Технології очистки шахтних вод

Вид работы:

Курсовая работа (т)
Предмет:

Строительство
Язык:

Украинский
,
Формат файла:
MS Word

550,29 Кб
Опубликовано:

2013-12-03

Скачать курсовую работу Читать текст online Заказать курсовую
*Помощь в написании! Посмотреть все курсовые работы

Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.

Технології очистки шахтних вод

1. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ШАХТНУ ВОДУ

Шахтні води по своїй суті формуються при підземних гірничих виробках в результаті водоносних горизонтів, просочування ґрунтів і підземних вод у порожні простору.

Формування хімічного складу шахтних вод пов'язано з геолого-структурними особливостями родовищ корисних копалин, що обумовлюються гідрогеологією, літолого-мінералогічним складом гірських порід, умовами харчування артезіанських і субартезіанскіх горизонтів, інтенсивністю водообміну, рельєфу місцевості, біохімічними процесами. Стікаючи по виробленому просторі і гірничих виробках вони забруднюються зваженими речовинами і збагачуються розчинними хімічними і бактеріологічними речовинами.

Кількість надходить в гірські вироблення води обумовлюється безліччю факторів: - гідрогеологічними, гідродинамічними, кліматичними умовами родовищ, фізико-хімічними особливостями порід, тектонічним порушенням родовищ, способом його розкриття, потужністю пластів, що розробляються і системами їх розробки, способом управління покрівлею, технологічним веденням гірських робіт.

Шахтні води можуть містити велику кількість механічних домішок (частки вугілля і породи, інертна пил, продукти розпаду), тобто завислими речовинами. В нашому випадку мутність становить 470 г/м³. Ступінь забруднення якими залежить від гідрогеологічних умов місцевості, фізико-хімічних властивостей вугілля і вмісних порід. Також води можуть бути різні за рН (дана шахтна вода нейтральна 7), за ступенем мінералізації - вода солонувата, по загальній жорсткості 9,1 мг-екв / л, відноситься до жорсткої. До складу води входять наступні речовини: з’єднання кальцію - 150 г/м³, магнію - 20 г/м³, карбонати - 340 г/м³, сульфати - 410 г/м³, хлориди - 190 г/м³, нафтопродукти 0,47 г/м³, температура 20^оС. Наявність у воді забруднень викликає її помутніння, обумовлює кольоровість (20 град), надає запах і присмак, визначає мінералізацію, кислотність і жорсткість.

Розрахунок хімічного складу шахтної води наведено в таблиці 1.1.

шахтний вода очисний споруда

Таблиця 1.1 - Розрахунок хімічного складу шахтної води

Найменування показника	Од. вимір.	Формула для визначення	Результат
1 Загальна жорсткість	мг- екв/л	Жобщ = Ca²⁺/ 20 + Mg²⁺/12,5 = 7,5 + 1,6 =	9,1
2 Лужність	мг- екв/л	Що = HCO₃^-/ 61=340/ 61 =	5,6
3 Некарбонатна жорсткість	мг- екв/л	Жнк = Жобщ - Що = 9,1 -5,6 =	3,5
4 Вміст іонів HCO^3-, SO₄^2-, Cl^-, Na⁺ + K⁺	мг- екв/л г / м³	HCO₃^- / 61 = 340/61 = SO₄^2- / 48 = 410/48 = Cl^- / 35,5 = 190/35,5 =Na⁺ + K⁺ = HCO₃^- / 61 + SO₄^2-/ 48 + Cl^- / 35,5 - Жобщ = 5,6 + 8,5 + 5,3 - 9,1 = 25 (Na⁺ + K⁺ ) = 25 · 10,3 =	5,6 8,5 5,3 10,3 257,5
5 Загальний солевміст	г / м³	P = Ca²⁺ + Mg²⁺ + Na⁺ + K⁺+ HCO₃^- + SO₄^2-+ Cl^- = 150 + 20 + 257,5 + 340 + 410 + 190 =	1367,5
6 Вміст CO₂ у шахтній воді	мг / л мг- моль/л	У номограмі рис.2 додаток 5 СНиП [6] CO₂/ 44 = 50/44 =	1,1
7 Діаграма іонного складу шахтної води		Рисунок 1
8 Доза флокулянта	г / м³	т. 17 СНиП [6]	0,5
9 Доза лугу	г / м³	Ca(ОН)₂·27 = 9,4·27 =	253,8
10 Доза хлору для знезаражування шахтної води	г / м³	п. 6.146 СНиП [6]	1
11 рН шахтної води		pH	7
12 рН рівноважне		pHs - за п. 1 додаток 5 СНиП [6]	7
13 Індекс насичення		J = pH - pHs = 7 - 7 = Вода стабільна, не підлягає подальщій обробці	0
14 Сумарний вміст завислих речовин у воді, що надходить в очисні споруди	г / м³	С_зр	470

Виходячи з даних таблиці 1.1 будуємо діаграму пом'якшення води.

. ПРИЙНЯТА СХЕМА ОЧИЩЕННЯ ШАХТНИХ ВОД

Традиційні технології очищення шахтних вод полягають у їх освітленні в шахтних відстійниках і в ставках-освітлювачах з подальшим знезараженням. Відомі недоліки таких схем: низький ефект освітлення води у відстійниках і проблеми регулярного видалення осаду з них, великі земельні площі під ставки. Покращення ступеня освітлення шахтної води на спорудах можна досягти застосуванням реагентів, але при традиційній конструкції відстійників (горизонтальне рух води) не вирішуються проблеми приватного видалення великих обсягів пухкого осаду.

Пропонується нова схема очищення шахтних вод, яка представлена нижче.

Технологічна схема очищення шахтних вод включає в себе усереднення вод, яке відбувається в усереднювачах. Після чого вона йде на шайбовий змішувач. Відстоювання застосовується з попередньою обробкою води реагентами.

Після відстоювання шахтна вода обробляється хлором і надходить в резервуар очищеної води. Така технологія очищає воду від зважених і колоїдних домішок і знезаражує її. Після резервуарів очищеної води, частина води випускається у пруд.

Для реагентного пом'якшення шахтної води рекомендується використовувати освітлювачі ВТІ (при великих витратах), які дають глибину очищення до 1 мг-екв/л. При цьому використовуються вапняне молоко і сода. У зону реакції вводиться також коагулянт - сірчанокислий алюміній. Далі вводять резервуар усередненої води, після якого воду можна подавати на споживача, при цьому воду розбавляють спеціальною технічною водою, або подають воду на швидкий фільтр, якщо споживачі вимагають зниження каламутності до 2 мг/л.

Потім ставлять резервуар фільтрованої води, після якого воду можна подавати на споживача, при цьому воду розбавляють спеціальною технічною водою. Після того, як вода надійшла в резервуар фільтрованої води.

Для більш глибокого пом’якшення схема передбачає використання катіонітових фільтрів, які дозволяють знизити жорсткість до 0,01.

Блок-схема очищення шахтних вод приведена на рисунку 2.1.

Рисунок 2.1 - Блок-схема очищення шахтної води

3. ТЕХНОЛОГІЧНІ РОЗРАХУНКИ ОЧИСНИХ СПОРУД

Розрахунки ведуться в табличному вигляді. Технологічні розрахункові параметри споруд прийняті відповідно до нормативних документів і регламентів.

В результаті розрахунків визначаються розміри споруд для очищення шахтних вод, які проставляються на схемах.

Таблиця 3.1 - Розрахунок усереднювача

Найменування показника	Од. вим.	Формула для визначення	Результат
1 Тип і кількість секцій		Шахтний відстійник, n =	3
2 Розміри секції усреднювача	м	L x b x h = 8х12х4	8х12х4
3 Обсяг усреднювача	м³	W = n L b h = 3·8·12·4 =	1152
4 Тривалість усереднювача	год	T = W / Q = 1152/312,5 = Не менше 3 годин	3,69
5 Спосіб взмучивання		Циркуляція від насоса по донним дірчастим трубам

Схема усереднювача представлена на рисунку 1.1 додатку 1

Таблиця 3.2 - Розрахунок шайбового вузла введення реагенту

Найменування показника	Од. вим.	Формула для визначення	Результат
1 Прийнята кількість	од.		2
2 Витрата на одну шайбу	л/с	Q₁ = Q / 2 = 86,81/2 =	43,4
3 Діаметр трубопроводу	м	D з таблиці Шевелева по Q₁	0,09
4 Швидкість течії води в трубі	м/с	V з таблиці Шевелева по Q₁	1,15
5 Нормативна величина втрат напору в шайбі	м	h = 0,3	0,3
6 Швидкість течії в шайбі	м/с	V₂ = = =2,68

7 Діаметр отвору в шайбі м d = = =

0,14

Схема шайбового вузла представлена на рисунку 1.2 додатку 1

Таблиця 3.3 - Розрахунок тонкошарового відстійника конструкції ДонВДІ

Найменування показника	Од. вим.	Формула для визначення	Результат
1	2	3	4
Габарити в плані
1 Загальна витрата води на всі відстійники	м³/год	Q = 7500/24 =	312,5
2 Питоме гідравлічне навантаження	м³/ч·м²q	4,6 ¸5,5 для каламутних вод	5
3 Загальна площа відстійників	м²	F = Q/q = 312,5/5 =	62,5
4 Ширина однієї секції	м	B = 3	3
5 Загальна довжина відстійників	м	L = F/B = 62,5/3 =	20,83
6 Довжина однієї секції	м	l = 6 ¸ 12	7
7 Кількість секцій	од.	N = L / l = 20,83/7 = (не менше 2)	3
Розрахунок тонкошарових елементів
8 Кут нахилу пластин	град	b	60
9 Мінімальна гідравлічна крупність затримуваних частинок суспензії	мм/с U	0,5 ¸ 0,6 для каламутних вод	0,5
10 Висота тонкошарового елемента	м	h = 0,02 ¸ 0,05	0,05
11 Коефіцієнт стиснення потоку, який сповзає осадом		K_c = 0,7 ¸ 0,8	0,7
12 Середня швидкість руху води в каналі відстійника	мм/с	v = 9 ¸ 12 для каламутних вод	10
13 Тривалість відстоювання	с	t_о = 1000 h/U соs b К_с= 1000·0,05/0,5·0,59·0,7 = 50/0,2 =	250
14 Величина коефіцієнта об´ємного використання		Кв =1,1	1,1
15 Довжина тонкошарового елемента	м	l_T = Кв v t_о /1000 = 1,1·10·250/1000 =	2,75
16 Висота тонкошарового блоку	м	h_T = l _T sin b = 2,75·0,8 =	2,2
Розрахунок вихрової камери хлоп´єутворення
1	2	3	4
17 Прийнята тривалість перебування води в камері	хв	t_х = 6 ¸ 12	6
18 Обсяг камери	м³	W = Q t_х /60 N = 312,5·6/60·3 =	10,42
19 Прийнятий кут між стінками камери	град	a = 50 ¸ 90	60
20 Висота призматичної частини	м	h_п = 0,5 (B - 1- 2d₁/1000) ctg a /2 = 0,5·(3-1-2·0,25/1000)·0,51 =	0,5
21 Обсяг призматичної частини	м³	W_п = 0,5 l h_п (B-1- 2 d₁/1000) = 0,5·7·0,5(3-1-2·0,25/1000) =	3,5
22 Обсяг верхньої частини	м³	W_в = W - W_п= 10,42-3,5 =	6,92
23 Висота верхньої частини	м	h_в = W_в/ В l = 6,92/3·7 =	0,33
24 Повна висота камери	м	h_к= h_п + h_в = 0,5+0,33 =	0,83
Зона накопичення осаду
25 Добова витрата води	м³/доб	Q	7500
26 Концентрація суспензії у вихідній воді	мг/л	C_вих = С_вх (1-Р / 100) = 470(1-0/100) = Р - див. ВГЦ	470
27 Концентрація суспензії у відстоюванній воді	мг/л	С_осв = 15 ¸ 20	20
28 Прийнята тривалість періоду між чистками відстійника	год	T_н = 6, 12, 24	12
29 Щільність осаду	г/м³	r = 50000	50000
30 Обсяг осаду, що випадає за одну добу	м³	W = Q (C_вих-С_осв ) / r = 7500(470-20)/50000 =	67,5
31 Обсяг зони накопичення осаду	м³	W_н= W t_н / 24 = 6,75·12/24	33,75
32 Висота зони накопичення осаду	м	h_н = W_н/ В N l = 33,75/3·3·7 =	0,54
33 Повна висота відстійників	м	H = h_н+h_к+ h_т + 0,8 = 0,54+0,83+2,2+0,8	4,37

Схема тонкошарового відстійника представлена на рисунку 2.1 додатку 2

Таблиця 3.4 - Розрахунок освітлювача ВТІ

Найменування показника	Од. вим.	Формула для визначення	Результат
1	2	3	4

1 Корисна продуктивність освітлювача м³/год з балансової схеми

226,17
2 Жорсткість води після реагентного пом'якшення	мг-екв/л	Ж_пом =	1
3 Жорсткість вихід-ної шахтної води	мг-екв/л	Ж_вих=з табл. 1.1	9,1

4 Зміст зважених речовин у вихідній воді г/м³ = 20 + (Ж_вих - Ж_пом)28 + 28 СО₂ = 20+(9,1-1)28+28·1,1 =

277,6
5 Вміст зважених речовин у воді, що виходять з освітлювача	г/м³	С_зал=	20
6 Прийнята тривалість ущільнення осаду (продування освітлювача)	год	Т приймається в межах від 2 до 12 годин	10
7 Середня концентрація зважених речовин в ущільненому осаді	г/м³	з дод. 9 СНиП [6]45000
8 Величина продувки освітлювача	%	0,57

9 Розрахункова витрата води на освітлювач м³/год q = (1 + P/100) =

= 226,17(1+0,57/100) =

227,53

10 Коефіцієнт розподілу води з табл. 20 СНиП [6]

0,7
11 Швидкість вихідного потоку	мм/с	з табл. 20 СНиП [6]1

12 Площа зони освітлення м²227,53·0,7 /3,6·1

44,24

13 Площа зони відділення осаду (ущільнювач) м² =

18,96
14 Діаметр ущільнювача	м	4,91

15 Діаметр освітлювача м

8,97
16 Швидкість руху води у воздуховідділювателі	м/год	Vв =	9000

17 Діаметр воздуховідділювателя м

0,18
18 Швидкість води в зоні утворення хлоп´ їв	м/с	з дод. 10 СНиП [6]1,2
19 Площа зони утворення хлоп´ їв	м²	0,05

20 Діаметр нижньої циліндричної частини освітлювача м =

0,25

21 Розрахунок верхнього дірчастого днища: - швидкість води в отворах - площа отворів у днищі - діаметр отворів - кількість отворів м/с мм² мм од. V_o= 0,3 =

= =_о = 4 f_о /π d_о² = 4·210675,93/3,14·13,48²=

,93

,48

Схема освітлювача ВТІ представлена на рисунку 3.1 додатку 3

Таблиця 3.5 - Розрахунок швидких фільтрів

Найменування показника	Од. Вим.	Формула для визначення	Результат
1	2	3	4
Корисна добова продуктивність фільтрів	м³/доб	З балансової схеми Q =	3020,13
1 Прийнятий тип фільтра		Швидкі одношарові піщані
2 Прийняті фільтруючі матеріали та арактеритики фільтруючого шару		За п. 6.96 і табл. 21 СниП [6]
А) Щільність зерен завантаження	т/м³	ρ_з = 2,5	2,5
Б) Мінімальний діаметр зерен	мм	0,5
В) Максимальний діаметр зерен	мм	1,2
Г) Еквівалентний діаметр зерен	мм	0,8
Д) Коефіцієнт неоднорідності		1,9
Е) Висота фільтруючого шару	м	L_ф = 0,8	0,8
3 Швидкість фільтрування при нормальному режимі	м/год	v_н = 5,0	5,0
4 Допустима швидкість фільтрування при форсованому режимі	м/год	v_ф = 6,0	6,0
5 Прийняте число промивок на добу		за п. 6.97 СниП [6]2
6 Прийняті параметри процесу промивки		за табл.23 СниП [6]
А) Інтенсивність промивки	Ω =18
Б) Відносне розширення завантаження	%	Е =	25
7 Тривалість промивки	хв	t_пр - за п. 6.110, 6.114 СниП [6]	5
8 Питома витрата промивної води на один фільтр	м³/м²	q = 0,06 t_пр ω = 0,06·5·18 =	5,4
9 Час простою фільтра в зв´язку з промиванням	год	τ _пр - за п. 6.98 СниП [6]	0,33
10 Загальна площа всіх фільтрів	м²	F = Q / (24 v_н - n_пр q - n_прτ _пр v_н) = 3020,43/(24·5 - 2·5,4 - 2·0,33·5) = 3020,43/(120 - 10,8 - 3,3) =	28,52
11 Орієнтована кількість фільтрів	од.	No = 0,5 √ F = 0,5 =	3
12 Орієнтовна площа одного фільтра	м²	F₁ = F / No = 28,52/3 =	9,51
13 Стандартна площа фільтрування типового фільтра	м²	Fст - найближче значення к F₁	9
14 Прийняті розміри типового фільтра		a ≥ b а =3 b =3
15 Прийнята кількість фільтрів	од.	N = F / F_ст = 28,52/9 = 3
16 Число фільтрів, що знаходяться в ремонті	од.	N_р - за п. 6.95 CниП [6]	1
17 Дійсна швидкість фільтрування у форсованому режимі	м/год	v_фза формулою (20) СниП [6] v_ф=v_н N / ( N - N_р ) = 5·3/(3 - 1) = 15/2 =	7,5
18 Склад і висота підтримуючих шарів	м	L_п- за табл. 22 СниП [6] крупність 40-20 мм - товщина 0,35 м 20-10 - 0,15 м 10-5 - 0,1 м 5-2 - 0,1 м Усього - 0,7м	0,7
Розподільча система фільтра
19 Обраний тип розподільної дренажної системи		З дірчастими трубами
20 Витрата води при промиванні одного фільтра	м³/с	Q_пр1 = Fст ω / 1000 = 9·18/1000 =	0,16
21 Прийнята швидкість руху води в колекторі	м/с	v_к - за п. 6.106 CниП [6]	1,2
22 Площа перерізу колектора	м²	f_к = Q_пр1 / v_к= 0,16/1,2 =	0,13
23 Діаметр водорозподільного колектора	м мм	Dк = √ 4 f_к / π = = Приймаємо Dк =	0,41 410
24 Прийнята відстань між бічними відгалуженнями	м	S - за п.6.105 [6]	0,35
25 Кількість бічних відгалужень	од.	n_бо = 2 ( b / S - 1 ) = 2·(3/0,35 - 1) = парне число	16
26 Витрата промивної води на одне відгалуження	м³/с	Q_бо = Q_пр1/ n_бо= 0,16/16 =	0,01
27 Прийнята швидкість руху води у відгалуженнях	м/с	v_бо - за п. 6.106 СниП [6]	1,8
28 Діаметр бічного відгалуження	м мм	D_бо = √4Q_бо/πv_бо= = Приймаємо D_бо =	0,08 80
29 Прийнятий діаметр отворів та їх розташування	мм	d_o за п.6.105 СниП [6] Отвори розташовуються у 2 ряди в шаховому порядку під кутом 45^одо низу від вертікалі	10
30 Площа одного отвору	мм²	fo = π d_о² / 4 = 3,14·10²/4 =	78,5
31 Частка площі отворів	%	Ко - за п. 6.105 СниП [6]	0,25
32 Сумарна площа отворів	м²	Σ fo = Ко Fcm / 100 = 0,25·9/100 =	0,02
33 Загальна кількість отворів	од.	No = Σ fo / fo 10^-6= 0,02/78,5·10^-6 =	250
34 Кількість отворів на одному відгалуженні	од.	n_o = No / n_бо=250/16 =	16
35 Крок отворів	м	e = b / (n_o + 1 ) = 3/(16 + 1) = 3/17 = відповідає п. 6.105 СниП [6]	0,18
36 Прийняті пристрої для видалення повітря з розподільчої системи		За п.6.109 СниП передбачаємо стояки воздушники з установкою на них запірної арматури або автоматичного пристрою для випуску повітря
Пристрої для збору і відводу води
37 Відстань між осями жолобів	м	C_ж - за п. 6.111 СниП [6]	1,5
38 Прийнята кількість жолобів для відводу промивної води	од.	n_ж = a / C_ж= 3/1,5 = ціле число не менше 2	2
39 Витрата води через один жолоб	м³/с	q_ж = Q_пр1 / n_ж= 0,16/2 =	0,08
40 Ширина жолоба	м	В_ж - за формулою (23) СниП [6] B_ж = 2 ⁵√ q_ж² / 17= 2 =	0,41
41 Висота жолоба	м	h_ж = 0,6 B_ж = 0,6·0,41 =	0,25
42 Висота кромки жолоба над поверхнею фільтруючого завантаження	м	H_кр - за формулою (25) СниП [6] H_кр = L_ф Е / 100 + 0,3 = 0,8·25/100 + 3 =	0,5
43 Ширина бічного каналу	м	B_к ≥ 0,4	0,5
44 Відстань від дна жолоба до дна збірного каналу	м	За формулою (24) СниП [6] Н_к=1,73³√Q_пр1²/gВк²= 1,73= 1,73 =	0,4
45 Швидкість течії промивної води в кінці збірного каналу	м/с	V_к = Q_пр1/ H_к B_к = 0,16/0,4·0,5 = ≥ 0,7	0,8
Втрати напору при промиванні
46 Прийнята система промивки фільтрів		Від насосів
47 Сумарна площа отворів на одне бічне відгалуження	м²	Σ fo₁ = Σ fo / n_біч = 0,02/16 =	0,001
48 Коефіцієнт перфорації бічного відгалуження		k_бо=4Σ fo₁ / π D_біч²= 4·0,001/3,14·0,08 =	0,2
49 Коефіцієнт місцевого опору бічного відгалуження		ξ _бо= 2,2 /k_біч²+ 1 = 2,2/0,2² + 1 =	56
50 Сумарна площа перетинів всіх бічних відгалужень	м²	Σ f_біч= π D_біч² n_біч/ 4 = 3,14·0,08²·16/4 =	0,08
51 Коефіцієнт перфорації колектора		k_к= 4 Σ f_біч / π D_к²= 4·0,08/3,14·0,41²= 0,32/0,53 =	0,6
52 Коефіцієнт гідравлікчного опору колектора		ξ _к= 2,2 /k_к²+ 1 = 2,2/0,6² + 1 =	7,1
53 Втрати напору в розподільних трубах	м	h_р - за формулою (22) СниП [6] h_р = ξ _кv_к² / 2g + ξ _бічv_біч² / 2g + v_к² / 2g = 7,1·1,2²/2·9,8 + 56·1,8²/2·9,8 + 1,2²/2·9,8 = 0,52 + 9,26 + 0,07 =≥ 3	9,85
54 Втрати напору в фільтруючому шарі при промиванні	м	H_ф = 1,5 L_ф= 1,5·0,8 =	1,2
55 Втрати напору в гравійних підтримуючих шарах	м	h_п = 0,022 L_пω = 0,022·0,7·18 =	0,28
56 Сума втрат напору в завантаженні	м	H_з= h_ф + h_п= 1,2 + 0,28 =	1,48
57 Довжина підвідного трубопроводу	м	l = 50…100	100
58 Швидкість руху води в підвідному трубопроводі	м/с	За табл. Шевелева для пропуску Q_пр1
59 Діаметр підвідного трубопроводу	мм	За табл. Шевелева для пропуску Q_пр1
60 Гідравлічний ухил підвідного трубопроводу		За табл. Шевелева для пропуску Q_пр1i =	0,01
61 Втрати напору в трубопроводі, що подає промивну воду до загального колектору розподільної системи	м	h_п.т = 2 i l = 2·0,01·100 = Значення коефіцієнта 2 враховує втрату напору на місцевих опорах	2
62 Повна величина втрат при промивані фільтру	м	H_пр = H_з+ h_р + h_п.т= 1,48 + 9,85 + 2 =	13,33
Підбір промивних насосів
63 Необхідний напор насосу	м	Н_н = H_пр + 7 = 13,33 + 7 =	20,33
64 Необхідна продуктивність насоса	м³/год	Q_н = 3600 Q_пр1= 3600·0,16 =	576
65 Кількість робочих агрегатів	од.	Nроб	1
66 Кількість резервних агрегатів	од.	Nрез	1
67 Загальна кількість насосних агрегатів	од.	Nн = Nраб + Nрез = 1 + 1 =	2
68 Обраний тип насосу		Обираємо насос марки
Дані до балансової схеми
69 Добовий обсяг промивної води.	м³/доб	W = 60 Q_пр1 t_прn_пр N = 60·0,16·5·2·3 =	288

Схема освітлювача ВТІ представлена на рисунках 4.1, 4.2 додатку 4

Таблиця 3.6 - Розрахунок осадкоущільнювача

Найменування показника	Од. вим.	Формула для визначення	Результат
1 Тип осадкоущільнювача (згущувача)		Горизонтальний (секції шахтного відстійника)
2 Розміри однієї секції	м	З табл. 3.1 L x b x h	8х12х4
3 Обсяг однієї секції	м³	W = L x b x h = 8·12·4 =	384
4 Обсяг осаду, що скидається в згущувач за один цикл	м³	Wос - з табл. 3.3	67,5
5 Обсяг промивної води від промивки одного фільтру	м³	Wпр -з табл. 3.5	96
6 Сумарний обсяг скиду в згущувач за цикл	м³	Wс = Wос + Wпр = 67,5 + 96 =	163,5
7 Тривалість цикла згущення	год	Т = 6 - 10	10
8 Необхідна кількість секцій	од.	N = Wс / W = 163,5/384 =	1
9 Вологість осаду до згущення	%	Р₁ = 98,5	98,5
10 Вологість осаду після згущення	%	Р₂ для каламутних вод - 92	92
11 Добовий обсяг скиду в згущувач	м³	Wдоб - з табл. 6,7 [6]	355,5
12 Обсяг води, яка відділяється від осаду	м³/доб	Wв = Wдоб (1 - (100 - Р₁)/(100 - Р₂)) = 355,5(1 - (100 - 98,5)/(100 - 92)) = 355,5(1 - 1,5/8) = 355,5(1 - 0,19) =	287,95

Таблиця 3.7 - Розрахунок шламонакопичувача

Найменування показника	Од. вим.	Результат
1	2	3	4
1 Середньорічний вміст завислих речовин у вихідні воді	г/м³	= 470 + 0,5·50 + 0,25·20 + 253,8 = 470 + 25 +5 +253,8753,8
2 Тривалість накопичення осаду	років	Т - за п. 17 дод.9 [6]	5

3 Середня вологість осаду по роках перший рік другий рік третій рік четвертий рік п’ятий рік % Р - за рис. 1 дод.9 [6] =

,75

4 Середня щільність осаду по роках ущільнення перший рік другий рік третій рік четвертий рік п’ятий рік т/м³ за рис. 1 дод. 9[6]

,19

,22

,23

,24

1,24
5 Витрата очищуємої води	м³/год	Q = 7500/24 =	312,5

6 Обсяг накопичувача м³ за формулою (2) дод. 9 [6]

= 0,876·312,5·753,8 [1/(100 - 73,75)·1,19 + 1/(100 - 69,5)·14,22 + 1/(100 - 68)·1,23 + 1/(100 - 67,5)·1,24 + 1/(100 - 67)·1,24] = 206352,75·[1/26,25·1,19 + 1/30,5·1,22 + 1/32·1,23 + 1/32,5·1,24 + 1/33·1,24] = 206352,75·0,12 =24762,33
7 Глибина накопичувача	м	за п. 17 дод. 9 [6]3
8 Кількість секцій накопичувача	од.	за п. 17 дод. 9 [6]3
9 Площа однієї секції накопичувача	м²	= 24762,33/3·3 =2751,37
10 Обсяг осаду, який поступає в накопичувач за добу	м³	W_ос- з балансової схеми	394,39
11 Обсяг води, який відділяється від осаду у процесі ущільнення	м³/доб	= 394,39 - 24762,33/5·365 = 394,39 - 24762,33/1825 = 394,39 - 13,57 =380,82

. ПОВТОРНЕ ВИКОРИСТАННЯ ШАХТНОЇ ВОДИ

.1 Постановка завдання

У зв’язку з тим, що при запропонованій схемі очищення іонні домішки не видаляються необхідне застосування розведення.

Розрахунки споруд ведуться в табличному вигляді. В основі розрахунків формули гідравліки (зокрема, рівняння нерозривності потоку) та геометрії (площа кола, сторони прямокутного трикутника, обсяги геометричних тіл).

У результаті розрахунків визначаються розміри очисних споруд, які надаються на схемах.

При необхідності розрахунків з розведення води використовується система рівнянь балансу:

₁ + Q₂ = Q_cм(4.1)₁C₁ + Q₂C₂ = Q_смC_см

де Q₁ - витрата води, що очищається;₂ - витрата розбавляючої води;

С₁ - показники концентрації домішок у воді, що очищується (хлоридів, сульфатів, жорсткості, солевмісту);

С₂ - концентрація домішки у розбавленій воді;_см - витрата змішаної води.

Формули для визначення змішувальних потоків.

При вирішенні системи рівнянь отримуємо формули для визначення витрат змішуються потоків:

Q₂ = Q_cм, м³/доб (4.2)₁= Q_cм- Q₂, м³/доб (4.3)

Використовані домішки для розбавлення технічної води мають наступні характеристики за хімічним складом: солевміст - 250 м³/доб, сульфати - 70 м³/доб, хлориди - 50 м³/доб.

4.2 Використання шахтної води для душових

Так як нас не задовольняє солевміст, необхідне розбавлення даної води. Для цього необхідно визначення витрат змішувальних потоків.

Знаходимо витрати змішувальних потоків по солевмісту за формулою 4.2₂ ^p = 3000(1000 - 1367,5)/(250 - 1367,5) = 986,58 м³/доб;

Визначаємо витрату води, що очищається, використовуючи витрату розбавлення води по солевмісту, за формулою 4.3₁=3000 - 986,58 = 2013,42 м³/доб;

Отже, витрата розбавляючої води складає 2013,42 м³/доб і витрата води, що очищається також 2013,42 м³/доб.

4.3 Використання шахтної води для ЦЗФ

Так як нас не задовольняє солевміст, вміст сульфатів, і вміст хлоридів в шахтній воді, необхідно розбавлення даної води. Для цього необхідно визначення витрат змішувальних потоків.

Знаходимо витрати змішувальних потоків по солевмісту за формулою 4.2₂^p= 2500(1000 - 1367,5)/(250 - 1367,5) = 822,15 м³/доб;

Знаходимо витрати розбавляючої води по сульфатам за формулою 4.2₂^SO4 = 2500(300 - 410)/(70 - 410) = 808.82 м³/доб;

Знаходимо витрати розбавляючої води по хлоридам за формулою 4.2₂^Сl = 2500(150 - 190)/(50 - 190) = 714,29 м³/доб;

Визначаємо витрату води, що очищається, використовуючи витрату розбавлення води по солевмісту, за формулою 4.3₁ =2500 - 822,15 = 1677,85 м³/доб;

Отже, витрата розбавляючої води складає 1677,85 м³/доб і витрата води, що очищається також 1677,85 м³/доб.

.4 Використання шахтної води для коксохіма

Знаходимо витрати змішувальних потоків по солевмісту за формулою 4.2₂^p= 2000(1000 - 1367,5)/(250 - 1367,5) = 657,72 м³/доб;

Знаходимо витрати розбавляючої води по сульфатам за формулою 4.2₂^SO4 = 2000(300 - 410)/(70 - 410) = 647,06 м³/доб;

Знаходимо витрати розбавляючої води по хлоридам за формулою 4.2₂^Сl = 2000(150 - 190)/(50 - 190) = 571,43 м³/доб;

Визначаємо витрату води, що очищається, використовуючи витрату розбавлення води по солевмісту, за формулою 4.3₁ =2000 - 657,72 = 1342,28 м³/доб;

Отже, витрата розбавляючої води складає 1342,28 м³/доб і витрата води, що очищається також 1342,28 м³/доб.

.5 Реагентне господарство для додаткового очищення

Реагентне господарство включає в себе розчинний бак флокулянта з механічною мішалкою приготування концентрованого розчину (0,5-1% з активного продукту), витратні баки робочого розчину флокулянта (0,1-0,5%), насос для перекачування розчину флокулянта з розчинного бака у витратні баки, дозуючий пристрій і витратний склад флокулянта служить для поліпшення якості очищення води.

Таблиця 4.1 - Розрахунок реагентного господарства

Найменування показника	Од. вим.	Формула для визначення	Результат
1	2	3	4
1 Прийнятий реагент		катіоний флокулянт
2 Доза реагенту	г/м³	D = 5 - 10 =	6
3 Вміст активного продукту в реагенті	%	A	40
4 Концентрація розчину реагенту	%	С	0,2
5 Щільність розчину	кг / м³	r	1000
6 Добова витрата технічного продукту	кг	G = D Q / 10 А= 6·7500/10·40 = Q - м³/доб	112,5
7 Термін запасу реагенту	доб	Т = 30 - 90	40
8 Щільність технічного продукту	кг/м³	Р	1400
9 Висота складування	м	Н	1,2
10 Площа складу	м²	F = G T / p H = 112,5·40/1400·1,2 =	2,68
11 Період часу, на яке заготовлюється реагент	год	t = 12, 24, 36	12
12 Ємність розчинно - витратних баків реагенту	м³	W = D Q t / 10 С r = 6·312,5·12/ /10·0,2·1000 = 22500/2000 =Q - м³/год	11,25
13 Кількість баків	од.	N =	2
14 Ємність одного баку	м³	W₁ = W / N = 11,25/2 =	5,6
15 Розмір бака кубічної форми	м	a x b x h = 2х1,5х1,9
16 Інтенсивність подачі стисненого повітря для розчину	л/с·м²	w - за п.6.23 СНиП	10
17 Витрата стисненого повітря для перемішу-вання розчину	л / год	W = 60 w a b = 60·10·2·1,5 =	1800
18 Витрата розчину реагенту	л / год	q = 100 D Q / C r = 100·6·312,5/ /0,2·1000 = 187500/200 =	937,5
19 Прийнятий тип дозатора і його характеристики		При q до 5 л/год - ПДщ, вище- НД	НД

Схема розчинно-видаткового бака реагента представлена на рисунку 5.1 додатку 5

Хлораторна служить для знезараження шахтних вод. Включає в себе приміщення для хлораторів і витратний склад рідкого хлору. Хлоратори можуть розташовуватися в будівлі очисних споруд або окремо. При розміщенні в будівлі очисних споруд, хлоратори ізолюються від інших приміщень, а видатковий склад хлору розташовується у відокремленій будівлі, окремо станція хлоратора зазвичай блокується видатковим складом хлору.

Таблиця 4.2 - Розрахунок хлорного господарства

Найменування показника	Од. вим.	Формула для визначення	Результат
1 Доза хлору для обробки очищеної води	г/м³	D_х = 3…6 =	6
2 Витрата знезаражуємої води	м³/год	Q =	312,5
3Годинна витрата хлору для знезараження	кг/год	G_ч= Q D_х 10^-3 = 312,5·6·10^-3= 1875·10^-3	1,87
4 Прийнятий тип хлоратора		ХВ
5 Характеристики хлоратора
А) Добова витрата хлору	кг/доб	= 24·1,87 =45
Б) Прийнятий тип тари для хлору		Балони
В) Ємність одного балону	л	W =	45
Г) Маса хлору у балоні	кг	m_х=	54
Д) Прийнятий тип випаровування хлору		Без підігріва т.к. кг/доб
Е) Знімання хлору з одного балона	кг/год	g = 0,5 - 0,7	0,5
Ж) Необхідна кількість одночасно працюючих балонів	од.	n = G_ч / g = 1,87/0,5 =	1
З) Кількість робочих хлораторів	од.		1
І) Тривалість періоду, на який запасається хлор	доб	Т = 30 - 100	40
Й) Необхідний запас хлору на складі	кг	G_з = G_доб Т = 45·40 =	1800

К) Кількість балонів на складі хлору од. = 1800/54 =

Приймаємо 3333

ВИСНОВОК

З огляду на сформовану ситуацію, пов'язану з використанням водних ресурсів і їхнім якісним виснаженням, пропонована технологічна схема для впровадження водозахисних технологій на підприємстві дозволить використання маловідходной технології. Це у свою чергу дозволить вирішити проблему раціоналізації водокористування на базі конкретного виробництва. Паралельно із чим буде забезпечене водопостачання інших виробництв за рахунок стічних вод, що очищають.

У такий спосіб ми одержуємо достатній екологічний ефект у вигляді з одної сторони зниження обсягів скидання стічних вод, а з іншої сторони зменшення водозабору. Що у свою чергу веде до зниження інтенсивності забруднення поверхневих водних об'єктів.

В результаті впровадження однією зі складових екологічного ефекту стало зниження добового скиду у поверхневі водні об’єкти до об’єму 2385,33 м³/доб. Коли без впровадження величина скиду складала 7500 м³/доб. Якщо розрахувати річний скид шахтних вод, ми отримуємо наступні дані: величина скиду без очистки складала 2737500 м³/рік, а з очисткою - 870645,45 м³/рік. Таким чином ми досягли зниження потрапляння шахтної води до поверхневих об’єктів на 1866854,55 м³/рік.

Це дозволило екологизувати використання водних ресурсів. У свою чергу відбудеться також зниження забруднюваності використовуємих для скиду стічних вод у водоймища.

ДОДАТКИ

Додаток 1

Рисунок 1.1 - Усереднювач шахтних вод

Рисунок 1.2 - Шайбовий вузол введення реагенту 1 - трубка для введення розчину реагенту, 2 - сальниковий прохід, 3 - фланцевий роз’їм, 4 - шайба звуження потоку

Додаток 2

Рисунок 2.1 - тонкошаровий відстійник конструкції ДонВДІ 1 - дірчаста труба для розподілу вихідної води, 2 - камера хлоп’єутворення, 3 - тонкошарові модулі, 4 - дірчасті труби для збору освітленої води, 5 - зона накопичення осаду, 6 - дірчаста труба для відводу осаду

Додаток 3

Рисунок 3.1 - Освітлювач ВТІ 1 - залізобетонний корпус, 2 - воронка для впуску вихідної води, 3 - повітровідділювач, 4 - сопло тангенціального впуску води, 5 - зона реакції зі збору пом’якшеної води, 11 - вікна для відводу надлишкового осаду, 12 - осадкоущільнювач

Додаток 4

Рисунок 4.1 - Швидкий фільтр з бічним каналом (Розшифровка позицій наведена на розрізах 1-1, 2-2)

Рисунок 4.2 - Швидкий фільтр з бічним каналом 1 - бічний канал, 2 - жолоби для збору промивної води, 3 - фільтруюче завантаження, 4 - підтримуючий шар, 5 - колектор, 6 - бічні відгалуження, 5-6 - дренажно-розподільна система

Додаток 5

Рисунок 5.1 - Розчинно-видатковий бак реагенту

СПИСОК ВИКОРИСТАННИХ ДЖЕРЕЛ

1 Горшков В.А. Очистка и использование сточных вод предприятия угольной промышленности. - М.: Недра, 1981. - 269с.

Матлак Е.С., Малеев В.Б. Снижение загрязненности шахтных вод в подземных условиях. - К.: Техника, 1991. - 136с.

Парахонский Э.В. Охрана водных ресурсов на шахтах и разрезах. - М.: Недра, 1992. - 191с.

Проектирование сооружений для очистки и подготовки воды (Справочное пособие к СНиП 2.04.02-84) - М.: Стройиздат, 1989. - 185с.

Проектирование сооружений для очистки сточных вод (Справочное пособие к СНиП 2.04.03-85) - М.: Стройиздат, 1990. - 192с.

СНиП 2.04.02-84 “Водоснабжение. Наружные сети и сооружения».- М.: Стройиздат, 1985. - 136с.

СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения».- М.: Стройиздат, 1986. - 72с.

Справочник монтажника. Оборудование водопроводно-канализационных сооружений / Под ред. Москвитина А.С. - М.: Стройиздат, 1979. - 430с.

Технологические схемы очистки от взвешенных веществ и обеззараживания шахтных вод. Каталог. - М.: ЦНИЭИуголь, 1985.

Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб. - М.: Стройиздат, 1984. - 116с.

Технології очистки шахтних вод

Технології очистки шахтних вод

Похожие работы на - Технології очистки шахтних вод