Расчет осветлительного фильтра

Исходные данные:

Q_{ст_впу_мф}:= 2 м³/ч           Q_{ст_ПТС_мф}:= 8 м³/ч

Расчетная производительность:

Q_{ст_мф}:= Q_{ст_ВТУ_мф}:+ Q_{ст_ПТС_мф} =10 м³/ч

Скорость фильтрования:

V_an  : = 0,13 м/ч

Требуемая площадь фильтрования:

F: = Q_{ст_мф}  / V_an  = 76 м²

Принятый диаметр фильтра:

d:= 3,4 м

Площадь одного фильтра: f_МФ = πd²/4=9,079 м²

n_раб  =F/ f_МФ n_раб=8,261

Число фильтров (в работе +регенерации + резерве)

n_раб  =1

Действительная скорость фильтрования:

w_д := Q_{ст_мф}  / f_МФ n_раб= 0,11 м/ч

Грязеемкость: Г:=2 кг/м³

Принятая высота слоя: h_сл:=1м

Продолжительность фильтроцикла:

с: =10 мг/дм³

Т = h_сл f_МФ Г n_раб / Q_{ст_мф}  с = 1.5 ч

Суточное число регенераций фильтра:

m: = n_раб /Т= 5

Удельный расход воды на взрыхление фильтра:

i_{взр_МФ} := 12 кг/ с м²

Расход воды на взрыхление:

V_{взр_МФ} := (f_МФ i_{взр_МФ Tвзр}  )/1000 кг/м³ =98.1 м³

Удельный расход воды на отмывку: а:=1 м³ / м³

Суммарный расход воды на взрыхляющую промывку:

V _С-й = V_{взр_МФ} + V_{отм_МФ} =107,1 м³

Часовой расход воды на собственные нужды:

q _{сн_МФ}:= V _С-й m=44,25 м³/ч

скорость отмывки: w_{отм_МФ}:= 8 м/ч

Время отмывки: _Tвзр:= V_{отм_МФ}/ f_МФ w_{отм_МФ}= 7,5 мин

Суммарное время регенерации фильтра:

_Tс-й := _Tвзр + _Tотм = 22.5 мин

 

 

 

Расчет Na-катионитного филь тра

Технологические данные для расчета Na –катионитных фильтров

Показатель	Фильтр I ступени
Высота слоя катионита (по заводским данным), м	2
Количество фильтров	1
Взрыхляющая промывка катионита: интенсивность, л/(м2×с), при крупности зерен катионита, мм: 0,7 продолжительность, мин	4 25
Удельный расход соли на регенерацию, г/г-экв, принимают ориентировочно при жесткости обрабатываемой воды, мг-экв/л, не более: 5	100
Концентрация регенерационного раствора, %	7
Скорость пропуска регенерационного раствора, м/ч	4
Отмывка катионита от продуктов регенерации: скорость пропуска отмывочной воды через катионит, м/ч удельный расход отмывочной воды, м3/м3 катионита, при загрузке фильтра:          сульфоуглем	7                5

                                                                                  

 

 

 

Ориентировочные значения Е_пол

 

Номер типа катионита для расчета	Катионит	Крупность зерен, мм	Епол, г-экв/м3	Насыпная масса, т/м3
I	Сульфоуголь крупный 1-го сорта	0,5-1,25	232	0,67-0,7

 

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА.

 

Жесткость исходной воды Ж0, мг-экв/л	5,1
Содержание Na в исходной воде СNa, мг-экв/л	1,24
Содержание NaCl в технической соли р, %	95
Тип катионита	I
Плотность регенерац. р-ра rр-р, т/м3	1,05
Регенерация с использованием отмывочных вод или без нее	+
Доля солей Са в регенерируемом фильтре aСа	0,65
Доля солей Mg в регенерируемом фильтре aMg	0,27
Механический годовой износ катионита, %	12

 

 

Число регенераций Na-катионитного фильтра в сутки

 

                                                                

 

где Ж₀ – общая жесткость воды, поступающей на Na–катионитные фильтры, мг-экв/л; Q_Na расход воды при ХВО в м³/час, Н_сл – высота слоя катионита, f_Na – площадь фильтрования фильтра, м²;  - рабочая обменная емкость катионита при Na-катионировании, г-экв/м³; а – количество работающих фильтров.

 

ƒ_Na=πr²=π(  )²   ƒ_Na=3,14^.()²=5,3м²

n=

 

Рабочая емкость катионита равна

                                                   

=

где a _Na – коэффициент эффективности регенерации Na-катионита.

Зависимость его от удельного расхода соли q_уд на регенерацию приведена ниже:

 

q_уд……………..100

a_Na…………….0,62

 

Удельный расход воды q_уд на отмывку катионита, м³ на 1 м³ катионита, принимается по табл. 1. Коэффициент b _Na, учитывающий снижение обменной емкости катионита по Са и Мg вследствие влияния ионов Na⁺, содержащихся в исходной воде, приводится ниже:

 

C_Na/Ж₀……….0,5

b_Na…………...0,7

Регенерация катионита производится технической поваренной солью. Расход 100-ной соли на одну регенерацию фильтра, кг

 

                                                 

 

где q _с – удельный расход соли на регенерацию, г/г-экв обменной емкости катионита.

Расход технической соли в сутки определяется по формуле

 

                                                                 

 

где р – содержание NaCl в технической соли, %.

Расходы воды на регенерацию Na–катионитного фильтра слагаются их расходов воды на взрыхляющую промывку, приготовление регенерацион-ного раствора, отмывку катионита от продуктов регенерации и избытка NaCl.

Взрыхление слоя катионита необходимо для устранения слеживаемости и удаления измельченных частиц катионита. Расход воды на одну взрыхляющую промывку фильтра, м³

 

,                                                                   м³

 

где i – интенсивность взрыхляющей промывки фильтров, л/(м²×с); t_взр – продолжительность взрыхляющей промывки, мин, принимается по табл. 1.

Расход воды на приготовление регенерационного раствора соли, м³

                                                 

м³

где b – концентрация регенерационного раствора, %, принимается по табл. 1.; r _р-р – плотность регенерационного раствора, т/м³.

Расход воды на отмывку катионита от продуктов регенерации, м³

         

                                                                                       (1.7)

   м³

где q _от – удельный расход воды на отмывку катионита, м³ на 1 м³ катионита, принимается по табл. 1.

Количество воды, сбрасываемой от одной регенерации Na-катионитного фильтра, м³: без использования отмывочных вод на взрыхляющую промывку:

 

                                                                                 

м³

  где Q _взр, Q _р-р, Q _от – соответственно расход вода на одну взрыхляющую промывку фильтра, на приготовление регенерационного раствора и на отмывку катионита от продуктов регенерации, м³.

с использованием отмывочных вод на взрыхляющую промывку:

                                                                              

м³

 

Суммарное время регенерации фильтра, мин

                                                                    

 мин                                                                           

Время пропуска регенерационного раствора через фильтр, мин

 

,                                                                

 

  

где w _р-р – скорость пропуска регенерационного раствора, (м/ч), принимается по табл.1.

Время отмывки катионита от продуктов регенерации, мин

,                                                                       

где w _от – скорость отмывки, м/ч, принимается по табл. 1.

При регенерации Na–катионитных фильтров кроме солей, содержащихся в исходной воде, сбрасываются продукты регенерации фильтров – CaCl₂ и MgCl₂, а также избыток поваренной соли, который берется для более глубокой регенерации фильтрующего материала. При проведении операции взрыхления возможно попадание в сток измельченного фильтрующего материала; используемая для регенерации техническая поваренная соль содержит до 7% различных примесей, которые также поступают в сток.

Количество продуктов регенерации СаСl₂ и MgCl₂, сбрасываемых за одну регенерацию, г-экв:              

        

                                                                    

       

Количество СаСl₂, удаляемое за 1 регенерацию фильтра, г-экв:

 

,                                                                                 

 

где a _Са – доля кальция в удаляемых из фильтра продуктов регенерации.

Количество МgСl₂, удаляемое за 1 регенерацию фильтра, г-экв:

 

,                                                                           

 

где a _Mg – доля магния в удаляемых из фильтра продуктов регенерации.

Избыток соли, сбрасываемый в дренаж от одной регенерации фильтра

 

                                              

где 58,44 – теоретический удельный расход соли на регенерацию, г/г-экв.

Годовое количество воды, сбрасываемое от регенераций Na-катионитного фильтра, м³/год                                        

.                                                                      

 м³/год                

 

 м³/год                                        

Годовое водопотребление установкой Na–катионирования, м³/год

                                                                            

 м³/год

Количество CаCl₂ и MgCl₂, сбрасываемое в течение года, т/год:

 

                                                         

 т/год

,                                                        

 т/год

где 55,5 и 47,6 – эквивалентная масса соответственно CаCl₂ и MgCl₂, Т – количество суток работы фильтра в году, час.

 

Количество поваренной соли, сбрасываемой в течение года, т/год

 

                                                                т/год

 

Общее количество солей, сбрасываемое в течение года, т/год

 

                                                         

 т/год

Сброс измельченного катионита в течение года, т/год

 

                                                                  т/год

где g _к – насыпная масса катионита, т/м³; b – механический годовой износ катионита, %, принимается по паспортным данным на катионит, используемый в фильтре.

 

Таблица 1 − Состав сточной воды по стадиям очистки

 

Показатели, мг/л	Поступающий сток			Очищенный сток			Доочищенный сток
	макс.	мин.	сред.	макс.	мин.	сред.	макс.	мин.	сред.
Взвешенные в-ва	221	106	148	120	103	95	3	2	1
БПК5	189	68	114	90	50	75	2,5	1,4	2,1
БПКПОЛН	234	98	153	-	-	-	5,3	2,6	3,8
ХПК	304	121	198	63,5	14,2	36	29,6	13,9	21,0
Аммоний-ион	21	8,1	14,4	5,0	0,4	2,31	2,9	0,33	1,68
Нитрит-ион	-	-	-	1,4	0,02	0,39	1,25	0,04	0,41
Нитрат-ион	-	-	-	54	13	35	47	12,5	28
Фосфаты	13,5	4,2	7,9	9,2	4,15	6,65	8,2	2,1	5,47
Сульфаты	72,6	39,8	59,6	67	36	55,6	7	3	4
Хлориды	43,0	22,7	34,3	40,2	28,6	33,4	0,004	0,002	0,003
Железо	1,7	0,2	0,55	2,6	0,03	0,21	_	_	_
СПАВ	2,6	0,7	1,28	-	-	-	0,5	0,07	0,36
Нефтепродукты	0,09	0,03	0,07	-	-	-	_	_	_

Заключение

В данном курсовом проекте необходимо было проанализировать технологию биологической очистки сточных вод, выявить имеющиеся проблемы и рассмотреть варианты решений этих проблем. Одной из ключевых проблем стала неэффективная технология очистки биологических очистных сооружений. В результате реконструкции БОС повысилась эффективность очистки сточных по определенным показателям.

На основе данных, полученных при анализе состава сточных вод по отдельным стадиям очистки были приведены расчеты основных оборудований БОС: аэротенка, механического и натрий-катионитного фильтров. При расчете мы определили производительность фильтров, которая равна 10м³/ч. На основании этого мы находим количество необходимых фильтров, в данном случае 2 фильтра, а также какие фильтры мы используем – ФОВ 1,0-0,6 и ФИПа I-0,5-0,6 Na. Далее мы произвели расчет Na-катионитного фильтра и получили, что расход соли на одну регенерацию составляет 93,22 кг, число регенераций в сутки – 13,5, сброс измельченного катионита в течение года – 0,89 т/год и запас мощности – 79,2%.

Полученные результаты соответствуют стандартам и регламентам, что подразумевает эффективную работу и необходимую степень очистки производственных сточных вод.

 

Список использованной литературы

1. Николайкин Н. И. Экология: Учеб. для вузов/Н. И. Николайкин, Н. Е. Николайкина, О. П. Мелехова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Дрофа, 2003.

2.Отведение и очистка поверхностных сточных вод: Учеб. пособие для вузов/В. С. Дикаревский, А. М. Курганов, А. П. Нечаев, М. И. Алексеев. – Л.: Стройиздат. Ленингр. отд-ние, 1990.

3. Проект нормативов ПДС (ВВС) загрязняющих веществ с неорганизованным поверхностным стоком с территории БЭС. Вх. № 31807 от 16.10.067г.

4.Справочник по очистке природных и сточных вод/ Л.Л.Пааль, Я.Я.Кару, Х.А. Мельдер, Б.Н. Репин.- М.: Высш.шк., 1994. – 336 с.: ил.