Аннотация
Задание:
Разработать проектсистемы оборотного водоснабжения поста мойки СТО, пропускная способность СТО –20 ед. в сутки. Остальную нагрузку пост мойки закрывает самостоятельно.Характеристика сточных вод после процесса мойки:
· Концентрация нефтепродуктов – 70мг/л;
· Концентрация взвешенных веществ -210мг/л;
· СПАВ – 30 мг/л.
Графическая часть:
1. Технологическая схема очистки стоков.
2. Чертеж саморегулирующегося фильтра.
Краткие сведения опроекте:
В связи с образованиестойких эмульсий СМС с дисперсиями стоков после процесса мойки на СТО, дляочистки стоков используется метод электрофлотокоагуляции, с предварительноймеханической очисткой от крупных и грубодисперсных примесей на гидроциклонах. Идоочисткой стоков на фильтре с плавающей загрузкой.
Курсовой проект содержит:
– листов 34;
— таблиц 10;
— рисунков и схем 4 шт.
Содержание
Введение
Сточные воды от мойки автомобилей
Условия сброса производственныхсточных вод в городскую канализацию
Требование к проектным решениямсистем водопотребления и водоотведения АТП
1. Нормативы водопотребления и водоотведения АТП
2. Классификация и характеристика сточных вод и отходов СТО
3. Выбор технологической схемы очистки воды после процессамойки автомобилей
4. Технологическая схема очистных сооружений
5. Расчет аппаратов
5.1 Расчет гидроциклона
5.2 Расчет электрофлотокоагулятора
5.2.1 Электрокоагуляторы салюминиевыми электродами
5.4 Доочистка очищенной воды послеэлектрофлотокоагуляции
5.4.1 Расчет фильтра с плавающейзагрузкой
5.4.2 Расчет распределительнойсистемы фильтра:
5.5 Расчет бункера для временногохранения минерального осадка
6. Схема лабораторного контроля очистки сточных вод
7. Обращение с отходами процесса мойки автомобилей
Литература
Приложение 1
Введение
Сточные воды от мойкиавтомобилей
Сточные воды от мойкиавтомобилей составляют 80-85% от объема производственных сточных вод АТП.Основными загрязнениями сточных вод являются взвешенные вещества инефтепродукты. Концентрация взвешенных веществ зависит от большого числа факторов:типа автомобиля, его размера, характера дорожного покрытия, сезонных условий,состава грунта в районе эксплуатации, периодичности мойки подвижного состава итипа применяемой мойки. Для стока от мойки легковых автомобилей может бытьпринят следующий гранулометрический состав взвеси: 12% частицы с размером300-2500 мкм; 75% -размером 300-100 мкм;13% — размером менее 100мкм.
Основной особенностьюсодержания нефтепродуктов является их слабая эмульгированность и адсорбция навысококонцентрированную взвесь, что существенно осложняет использование осадкаиз отстойников без его дополнительной обработки и утилизации всплывшихнефтепродуктов. Отработанные масла являются основными органическимизагрязнителями, задерживаемыми на очистных сооружения АТП, часть их всплываетна поверхность отстойников, часть собирается на минеральных частицах шлама иосаждается на дно отстойников. Применение при туалетной мойки автомобилей СМСведет к эмульгированию нефтепродуктов и требует иного способа их очистки, т.к.отстой, коагуляция и фильтрация не обеспечивают необходимой эффективности, поэтомудля этих целей необходимо использовать электрокоагуляцию и электрофлотокоагуляцию.
Условия сброса производственных сточных вод в городскую канализацию
В систему канализациизапрещается сбрасывать:
· Вещества, способные засорятьгородскую канализацию (окалину, известь, песок, металлическую стружку и т.п.);
· Вещества, оказывающие разрушающеедействие на материалы труб и сооружений канализации;
· Нерастворимые масла, смолы, мазут ит.п.;
· Биологические трудноокисляемыеорганические вещества;
· ПАВ (биологически жесткие);
· Взвешенные и всплывающие вещества,превышающие 500 мг/л, для которых не установлены ПДК в воде водных объектов;
· Кислоты, горючие примеси, токсичные ирастворенные газообразные вещества (растворители, бензин, бензол и др.);
· Сточные воды, имеющие температурусвыше 40ºС, рН ниже 6,5 и выше 9,0, ХПК выше БПК5 более чем в2,5 раза или выше БПКполн. Более чем в 1,5 раза;
· Концентрированные маточные раствора;
· Мусор, единовременные сбросыпроизводственных сточных вод.
Достижение ПДКпроизводственных сточных вод путем их разбавления условно чистыми стокамизапрещено.
Нефтепродукты относятся квеществам, с большим трудом, поддающимся окислению при биологической очисткест. вод. При большой концентрации нефтепродукты могут оказать неблагоприятноевлияние на качество активного ила и затруднять эксплуатацию городских О.С. Всвязи с этим возникает проблема локальной очистки нефтесодержащих стоков впередспуском их в гор. канализацию. Максимальная допустимая концентрациянефтепродуктов в стоках, поступающих на биологическую очистку, не должнапревышать 2,5 мг/л. Практически в условиях АТП снизить концентрацию удается повзвешенным веществам до 5-10 мг/л, по нефтепродуктам до 5,0 мг/л. Поэтомунаиболее правильным решением является вторичное использование в системахоборотного водоснабжения моечных стоков с ежедневным пополнением в количестве10% от общего объема, при условии обмыва из водопровода для легковых автомобилей.Оборотная система при этом пополняется водой от рамки домыва автомобилей,частично свежей водой и водой после промывки фильтров.
Требование к проектным решениям систем водопотребления и водоотведенияАТП
Основным направлением впроектировании водоснабжения и канализации АТП должно стать снижениепотребления питьевой воды из системы водопровода и количества сточных вод,проступающих в систему канализации. Для этого необходимо предусмотреть:
· Внедрение технологических процессов,требующих наименьшего расхода воды, а также систем оборотного водоснабжения;
· Применение оборотных систем растворовдля мойки;
· Повторное использование впроизводстве отработанных растворов после очистки, что уменьшит потребление нетолько воды, но и материалов для приготовления растворов;
· Отказ от применения биологическижестких ПАВ и других соединений, плохо поддающихся очистке.
При выборе источникаводоснабжения следует выбирать вариант, по которому в качестве источникапринимается водоем с наименьшим напряжением по водохозяйственному балансу.Принятые проектом объему водопотребления должны быть обоснованы нормативами.Решения по выбору источника и схемы водоснабжения должны быть увязаны сгенеральной схемой комплексного использования и охраны водных ресурсов.
Отсутствие каких-либо сбросовв водоем является полной гарантией защиты его от загрязнений. Это одно изтребований, предъявляемых к проектам водоснабжения, а именно требование устройствамаксимального водооборота. При проектировании канализации, в первую очередь,необходимо рассматривать возможность уменьшения количества стоков за счетприменения рациональных технологических процессов и оборотного водоснабжения. Вслучае пользования водными объектами помимо городского водопровода, а также приспуске ливневых вод в водный объект требуется согласовать и получить разрешенияв органах надзора.
Каждый проект очистныхсооружений должен предусматривать лабораторный контроль за эффективностьюочистки.
Спуск сточных вод вводоем должен обеспечивать наиболее эффективное смешение стоков с водой водоемаи происходить в местах повышенной турбулентности потока. При спуске стоков вводоем проект должен содержать расчет смешения стоков с водой водоема, в частирасчета необходимо определить концентрацию всех вредных веществ в створе послепуска в него стока.
1. Нормативы водопотребления иводоотведения АТП
Таблица 1 [8]
Оптимальные нормысреднегодового расхода воды и количества сточных вод АТП на один автомобильсписочное число автомобилей
среднегодовой расход воды, м3
среднегодовое кол-во стоков, м3
Безвозврат-ные потери воды, м3
количество сточных вод, использу-емых повторно, м3 оборотной технической питьевой подлежащих очистке не требующих очистки для производственных нужд для хоз-быт. нужд для производственных нужд для бытовых нужд 100 210 25,6 21,0 53,2 11,7 53,2 0,3 34,6 210
Для легковых автомобилейрасход на мойку равен — 700 л, при использовании в процессе мойки СМС расходравен -177 л.
При использованииоборотных систем водоснабжения концентрация загрязнений в воде, используемойповторно:
· по взвешенным веществам – 40 мг/л
· по нефтепродуктам – 20 мг/л
Источником водоснабженияАПТ, располагаемых в основном в населенных пунктах, является городскойводопровод. Пополнение оборотной системы, в соответствии со СНиП 2.04.03-85 принятов количестве 10% от общего расхода воды на мойку.
Для отвода сточных вод наАТП предусматривают несколько систем канализации, которые присоединяются ксоответствующим наружным сетям. Перед спуском в наружные сети производственныестоки должны подвергаться очистке на локальных очистных сооружениях до степени,устанавливаемой нормами проектирования наружных сетей канализации.
Сточные воды загрязненныевзвесями, нефтепродуктами, ПАВ, должны пройти очистку перед спуском вканализацию (отстой, нейтрализацию, фильтрацию).
Таблица 2
Удельные показателиводопотребления поста мойки.Производство Вид продукции, единица измерения Тип системы водоснабжения Удельное водопотребление, л/ед. продукции
Использование оборотной воды
в общем объеме водопотребления, %
Коэффициент использования
свежей воды Свежая вода всего в т.ч. питьевого качества Оборотная и повторно используемая вода на производственные нужды на хозяйственные нужды СТО Мойка автомобиля Оборотная с 10% подпиткой из водопроводной сети 177 17,7 – 159,3 90% 90
Коэффициентомиспользования оборотной воды в общем объеме водопотребления:
/>/> (1)
где Qоб — количество воды, используемой вобороте, м3/ч;
Qист — количество воды, забираемой изисточника, м3/ч;
Qсыр — количество воды, поступающей всистему водоснабжения с сырьем, м3/ч.
/>
Таблица 3
Баланс водопотребления иводоотведения поста мойка СТОПроизводство
водопотребление. тыс.м3/сут
водоотведение. тыс.м3/сут Всего На производственные нужды На хозяйственно-бытовые нужды Всего Объем сточной воды, повторно используемой Производственные сточные воды Хозяйственно-бытовые сточные воды Безвозвратное потребление Свежая вода Оборотная вода Повторно используемая вода Всего В т. ч. питьевого качества Пост мойки 3,54 0,354 0,354 3,186 – – 3,186 – – 0,354
2. Классификация и характеристикасточных вод и отходов СТО
Сточные водыавтотранспортных и авторемонтных предприятий подразделяются в зависимости отпроизводственной деятельности на категории:
· сточные воды от мойки автомобилей,входящие в систему оборотного водоснабжения;
· осадки, содержащие нефтепродукты исоли алюминия;
· нефтесодержащие сточные воды послефлотатора.
3. Выбор технологической схемы очисткиводы после процесса мойки автомобилей
Наибольшеераспространение на АТП получили очистные сооружения, включающие в себя:горизонтальный отстойник, распределительную камеру, кассетный фильтр,водозаборную камеру, насосную станцию, реагентное хозяйство и блок обработкиосадка, если в процессе мойки не применяются СМС.
Применение при мойкеавтомобилей СМС с высоким содержанием поверхностно-активных веществ (ПАВ),вызвано желанием улучшить качество мойки и существенно сократить количестворасходуемой для этих целей воды. Но применение СМС приводит к изменению составаи свойств стоков после мойки и ухудшению эффективности работы очистныхсооружений. При этом отстойники рационально применять для выделения болеекрупных частиц, так как при использовании СМС частицы с гидравлической крупностьюменее 0,65 мм/с практически не выделяются.
Еще одно отрицательноевлияние применения СМС это образование стойких эмульсий с дисперсиями стока(автомобильным маслом и бензином), что в свою очередь препятствуетхлопьеобразованию и седиментации частиц. Образование стойких эмульсийобуславливает непригодность механических методов доочистки моечного стока дляповторного использования на мойке автомобилей. Наиболее рационально использоватьдля этих целей электрохимические методы – электрокоагуляцию и электрофлотацию,с предварительной и последующей механической доочисткой, так как для очищаемыхвод на электрокоагуляторах существует ограничение по взвешенным веществам,которое составляет до 50 мг/л.
Достоинство методаэлектрокоагуляции:
· очистка до требуемых норм;
· компактность установок и простотауправления;
· отсутствие реагентного хозяйства;
· простота обслуживания иэкономичность.
Недостатки методаэлектрокоагуляции:
· значительный расход электроэнергии иконструктивных материалов на растворимые электроды – перекрывается отсутствиемсброса сточных вод и минимальной подпиткой оборотного водоснабжения свежейводой, используется блок из нерастворимых электродов;
· необходимость предварительногоразбавления стоков при большой концентрации – на выходе после процесса мойкисточные сильно разбавлены;
· наличие обводненного осадка,требующего обработки утилизации – малое количество осадка при данной загрузкапост мойка;
· ограничение по расходу сточных вод до50 м3/ч – небольшой расход до 0,207м3/ч;
· возможность зашламлениямежэлектродного пространства;
· возможная пассивация электродов принеправильном конструктивном решении аппарата.
Использованиенефтеловушек различных модификаций и фильтров с полимерной загрузкойисключается, как неэффективное, так как нефтепродукты в стоках после мойка сСМС находятся в виде стойких эмульсий.
Основным методом очисткистоков после процесса мойки выбираем электрофлотокоагуляцию, что в отличие отпростой коагуляции и других методов механической очистки значительнееэффективней.
4. Технологическая схема очистныхсооружений
Сток из моечной канавы 1,поступает в открытый гидроциклон 2, расположенный в непосредственной близостиот мойки автомобилей, в котором происходит задержание частиц с гидравлическойкрупностью 25 мм/с.
Далее вода поступает воткрытый гидроциклон с конической диафрагмой и внутренним цилиндром 3, гдезадерживаются частицы с гидравлической крупностью 0,15 мм/с. Эффективностьмеханической очистки 40-60%. Далее сточные воды самотёком поступают в электрокоагуляторЭК-029-Э-А/С-1 (с выпрямителем) 4, в которой происходит ввод коагулянта за счетанодного растворения металла (алюминия) и электрофлотации загрязнений газом,выделенным на катоде., во время процесса электрофлотокоагуляции происходиточистка сточных вод от эмульгированных нефтепродуктов и СПАВ, эффективностьочистки до 98%. Доочистка очищенных стоков производится на фильтрах с плавающейзагрузкой ФПЗ-3, 5, материал загрузки пенополиуретан с размером гранул от 0,5до 12 мм.
Эффективность очистки повзвешенным веществам 85%. Очищенная вода поступает в резервуар чистой воды 6 имоечным насосом 7 подается на повторное использование. Частицы, выпавшие вэлекторкоагуляторе, содержат часть непрореагирующего коагулянта, поэтому ихможно отправить на вторичное использование в моечную канаву. Осадок, выпавший вгидроциклонах 1 и 2, откачивается насосом 8 в бункер для осадка 9, который помере накопления опорожняется.
Образовавшаяся пена вкамере электрохимической очистки собирается пеносборным устройством в приемныйлоток и далее насосом 10 в нефтесборник 11.
Данная схема очисткинаиболее приемлема при относительно небольшом расходе и небольшихпроизводственных площадях. Реагентную очистку, ввод коагулянта в которойосуществляется способом, не требующим дополнительных площадей, и позволяетавтоматически менять дозу реагента в зависимости от исходной концентрациизагрязнений и необходимой степени очистки.
мойка сточныйводоотведение электрофлотокоагулятор
5. Расчет аппаратов
5.1 Расчетгидроциклона
Для механической очисткисточных вод от взвешенных веществ допускается применять открытые и напорныегидроциклоны.
Открытые гидроциклоныприменяются для выделения из сточных вод всплывающих и оседающих, тяжелыхгрубодисперсных примесей гидравлической крупностью свыше 0,2 мм/с, а такжескоагулированной взвеси.
Открытые гидроциклоны безвнутренних вставок применяют для задержания крупно- и мелкодисперсных примесей,гидроциклоны с конической диафрагмой предназначены для выделениямелкодисперсных взвешенных веществ и при относительно малых расходов – до 200 м3/ч.
Напорные гидроциклоныследует применять для выделения из сточных вод грубодисперсных примесей главнымобразом минерального происхождения.
При необходимости болееглубокой очистки сточных вод применяют последовательную работу гидроциклоновразличных типоразмеров. Аппараты первой ступени удаляют из воды грубые взвеси,а аппараты последующих ступеней используют для более мелких частиц. На первойступени следует использовать гидроциклоны больших размеров для задержанияосновной массы взвешенных веществ и крупных частиц взвеси, которые могутзасорить гидроциклоны малых размеров, используемые на последующих ступеняхустановки.
Выбираем на первойступени открытый гидроциклон без внутренних устройств, на второй ступениоткрытый гидроциклон с конической диафрагмой и внутренним цилиндром. Откажемсяот выбора напорного циклона так как сточные воды в схеме очистки идутсамотеком, а для применения напорного циклона в системе необходимдополнительный напор.
Эффективность очистки повзвешенным веществам определяем по формуле:
/> , (2)
где Сen – начальная концентрация взвешенныхвеществ;
Сex – допускаемая конечная концентрациявзвешенных веществ.
на I ступени
/>
на II ступени
/>
1. Определяем коэффициентпропорциональности, зависящий от типа циклона:
а) без внутреннихустройств, Khc = 0,61
б) с коническойдиафрагмой и внутренним цилиндром, Khc = 1,98
2. рассчитываем производительностьодного аппарата:
/>, м3/(м2·ч) (3)
где u0–гидравлическая крупность частиц, которые необходимовыделить для достижения требуемого эффекта, мм/с.
а) /> м3/(м2·ч)
б) /> м3/(м2·ч)
3. Назначаем по таб.8.1[4] диаметргидроциклона I ступени Dhc= 0,5 м, II ступени Dhc= 0,5 м, и находим производительность одного аппарата Qhc:
/> м3/ч (4)
I ступени
/>
II ступени
/>
4. Определяем количество рабочихаппаратов:
/> , шт (5)
где qw — максимальный часовой расход сточнойводы, К=1,4.
на I ступени
/>
II ступени
/>
Принимаем один резервныйаппарат на каждой ступени механической очистки.
Определяем количествоосадка, выделяемого задерживаемого на циклоне за сутки:
/>, м3/сут (6)
где Q – суточный расход сточных вод м3/сут;pmud — влажность осадка, равная 90%;γmud – плотность осадка, равная 1 г/см3.
на I ступени
/> м3/сут.
II ступени
/> м3/сут.
Согласно [13] принимаемследующие конструктивные размеры и характеристики гидроциклонов:
Таблица 4
Краткая характеристикаприменяемых гидроциклоновПараметры Значения I ступень II ступень Количество циклонов, шт. 2 / 1 1 / 1
Высота цилиндрической части, 0,5+Dhc, м 1,5 1,0 Диаметр, м 1,0 0,5
Размер впускного патрубка, 0,05·Dhc, мм 50 25 Количество выпусков, шт 2 2 Угол конической части α º 60 Угол конуса диафрагмы βº 90
Диаметр центрального отверстия в диафрагме, dhc ·Dhc, м 0,5 0,25
Диаметр внутреннего цилиндра 0,88Dhc, м 0,88 0,44
Высота внутреннего цилиндра 0,1Dhc, м 0,1 0,05 Диаметр водосливной стенки, м 1,0 0,7 Диаметр полупогружной кольцевой перегородки, м 0,8 0,5 Скорость потока на входе в аппарат, м/с 0,5 0,4
Количество выделяемого осада, м3/сут 0,00177 0,00248
/>/>5.2Расчет электрофлотокоагулятора
Эффективностьэлектрокоагулятора значительно выше, чем использование коагуляции с применениемсолей коагулянтов, отпадаем необходимость в реагентном хозяйстве. Также прииспользовании нерастворимых электродов, пузырьки выделяемых газов участвуют впроцессе флотации, то есть происходит дополнительная очистка сточных вод отзагрязнений методом флотации без применения принудительного нагнетания воздухаи т.п. Электрокоагуляторы эффективны для удаления из стоковтонкодиспергированных примесей в пределах рН 5-9, то есть при применении СМСпри мойке автомобилей сточная вода будет находится примерно в этой области рН,следовательно нет необходимости в корректировке рН стоков, для улучшенияэффективности очистки. Размещение электродного блока выбираем в вертикальномисполнении, что усилит жесткость конструкции и приведет к большей неизменностиразмеров электродной системы, а также улучшению условия выделения газов ипротекания процесса флотации
Электрофлотокоагуляторсовмещен со вторичным отстойником в один блок.
За основу возьмем формугоризонтального отстойника.
Производительность одногоотстойника qset, м3/ч, следует определятьисходя из заданных геометрических размеров сооружения и требуемого эффектаосветления сточных вод, для горизонтальных отстойников:
/> м3/ч (7)
где Кset — коэффициент использования объема, принимаемый по табл. 5;
Lset — длинасекции, отделения, 2,0 м;
Bset — ширинасекции, отделения, 1,0 м;
u0-гидравлическая крупность задерживаемых частиц, мм/с, определяемая по формуле(7);
vtb — турбулентная составляющая, мм/с,принимаемая по табл. 6 в зависимости от скорости потока в отстойнике vw=0,05 мм/с;
/>м3/ч
Таблица 5Отстойник
Коэффициент использования объема Кset
Рабочая глубина части Hset, м
Ширина Bset, м
Скорость рабочего потока vw, мм/с Уклон днища к иловому приямку Горизонтальный 0,5 1,5-4
2Hset — 5Hset 5-10 0,005-0,05 Горизонтальный 0,5 1,5-4
2Hset — 5Hset 5-10 0,005-0,05 Радиальный 0,45 1,5-5 – 5-10 0,005-0,05 Вертикальный 0,35 2,7-3,8 – – – С вращающимся сборно-распределительным устройством 0,85 0,8-1,2 – – 0,05 С нисходяще-восходящим потоком 0,65 2,7-3,8 –
2uo — 3uo – С тонкослойными блоками: противоточная (прямоточная) схема работы 0,5-0,7 0,025-0,2 2-6 – –
Таблица 6
vw, мм/с 5 10 15
vtb, мм/с 0,05 0,1
Расчетное значениегидравлической крупности u0, мм/с, необходимо определять покривым кинетики отстаивания Э = f(t), получаемым экспериментально, сприведением полученной в лабораторных условиях величины к высоте слоя, равнойглубине проточной части отстойника, по формуле
/> (8)
где Hset — глубина проточной части в отстойнике- 3,5м;
Kset — коэффициент использования объемапроточной части отстойника;
tset — продолжительность отстаивания, с, соответствующая 70% эффекту очистки и полученнаяв лабораторном цилиндре в слое h1=500мм равна 2160с [1].
n2 — показатель степени, зависящий от агломерации взвесив процессе осаждения; для городских сточных вод следует определять по черт. 1, n=0,3 [1].
/>
Основные конструктивныепараметры следует принимать:
а) для горизонтальныхотстойников:
впуск исходной воды исбор осветленной — равномерными по ширине (периметру) впускного и сборногоустройств отстойника;
высоту нейтрального слоядля вторичных отстойников — 0,3 м и глубину слоя осадка 0,3-0,5 м;
угол наклона стенок приямка- 50°;
Начальное сечение лоткаследует рассчитывать на пропуск расчетного расхода со скоростью не менее 0,5м/с, в конечном сечении скорость — не менее 0,1 м/с.
Для равномерногораспределения воды кромку водослива распределительного лотка следует выполнятьв виде треугольных водосливов через 0,5 м.
Осадок, образовавшийся вовторичном отстойнике, подается в моечную канаву, на повторное использование,так как он содержит часть непрореагирующего коагулянта, там же происходитудаление скоагулированных частиц с осадком первичного отстойника.
/>/>5.2.1Электрокоагуляторы с алюминиевыми электродами
Электрокоагуляторы салюминиевыми пластинчатыми электродами следует применять для очисткиконцентрированных маслосодержащих сточных вод (отработанныхсмазочно-охлаждающих жидкостей), образующихся при обработке металлов резанием идавлением, с концентрацией масел не более 10 г/л.
При обработке сточных водс более высоким содержанием масел необходимо предварительное разбавлениепредпочтительно кислыми сточными водами. Остаточная концентрация масел вочищенных сточных водах должна быть не более 25 мг/л.
Рассчитаем необходимыйэффект очистке в электрофлотокоагуляторе по взвешенным веществам,нефтепродуктам и АПАВ по формуле(1):
/> ≈ 70%
/>
/>
При проектированииэлектрокоагуляторов необходимо определять:
площадь электродов fek, м2, по формуле
/> м2 (9)
где qw — производительность аппарата, м3/ч;
qcur — удельный расход электричества,принимаем по табл.7 равный 180 А×ч/м3;
ian –электродная плотность тока, А/м2; принимаем ian = 80 А/м2, при диапазоне(80÷120 А/м2)[1];
/>м2
токовую нагрузку Icur, А, по формуле
/> (10)
/>А
длину ребра электродногоблока lb, м, по формуле
/> (11)
где d — толщина электродных пластин,принимаем 8мм; d =4-8 мм [1];
b — величинамежэлектродного пространства, принимаем 12мм; b =12-15 мм[1].
/>м
Удельный расход алюминияна очистку сточной воды qAl=60 г/м3, принимаем по табл. 7. Количествовыделяемого водорода на катоде для электрофлотации принимаем равным qH2=85 л/м3.
После электрохимическойобработки сточные воды следует отстаивать не менее 60 мин.
Пластинчатые электродыследует собирать в виде блока. Для уменьшения пассивации электродов необходимопроизводить переплюсовку через каждые 30 мин. С целью снижения затратэлектроэнергии следует применять блок автоматической регулировки силы тока.Электрокоагулятор должен быть снабжен водораспределительным устройством,приспособлением для удаления пенного продукта, устройствами для выпускаочищенной воды и шлама, прибором для контроля уровня воды, устройством дляреверсирования тока.
Примечание. Электрокоагулятор снабжаетсяустройством для реверсирования тока лишь в случае его отсутствия в источникепостоянного тока.
В качестве электродногоматериала следует применять алюминий или его сплавы, за исключением сплавов,содержащих медь.
Расчет производительностивытяжной вентиляционной системы следует производить исходя из количества выделяющегосяводорода, при этом производительность вентилятора qfan, м3/ч, надлежитопределять по формуле
/> (12)
где qH — удельный объем выделяющегося водорода, л/м3, допускается приниматьпо табл. 7.
Таблица 7
Технологический параметр
Содержание масел, г/м3 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 8000 10 000
qcur, А×ч/м3 180 225 270 315 360 405 430 495 540 720 860
qAl, г/м3 60 75 92 106 121 136 151 166 182 242 302
qH, л/м3 85 95 113 132 151 170 184 208 227 303 368
/> м3/ч
Рабочий объемэлектрокоагулятора Wek, м3,следует определять по формуле
/> (13)
где b — расстояние между соседними электродами, 0,02м.
/>м3
Общую поверхность анодов fpl, м2, надлежит определятьпо формуле
/> (14)
где ian — анодная плотность тока, А/м2.
/>А/м2
Определяем количествошлама, выделяемого при электрофлотокоагуляции в виде пены по формуле (3):
/> м3/сут
Осадок, которыйобразуется во вторичном отстойнике, периодически перекачивается в моечнуюканаву.
Выбираем разработанныйэлектрокоагулятор ЭК-029-Э-А/С-1 (с выпрямителем) предназначен длябезреагентной коагуляции и осаждения загрязнителей при очистке воды.Электрокоагулятор представляет собой блок электродов из специального сплава(029), помещенный в открытый корпус и подсоединенный к выпрямителю. Коагуляцияи осаждение происходят на электродах под воздействием электрического тока.Электрокоагулятор — компактен, прост в эксплуатации.
Назначение:
· очистка воды от нефтепродуктов,жиров, масел, красителей, ионов металлов, органических соединений.
Применение:
· предприятия пищевой, текстильной,кожевенной, нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, а такжефармацевтической и химической промышленности, автомойки, депо, очистка питьевойводы и коммунальных стоков.
Выпускаетсяэлектрокоагуляторы с несколькими модификациями электродов для удаления из водыразличных загрязнителей.
Таблица 8Модель Объем рабочей камеры, м3 Производительность, м3/час Требуемая площадь, м2 Потребление электроэнергии
ЭК-029-Э-А/С-1
(с выпрямителем) 1 0,5-5 6 Определяется индивидуально
ЭК-029-Э-А/С-5
(с выпрямителем) 5 5-50 18
ЭК-029-Э-А/С-10
(с выпрямителем) 10 20-150 27
Производительностьэлектрокоагулятора зависит от вида очищаемых сточных вод. По специальнойформуле рассчитывается скорость прохождения потока через аппарат и количествоэлектроэнергии, необходимой для коагуляции и осаждения молекул. По индивидуальномузаказу могут изготавливаться аппараты любой производительности.
/>
Рис.1 электрокоагуляторЭК-029-Э-А/С-1
Таблица 9
Краткая характеристикаэлектрокоагулятора ЭК-029-Э-А/С-1Параметры Значение Модель ЭК-029-Э-А/С-1 (с выпрямителем) Количество аппаратов, шт 1/1
Объем рабочей камеры, м3 1 Производительность, м3/час 0,5-5 Требуемая площадь, м2 6
5.4 Доочистка очищенной воды после электрофлотокоагуляции
Так как частьобразовавшихся хлопьев в процессе электрофлотокоагуляции не осядет вотстойнике, а с потоком воды пойдет дальше, необходимо произвести доочисткуочищенной сточной воды. Применим фильтрование через песчаную загрузку, но таккак часовой расход сточных вод составляет 0,221 м3/ч, то нетвозможности применить скорые фильтры, так как площадь одного фильтра не можетбыть меньше 10м2.
При расходе 0,221 м3/что суммарная площадь фильтра будет:
/> м2 (15)
где Т – продолжительностьработы станции в течении суток -12 ч;
n – количество промывок в сутки — n=1;
vр.н — скорость фильтрования принормальном режиме = 12 м/ч;
w — интенсивность промывки = 15 л/сек·м2;
t1 — продолжительность промывки = 0,1 ч;
t2 — время простоя фильтра в связи с промывкой = 0,5ч;
t3 — продолжительность сброса первогофильтрата = 0ч.
/>м2
Поэтому следует применитьфильтрование очищенной воды через напорный или безнапорный фильтр с плавающейзагрузкой. Преимущества фильтров с плавающей загрузкой:
•простота конструкции иэксплуатации;
•простота технологиирегенерации;
•высокое качествоочищенной воды;
•максимальноеиспользование объёма фильтра;
•экономичность;
•долговечностьфильтрующей загрузки (более 10 лет);
•отсутствие промывныхнасосов и ёмкостей промывной воды;
•способность загрузки ксамостоятельной гидравлической сортировке в процессе промывки по убывающей крупности гранул.
Фильтр с плавающейзагрузкой ФПЗ ОКП485913 для очистки сточных вод: верхняя и нижняя распределительная системы; кассеты сзагрузкой; трубопроводы и лотки сбора промывной воды.
Фильтры с плавающейзагрузкой являются прогрессивным оборудованием для очистки сточных вод за счетзначительного увеличения срока службы фильтрующего материала и возможности егомногократной промывки. Конструкция фильтра с целью упрощения обслуживаниявыполняется кассетной, что позволяет производить профилактические работы сфильтром посекционно.
/>
Рис. 2 фильтрФПЗ ОКП485913, оснащение
Перспективнымнаправлением в технике фильтрации воды является разработка фильтров с плавающейзагрузкой. В них используются гранулы вспененного полистирола с очень низкойплотностью, порядка 50–100 г/л. Такие гранулы имеют более высокие адгезионные иэлектрокинетические свойства, чем у песка, и их применение интенсифицируетпроцесс фильтрования воды. Так, фильтры с плавающей загрузкой позволяютработать с более загрязненной водой и с большей скоростью фильтрования,упростить регенерацию загрузки, отказаться от использования дополнительныхнасосов и емкостей для промывной воды.
Возможно использованиеплавающей загрузки в стандартных стальных корпусах, у которых дренажноеустройство размещено вверху. Скорость фильтрования воды определяется давлением(напором) поступающей воды. Считается, что она может быть выше, чем для тяжелыхзагрузок.
Безнапорный фильтр сплавающей загрузкой с движением воды снизу вверх:
/>
Рис.3: 1 – корпус; 2 –опорная решетка; 3 – плавающая загрузка; 4 – распределительная решетка
Более интересен вариантбезнапорных фильтров с движением воды сверху вниз. Длительное время проводитсяразработка конструкций таких аппаратов. В общем виде безнапорный фильтр очисткиводы с плавающей загрузкой представляет собой емкость, часто прямоугольного сечения1, в верхней части которой устанавливается перфорированная решетка 2 с отверстиямименьшими, чем размер гранул. Эта решетка является критическим элементом конструкции,поскольку она выполняет ряд функций – задержание наименьших частиц загрузки, атакже равномерный сбор воды при фильтрации и ее распределение при взрыхлении.При этом она должна обладать высокой прочностью, поскольку воспринимает выталкивающуюсилу всплывающих гранул и перепад давления при фильтрации воды. В нижней частифильтра установлено распределительное устройство для ввода очищаемой воды 4, ав верхней – патрубок вывода очищенного раствора. Патрубок располагается вышерешетки так, чтобы над ней находился запас воды, необходимый для регенерации.
При очистке воды онаподается снизу через распределитель, фильтруется через слой плавающихпенополистирольных шариков и, пройдя через решетку, попадает в верхнюю буфернуюзону. Очищенная вода выводится через патрубок. При загрязнении фильтрующейзагрузки производится ее регенерация. Для этого подача воды на очисткупрекращается, открывается сбросной клапан и очищенная вода из зоны,расположенной выше решетки, самотеком устремляется вниз, ожижая полистирольнуюзагрузку. При кипении ее слоя происходит отмывка частиц от загрязнений, которыевместе с потоком воды удаляются из фильтра.
/>/>5.4.1Расчет фильтрас плавающей загрузкой
Эффективность очистки:
/>
Определим размер фильтра:
Определяем расчетный расходсточной воды, подаваемой на фильтр:
/>/> м3/сут (16)
где qw –максимальный часовой приток сточныхвод, равен 0,207м3/ч
/> м3/сут.
Принимаемпродолжительность фильтроцикла Т=48 ч. Находим количество промывок каждогофильтра в сутки:
/>шт (17)
Рассчитываем общуюплощадь фильтров:
/> м2 (18)
Где vф – скорость фильтрования при нормальном режиме, равная8-10м/ч [4], принимаем vф =8м/ч.
Определяем число секцийфильтра:
Общее количество секций N должно быть не менее четыре: один врезерве, один на промывке и два рабочих:
/>м2 (19)
Принимаем наименьший потиповому проекту ФПЗ-3 с площадью фильтра 12м2 с размером 4 х 3 м, сплощадью одной секции 3м2 с размером 2 х 1,5 м, в ремонте находитсяодна секция Nр=1.
Рассчитываем скоростьфильтрования воды при форсированном режиме:
/> м/с
Скорость прифорсированном режиме не должна превышать нормальную на 15%.
Загрузка фильтрапенополиуретан с размером гранул 0,5-12мм и пор 0,8-1,2 мм, грязеемкостьзагрузки составляет 40-200 кг/м3, принимаем типовой фильтр сплавающей загрузкой ФПЗ-3, крупность гранул постепенно уменьшается понаправлению движения воды, т.е. сверху вниз. Высота слоя загрузки 1,0м(рекомендуемая 1,0-1,2м [4]. Фильтр регенерируется промыванием водой придостижении предельных потерь напора, равных 1,5-2,5м. эффект доочистки повзвешенным веществам 70-85%.
5.4.2 Расчетраспределительной системы фильтра:
Hа коллектор распределительной системыприходится расход сточной воды равный qw= qкол=0,207м3/с, скоростьдвижения воды при промывке не должна превышать 8м/с, находим диаметрколлектора, отвечающий скорости движения воды vкол=1,65м/с по формуле:
/> м, (31)
/>м = 100мм.
Принимаем полимернуютрубу системы дренажные фильтры «ПОЛИДЕФ» (минимальный задерживаемыйразмер частиц песка 0,3мм) с внутренним диаметром D=100мм, δ=6мм.
Дренаж представляет собойряд параллельно уложенных щелевых труб, размещенных в толще фильтрующейзагрузки фильтра на глубине 500-600мм от поверхности песка.
Рассчитаем количествоответвлений, расстояние между трубами принимаем e=0,5 м (рекомендуется при диаметре труб 150мм от 0,6 до 0,65 м,а при диаметре труб 100мм от 0,5 до 0,55м), рассчитаем количество труб в одномотделении фильтра n=3,0:0,5=6 штук.Принимаем полимерную трубу системы дренажныефильтры «ПОЛИДЕФ» с внутреннимдиаметром D=100мм, δ=6мм.
Фильтрат из фильтрасвободно изливается в сборный канал, откуда отводится в резервуар чистой воды.Так как площадь фильтра 10 м2
/> , м (50)
где qкан — расход воды в канал в м3/с,принимаем равным qw=0,207м3/с;
bкан — ширина сборного канала, принимаем0,5м;
g — 9,81 м/с2.
/> м.
Диаметр трубы, отводящийфильтрат из фильтра принимаем 100мм, выбираем стальную трубу Ст3 с наружнымдиаметром 108мм, δ=4мм.
Таблица 10
Краткая характеристикафильтра с плавающей загрузкой ФПЗ-3Параметры Значение Количество фильтров ФПЗ-3, шт. 1 Высота, м 2,6 Длина фильтра, м 4,0 Ширина фильтра, м 3,0
Скорость фильтрования, м/ч
при нормальном режиме,
при форсированном 8 11 Высота загрузки, м 1,0 Диаметр коллектора распределительной системы, мм 200 Глубина закладки коллектора, мм 600 Материал загрузки пенополиуретан размер гранул 0,5-12мм размер пор 0,8-1,2 мм грязеемкость загрузки 40-200 кг/м3
5.5 Расчет бункера для временногохранения минерального осадка
Рассчитаем необходимыйобъем бункера Wb:
/> , м3 (32)
где wo – суточный объем осадка, м3;
Т — продолжительностьхранения осадка в бункера, от 1 до 5 сут.
/>, м3
Бункер имеет формуусеченной пирамиды с прямоугольным основанием:
а1=b1=1м, So=1м2; a2=b2=0,3м, S2=0,09м2; h=1,0м
/>м3 (33)
6. Схема лабораторногоконтроля очистки сточных вод
Для контроля за качествомтехнологического процесса очистки сточных вод и соблюдением необходимыхпараметров качества оборотной воды, необходим следующий лабораторный контрольпоказателей загрязнения воды по стадиям очистки:
1. сточная вода перед очисткой:
· взвешенные вещества
· нефтепродукты
· СПАВ
2. выход стоков после гидроциклонов
· взвешенные вещества менее 50 мг/л
3. перед поступлением в резервуар чистойводы
· взвешенные вещества менее 40 мг/л
· нефтепродукты менее 20мг/л
· СПАВ менее 2мг/л
Частоту выполненияизмерений рассчитывают по рабочему режиму процесса автомойки.
7. Обращение с отходами процесса мойкиавтомобилей
В результате очисткесточных вод после процесса мойки автомобилей образуются следующие отходы:
· эмульсии и смеси нефтепродуктов –класс опасности III;
· всплывшая пленка из нефтеулловителей– класс опасности III;
· шлам нефтеотделительных установок –класс опасности III.
Захоронение твердыхотходов, содержащих отходы II – III класса опасности, нерастворимые вводе, осуществляют в котлованах с уплотнением грунта с коэффициентом фильтрациине более 10(-6)см/с.
Участок для размещенияполигона токсичных отходов должен располагаться на территории с уровнемзалегания подземных вод на глубине более 20м с коэффициентом фильтрацииподстилающих пород не более 10(-6)см/с, на расстоянии не менее 2м от земельсельскохозяйственного назначения, используемых для выращивания техническихкультур, не используемых для производства продуктов питания.
Размер участкаопределяется производительностью, видом и классом опасности отходов,технологией переработки, расчетным сроком эксплуатации на 20-25 лет ипоследующей возможностью использования отходов.
Эмульсии и смесинефтепродуктов, а также всплывшая пленка утилизируется путем сжигания.
Литература
1. СНиП 2.04.03-85
2. СНиП 11-01-95
3. Водоотведение и очистка сточных вод / Яковлев С.В., Воронов Ю.В. Учебник для вузов, Москва АСВ,2004г.
4. Гудков А.Г. «Механическая очисткасточных вод» Вологда 2003г.
5. Гудков А.Г «Проектирование малыхочистных сооружений» Учебное пособие, Вологда 2000г.
6. Дягилева А.Б. «Установки, системы иоборудование для очистки воды» Учебное пособие, СПб 2006г.
7. Кожинов В.Ф. «Очистка питьевой итехнической воды» Москва, 1971г.
8. Муратова Л.А., Гольдин А.Я.«Водопотребление и водоотведение автотранспортных и авторемонтных предприятий»Москва, 1980г.
9. «Основные процессы и аппаратыхимической технологии» пособие по проектированию изд.2 под рук. ДытнерскогоЮ.И. Москва «Химия»,1991г.
10. «Очистка и рекуперация промышленныхвыбросов» Максимов В.Ф., Вольф И.В., Винокурова Т.А., учебник для вузов Москва:«Лесная промышленность»,1989г.
11. СНиП 11-93-74
12. СанПиН 2.1.7.1322-03
13. Инженерно-экологический справочник / ТимонинА.С., т.2 Калуга,2003г.