельчатые, карусельные и другие вакуум-фильтры непрерывного действия. Вакуум-фильтры широко применяют в промышленности. Влажность осадка после вакуум-фильтра до 50 %.

Центрифуга - устройство, (машина или прибор), служащее для разделения жидкостей различного удельного веса и отделения жидкостей от твёрдых тел путем использования центробежной силы.

При вращении в центрифуге частицы с наибольшим удельным весом располагаются на периферии, а частицы с меньшим удельным весом - ближе к оси вращения. Влажность осадка после центрифуги 65-75 %.

Гидроциклон - аппарат, предназначенный для обесшламливания, сгущения шламов и продуктов флотации, осветления оборотных вод. Принцип действия гидроциклонов основан на сепарации частиц твёрдой фазы во вращающемся потоке жидкости. Величина скорости сепарирования частицы в центробежном поле гидроциклона может превышать скорость осаждения эквивалентных частиц в поле гравитации в сотни раз. Влажность осадка после гидроциклона 55-60%.

Фильтр-пресс - оборудование для разделения твердого и жидкого осадка под избыточным давлением. Отличается высокой надежностью и простотой эксплуатации.

Фильтр-прессы используются в самых различных отраслях промышленности там, где необходимо эффективно осуществить обезвоживания суспензий и шламов, получить низкую влажность осадка и высокую чистоту фильтрата.

Фильтр-пресс способен не только отфильтровать суспензию, но и отжать, промыть и просушить осадок без привлечения дополнительного оборудования. Внедрение такого комплекса существенно снижает капитальные вложения и сокращает площади для размещения оборудования. Влажность осадка после фильтр-пресса 73 %.

В данном курсовом проекте принимаем механическое обезвоживание осадка на гидроциклоне, так как, имеется небольшое количество осадка, образующегося в процессе очистки сточных вод (суточное количество осадка, задерживаемое в сооружениях W_взв = 0,109 м³/сут).

Для очистки сточных вод от грубодисперсных оседающих примесей и отмывания нефтепродуктов от минеральных загрязнений на железнодорожном транспорте обычно применяются напорные гидроциклоны.

Для обезвоживания всплывших нефтепродуктов предусматриваются разделочные резервуары в форме закрытого цилиндра с коническим днищем.

5. Расчет сооружений по обработке осадка

.1 Расчет гидроциклонов

Осаждение взвеси в гидроциклонах происходит под действием центробежной силы, которая может в десятки раз превышать силу тяжести. Поэтому осаждение взвеси в этих аппаратах происходит за более короткий срок, соответственно объем их меньше объема отстойника. Они могут быть открытыми (безнапорными) и закрытыми (напорными).

Центробежная сила возникает при тангенциальном вводе жидкости в аппарат. Гидроциклоны используются для осветления сточных вод, сгущения осадков. Гидроциклон представлен на рисунке 3.

Рисунок 3 - Напорный гидроциклон

- корпус; 2 - входной патрубок; 3 - сливной патрубок; 4 - грязевой насадок

Для выделения из воды тяжелых примесей, главным образом минерального происхождения, применяют напорные гидроциклоны. Последние получили распространение в схемах очистки загрязненных моющих растворов от моечных машин, для грубой очистки сточных вод, поступающих на флотационные установки, для отмывки нефтепродуктов осадка от минеральных загрязнений. Напорный гидроциклон представляет собой закрытый конический сосуд с цилиндрической верхней частью, на которой размещены входной и отводящий патрубки. Входной патрубок расположен тангенциально и заканчивается впускной насадкой, обеспечивающей скорость входа в аппарат не менее 6...8 м/с, вследствие чего обрабатываемая вода приобретает интенсивное вращательное движение. Под действием возникающей центробежной силы частицы тяжелой взвеси отбрасываются к стенкам гидроциклона и сползают вниз под действием силы тяжести, где удаляются с частью воды через грязевой насадок. Очищенная вода отводится через верхний отводящий патрубок.

Под грязевым патрубком размещают соединенный с гидроциклоном промежуточный бункер, а под ним контейнер для сбора осадка (пульпы), который периодически вывозится. В водоотводящих системах промышленных предприятий применяются напорные гидроциклоны диаметром D от 20 до 500 мм, производительностью от 0,3 до 300 м³/ч, а также мультициклоны - батарейные установки из нескольких десятков гидроциклонов малого диаметра.

По крупности задерживаемых частиц подбираем диаметр гидроциклона D_hc = 80 мм. По таблице 18 [2] Приложений выбираем гидроциклон ГН-80 со следующими параметрами:

ü  диаметр питающего патрубка: d_en = D_hc·0,25 = 20 мм;

ü  диаметр сливного патрубка: d_ex = d_en/0,6 = 33,3 мм;

ü  диаметр шламового патрубка: d_шл = 12 мм;

ü  угол конической части: α = 20^°;

ü  высота цилиндрической части: H_ц = 4D_hc = 320 мм;

ü  глубина погружения сливного патрубка: H_к = 64 мм.

Определим производительность гидроциклона Q_hc, м³/ч, по формуле

, (33)

где ∆Р - потери давления в гидроциклоне, равные 0,15 МПа.

 м³/ч.

Количество рабочих аппаратов n, шт, определяется по формуле

; (34)

.

Количество резервных аппаратов принимается:

·       при очистке сточных вод, твердая фаза которых не обладает абразивными свойствами: 1 - при числе рабочих аппаратов до 10, 2 - при числе до 15, по одному на каждые 10 при числе рабочих аппаратов свыше 15;

·       при очистке сточных вод с абразивной твердой фазой - 25 % от числа рабочих аппаратов.

Число резервных аппаратов принимаем равным 1.

5.2 Разделочный резервуар

Для обезвоживания нефтепродуктов и пены, уловленных в нефтеловушках и флотаторах, предусматриваются разделочные резервуары (рисунок 4) в форме закрытого цилиндра с коническим днищем.

Внутри резервуара, как правило, размещается паровой змеевик для улучшения процесса разделки, а сбоку и снизу располагаются патрубки для подачи обводненных нефтепродуктов или пены, выпуска осадка, отстоявшейся воды и обезвоженных нефтепродуктов.

Рисунок 4 - Разделочный резервуар

- корпус; 2 - теплоизоляция; 3 - дыхательный клапан; 4 - змеевик;- обводненная пена; II - пар; III - конденсат; IV - осадок; - нефтепродукты; VI - вода

Объём поступающих на разделку нефтепродуктов и пены равен

 м³/сут.

Обычно предусматривается два металлических разделочных резервуара (один заполняется, в другом производится разделка).

Принимаем 2 металлических разделочных резервуара.

Для условий железнодорожных станций (локомотивных депо) при объеме поступающих на разделку обводненных нефтепродуктов и пены 0,05... ...0,5 м³/сут принимаются разделочные резервуары со следующими параметрами [5]:

Ø  диаметр резервуара D_р = 0,5 м;

Ø  высота цилиндрической части резервуара Н_ц = 0,8 м;

Ø  высота верхнего конуса Н_в.к. = 0,2 м;

Ø  высота нижнего конуса Н_н.к. = 0,5 м;

Ø  высота поддонного пространства Н_п.п. = 0,5 м;

Ø  общая высота резервуара Н_р = 2 м.

Объем разделочного резервуара рассчитывается на накопление осадка в течение 3 суток

 м³/3сут.

Рабочий объём разделочного резервуара , м³, определяется по формуле

; (35)

.

Отстаивание (разделка) нефтепродуктов и пены в статических условиях должна производиться в течение не менее 20 ч.

Отстоявшаяся вода поступает на очистку перед нефтеловушкой.

Смесь обезвоженных нефтепродуктов и осадка в пропорции, определяемой опытным путем, сжигается в котельной депо.

5.3 Утилизация образовавшегося осадка

Сжигание - это процесс окисления органической части осадков до нетоксичных газов (диоксид углерода, водяные пары и азот) и золы. Перед сжиганием осадки должны быть или механически обезвожены, или подвергнуты термической сушке, или пройти оба этих процесса.

Процесс сжигания осадков состоит из следующих стадий:

§ нагревание;

§  сушка;

§  отгонка летучих веществ;

§  сжигание органической части;

§  прокаливание для выгорания остатков углерода.

Обезвоженные нефтепродукты сжигаются в котельной, а выделяемое тепло используется для обогрева помещений [6].

Обезвоженный осадок после центрифуг может быть использован в качестве обогащающей добавки для приготовления асбестоцементной смеси [6].

Нефтесодержащий шлам в смеси с гранулированным доменным шлаком может быть успешно использован в качестве части заполнителя при производстве пористых и высокопористных асфальтобетонных смесей, идущих для строительных работ (устройство стяжек и отмосток) [7].

Использование нефтесодержащего шлама в асфальтобетоне улучшает адгезию - контакт между частицами песка, гранулированного шлака и минерального порошка, обеспечивает снижение расхода остродефицитного порошка, а также снижение расхода остродефицитного битума, что увеличивает экономический эффект.

Заключение

В данном курсовом проекте запроектирована система водоотведения локомотивного депо с требуемым качеством воды после очистки.

Подобраны следующие сооружения:

· 1 нефтеловушка с одной секцией, длина нефтеловушки 7,8 м, а ширина секции 1,95 м. Количество взвешенных веществ содержащихся в сточной воде после нефтеловушки составляет 0,067 м³/сут, нефтепродууктов - 0,028 м³/сут. Концентрация взвешенных веществ после нефтеловушки составляет 47,5 мг/дм³, нефтепродууктов - 37,5 мг/дм³;

·       горизонтальный электрофлотокоагулятор, состоящий из одной флотокоагуляционной камеры. Длина электрофлотокоагулятора составляет 2,9 м, а ширина электрофлотокоагуляционной камеры равна 1000 мм. Количество взвешенных веществ содержащихся в сточной воде после электрофлотатора составляет 0,042 м³/сут, нефтепродууктов - 0,024 м³/сут. Концентрация взвешенных веществ после нефтеловушки составляет 23,75 мг/дм³, нефтепродууктов - 1,85 мг/дм³;

·       2 напорных гидроциклона (1 рабочий и 1 резервный) марки ГН-80;

·       2 разделочных резервуара диаметром 0,5 м, общей высотой 0,8 и объемом 0,157 м³.

Весь переработанный осадок пригоден для дальнейшей эксплуатации (для приготовления асфальтобетона). Утилизация нефтепродуктов происходит после разделочных резервуаров в котельной завода для обогрева цехов.

Запроектированные очистные сооружения отвечают современным требованиям и обеспечивают поступление воды необходимого качества в канализационную городскую сеть.

Список используемой литературы

1. Приложение к решению Гомельского городского исполнительного комитета от 18.06.2008 № 615

2. Гудков, А.Г. Механическая очистка сточных вод: учебное пособие / А.Г. Гудков. - Вологда: ВоГТУ, 2003. - 152 с.

4. Канализация населенных мест и промышленных предприятий. Справочник проектировщика / Н.И. Лихачев [и др.]; под общ. ред. В.Н. Самохина. - М.: Стройиздат, 1981. - 639 с.

5. Иванов, В.Г. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности "Водоснабжение и водоотведение" / В.Г. Иванов, Н.А. Черников, Е.В. Постнова. - Санкт-Петербург: ПГУПС, 1996. - 38 с.

6. Тамер, Д. Механическая и термическая обработка осадка сточных вод / Д. Тамер // Водоснабжение и санитарная техника. - 2007. - №2. - С. 46.

. Соколов, Л.И. использование осадка промышленных сточных вод в производстве асфальтобетона / Л.И. Соколов // Экология и промышленность России. - 2006. - №6. - С. 16-20.

. Дикаревский, В.С. Водоснабжение и водоотведение на железнодорожном транспорте: учебник для вузов ж-д транспорта / В.С. Дикаревский, П.П. Якубчик, В.Г. Иванов, Е.Г. Петров. - М.: Транспорт, 1999. - 439 с.

. Жуков, А.И. Методы очистки производственных сточных вод: справочное пособие / А.И. Жуков, И.Л. Монгайт, И.Д. Родзиллер. - М.: Стройиздат, 1977. - 204 с.