Раздел 3. Расчёт сооружений механической очистки

Введение

 

Целью данной курсовой работы является составление и расчет схемы очистных сооружений предприятия.

Очистка сточных вод необходима для того, чтобы концентрация веществ в воде, сбрасываемой в водный объект с данного предприятия, не превышала нормативы предельно допустимого сброса (ПДС).

Сточные воды с предприятия нельзя сбрасывать загрязненными, так как вследствие этого в реке могут погибнуть живые организмы, происходит загрязнение речной воды, подземных вод, почв, атмосферы; это приводит к нанесению вреда здоровью человека и окружающей природной среде в целом.

 

Раздел 1. Характеристика предприятия

 

Полиэтилен низкого давления (высокой плотности) производят на заводах пластмасс.

Полиэтилен получают полимеризацией этилена в бензине при температуре 80 ⁰С и давлении 3 кг *с / см ² в присутствии катализаторного комплекса диэтил-алюминий хлорида с четырёххлористым титаном.

В производстве полиэтилена вода расходуется на охлаждение аппаратуры и конденсата. Система водоснабжения - оборотная с охлаждением воды на градирне. Водоснабжение осуществляется тремя системами: оборотной, свежей технической и питьевой воды.

Для технических нужд (промывка полимеров аппаратов и коммуникаций цеха полимеризации, приготовление реагентов инициаторов и добавок для полимеризации) используется конденсат пара.

Характеристика сточных вод приведена в таблице 1.

 

Таблица 1. Характеристика сточных вод выпускаемых в водоёмы от производства полиэтилена.

	Единица измерения	Сточные воды
		до очистки	после очистки
Температура	0С	-	23-28
Взвешенные вещества	мг/л	40-180	20
Эфирорастворимые	мг/л	Следы	-
pH	-	6,5-8,5	6,5-8,5
Сухой остаток	Мг	до 2700	до 2700
Cl2	Мг	до 800	до 800
SO4	Мг	до 1000	до 1000
ХПК	МгО/л	1200	80-100
БПКг	мгО2/л	700	15-20
Al3+	мг/л	до 1	до 1
Ti4+	мг/л	Следы	Следы
Углеводороды	мг/л	до 10	Следы
Изопропанол	мг/л	до 300	-

Данное предприятие имеет I Б класс опасности. Санитарно защитная зона равна 1000 м. Находится в Киевской области.

Для дальнейших расчётов выбираем реку в данной области – р. Десна, узнаём по этой реке данные для 97% обеспеченности, с помощью переводного коэффициента переводим эти данные для 95% обеспеченности. Значения q_пром и q_быт (расход воды на единицу водовыпуска продукции в промышленных и бытовых сточных водах соответственно) равны: q_пром=21м³ , q_быт=2,2м^3. Затем из справочника по водным ресурсам Украины узнаём С_ф, если не указано, то С_ф=0,4 ПДК.

Расчёт расхода сточных вод.

 

Q=Пq, м³/год

 

П. - производительность, 7500 м³ /год.

Q – расход воды на единицу выпускаемой продукции.

Q_пром =7500•21=1575000 м³/год

Q_быт=7500•2,2=165000 м³/год

О_{пром, быт} – расход производственных и бытовых сточных вод.

Q_см=4,315+452=4767 м³/сут.

 

Расчёт концентрации веществ в сточной воде.

 

С_iсм=(q_x/б•С_х/б+Q_пр•С_iпр)/Q_см

 

С_{iх/б, пр}-концентрация веществ в х/б и производственных сточных водах, мг/дм³.

С_см^{в-х вв.}=(452•120+4315•40)/4764=46,6 мг/дм³

С_см^мин.=(452•500+4315•2700)/4767=2491,4 мг/дм³

С _см^Cl =(452•300+4315•800)/4764=752.6 мг/дм³

С _см^SO4=(452•500+4315•1000)/4767=952.6 мг/дм³

С_см^ХПК=(452•300+4315•1200)/4767=1115 мг/дм³

С_см^БПКп=(452•150+4315•700)/4767=677,85 мг/дм³

С_см^Al=(452•0+4315•1)/4767=0.9 мг/дм³

С_см^{изопр-л}=(452•0+4315•300)/4767=271,55 мг/дм³

С_см^аз.ам=(452•18+4315•0)/4767=1,7 мг/дм³

 

Раздел 2. Расчёт нормативного сброса сточных вод

 

Расчёт кратности основного разбавления n_o.

Y=2.5∙√n_ш-0,13-0,75√R(√n_ш-0,1)=2,5∙√0,05-0,13-0,75√3(0,05-0,1)=0,26

п_ш-коэффициент шероховатости русла реки.

R-гидравлический радиус.

 

S_n=R^y/n_ш=3^0,26/0,05=26,6

 

S_n-коэффициент Шези.

 

Д=g∙V_ф∙h_ф/(37 n_ш∙Sh²)=9.81∙0,02∙3/(37∙0,05∙26,6)=0,012 м/с²

 

g-ускорение свободного падения, м/с².

Д-коэффициент требуемой диффузии.

V_ф-средняя по сечению водотока скорость.

h_ф-средняя глубина реки, м.

 

α=ζ∙φ∙√Д/О_ст=1,5∙1,2∙√0,012/0,03=1,3

 

ζ-коэффициент, характеризующий тип выпуска сточных вод.

φ-коэффициент, характеризующий извилистость русла реки.

Q_ст-расход сточных вод.

β= ^-α√L=2.75^{-1.3∙√500=0.00003}

L-расстояние от места выпуска до контрольного створа.

γ=(1-β)/(1+(О_ф/ О_ст)β)=(1-0,00003)/(1+(0,476/0,0)∙0,00003)=0,99

γ-величина коэффициента смещения.n_о=(Q_ст+γ∙Q_ф)/Q_ст=(0,03+0,99∙0,476)/0,03=16,86

Расчёт кратности начального разбавления n_н.

l=0.9B=0.9∙17.6=15.84

l-длинна трубы рассеивателя, м.

В-ширина реки в маловодный период, м.

 

В=Q_ф/(H_фV_ф)=1,056/(3∙0,02)=17,6 м

 

l₁=h+0.5=3+0.5=3.5 м

l₁-расстояние между оголовками

0,5-технологический запас

N=l/l₁=15.84/3.5=4.5≈5-количество оголовковd₀=√4Q_ст/(πV_стN)=√ (4∙0.05)/(3.14∙2∙5)=0.08≥0.1N=4Q_ст/(πV_стd₀²)=0.2/(3.14∙3∙0.1²)=3.2≈3

V_ст=4Q_ст/(πN d₀²)=0.2/(3.14∙3∙0.1²)=2.1

d₀=√4Q_ст/(πV_стN)= √0.2/(3.14∙2.1∙3)=0.1

d₀-диаметр оголовка,

V_ст-скорость истечения,

L₁=L/n=15.84/3=5.2

Δv_m=0,15/(V_ст-V_ф)=0,15/(2,1-0,02)=0,072

m=V_ф/V_ст=0,02/2,1=0,009-соотношение скоростных напоров.

=7,465/√(Δv_m[Δv(1-m)+1,92m])=√7.465/(0.072[0.072(1-0.09)+1.92∙0.09])=20.86-относительный диаметр трубы.

d=d₀∙ =0.1∙20.86=2.086<h-абсолютный диаметр струи.

n_н=0,2481/(1-m)∙ ²=[√0.009²+8.1∙(1-0.009)/20.86-0.009]=13.83

Кратность общего разбавления:

n=n₀∙n_н=16,86∙1383=233,2

Таблица 2 Расчёт С_пдс

Название	Сор	Сст1	ПДК	ЛВП	Спдс1	РАС
Взвешенные вещества	30	46,6	30,75	-	46,66	+
Мин-ция	331	2491,4	1000	-	505,9	+
Cl-	17.9	752.6	300	С.-т.	75	-
SO4-	25	952.6	100	С.-т.	40	-
ХПК	29,9	1119	15	-	15	-
БПКГ	1,2	677,9	3	-	117,8	+
Al	0.2	0.9	0.5	С.-т.	0.175	-
ИЗОПР-Л	0,004	271,6	0,01	т.	0,008	-
АЗАМ.	0,2	1,7	0,5	т.	0,1	-
Неф-ты	0,04	0	0,1	С.-т.	0	-
СПАВ	0,04	0	0,1	т.	0	-

 

Для проведения расчётов определяем, соответствует ли РАС.

- для веществ ОТ, ед. ЛПВ

 

С_фi/ПДК_i<1

 

для веществ с од. ЛПВ

 

∑ С_фi/ПДК_i<1

 

I. Расчёт С_ПДС, когда РАС существует.

1.Взвешенные вещества

Концентрация на границе зоны общего разбавления при фактическом сбросе сточных вод:

 

С_Фi^к.с.=С_фi+∑(С_стi-С_Фi)/n

 

C_{факт в. в-в}^к.с.=30+(46,6-30)/233,2=30,0 7

Δ=0,75

С_ПДС=30+0,75 ∙233,2=204.9

 

С_ПДС=min(С_ПДС^расч С_ст)= minС_ст

 

2.Вещества из ОТ и ед. ЛПВ

-минерализация

С_факт=331+(2491,4-331)/233,2=340,3

Δ= 0,75

0,75 =Δ₁≤σ₁=9,2

С_ПДС=331+0,75 ∙233,2=505,9

 

С_ПДС=min(С_ПДС^расч С_ст)

 

-БКП

С_факт=1,2+(677,9-1,2)/233,2+(238,9-1,2)/200=5,3

Δ= 0,75

0,75=Δ₁≤σ₁=2,9

С_ПДС=1,2+0,75∙233,2=176,1

II. Расчёт С_ПДС , когда РАС существует.

1.Вещества из ОТ и ед. в своём ЛПВ

–ХПК

С_ПДС= min(С_ст; ПДК)

2.Вещества с одинаковым ЛПВ

2а -Cl^-,SO₄^2-,Al³⁺,нефтепродукты

 

∑K_i=C_стi/ПДК_i=752.6/300+952.6/100+0.9/0.5+0/0.1=13.8>1

С_ф/ПДК≤К_i≤С_ст/ПДК

С_ПДС=К_i∙ПДК

 

0,25≤K_Cl≤2.5C_пдс=0,06·300=18

0,4≤K_SO4≤9.5C_пдс=0.3·100=40

0.35≤K_Al≤1.8C_пдс=0.14·0.5=0.175

0≤K_н-ты≤0C_пдс=0,-0,1=0

2б Изопропанол, азот аммонийный, СПАВ

∑K_i=271,6/0,01+1,7/0,5+0/0,1=27163,4>1

0,8≤K_из-л≤271160C_пдс=0,6·0,01=0,008

0,2≤K_а.ам.≤3,4C_пдс=0,3·0,5=0,1

0≤K_СПАВ≤0C_пдс=0

 

Раздел 3. Расчёт сооружений механической очистки

 

Для удаления взвешенных веществ, служат сооружения механической очистки.

Для очистки сточных вод от этих веществ, для данного предприятия, необходимо поставить решётки и песколовки.

Для расчёта сооружений механической очистки необходимо расход смеси, который измеряется в м³/год, перевести в м³/сут

Расчёт решёток.

q_{ср.сек.=}4764/86400=0,055(м³/сек)·1000=55 л/с

По таблице из СНиПА, определяем К_деп.max

50-1,7

100-1,6

50-(-0,1)

45-х

х=-(45·0,1)/50=-0,09

К_деп.max=1,6-(-0,09)=1,69

q_maxсек=g_ср.сек· К_деп.max=0,055·1,69=0,093(м³/сек)

h=0.5м

V_p=1м/с

b=0.016м

S=0.006м

n=(q_maxсек·K₃)/b·h· V_p=(0.093·1.05)/(0.016·0.5·1)=12.21≈13 шт

В_р=0,016·13+14·0,006=0,292 м

Принимаем решётку РМУ-1 с размером 600 мм ×800 мм, в ней ширина между стержнями 0,016 м, толщина стержней 0,006 м. Количество прозоров между стержнями – 21.

 

V_p==(q_maxсек·K₃)/b·h·n=(0.093·1.05)/(0.016·0.5·21)=0.58 м/с

N_пр=Q_ср.сут/q_вод.от=4767/0,4=11918 человек

V_сут=(N_пр·W)/(1000·35)=0.26 м³/сут =·V_сут=750·0,26=195 кг/сут

 

Расчёт песколовок. Песколовки – тангенсыальные-круглые, т.к. Q_ср.сут=4764 м³/сут, т.е.<50000 м³/сут

q_ср.сек=4767/86400=0,055 м³/сут

 

q_{max S}=K_депmax·q_ср.сек=1,6·0,055=0,088 м³/сут

Д=(q_maxсек·3600)/n·q·S=(088·3600)/2·1·10=1.44 м²

 

H=Д/2=072 м

Н_К=√Д^2-Н²=1,61 м

V_к=(π∙Д²∙Н_к)/3∙4=3,14∙1,44²∙0,72)/12=0,39 м³

N_пр=11918 человек

V_ос=(11918∙0,02)/1000=0,24 м³/сут

t=V_k/V_oc=0.39/0.24=1.625 сут