Системы защиты гидросферы

 

Содержание

1. Нефте- и жироловушки. Сущность методов очистки, схемы аппаратов, эффективность..
2. Десорбция летучих примесей. Схемы и принцип действия установок.

   3.Задача №2. Расчет гидроциклонов

 

      4. Задача№1 . Расчет решеток

     5. Список литературы

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Нефте- и жироловушки. Сущность методов очистки, схемы аппаратов, эффективность. 

Сущность  методов очистки в том, что плотность всплывающих частиц меньше, чем плотность воды. 

Области применения

Очистка сточных  вод от жиров и нефтепродуктов.

Очистка жиров  и нефтепродуктов от воды.

Разделение двух несмешивающихся жидкостей в  технологических процессах.

Очистка моющих растворов ремонтных предприятий  от свободных масел и нефтепродуктов.

Промывка всех видов транспортных емкостей для  жира, нефти и нефтепродуктов.

Разделение масел  и воды в машиностроении и в  строительной индустрии.

Различие заключается  в том, что плотность всплывающих  частиц меньше, чем плотность воды. Для улавливания частичек нефти  используют нефтеловушки. Для улавливания жиров применяют жироловушки.

Источник  энергии

 При работе  жироотделителя внешние источники энергии используются только для подачи исходной смеси (эмульсии) в установку в тех случаях, когда смесь не может быть подана самотеком.

Надежность  и обслуживание

Для работы жироловки - нефтеловушки не требуются никакие расходные материалы, дополнительные реагенты, фильтры и так далее. Эти сепараторы практически не нуждаются в ремонтном и профилактическом обслуживании, так как не содержат движущихся элементов.

Способы применения

Возможно многократное использование продуктов разделения после нефтеловушки -жироуловителя, включенного в замкнутый технологический цикл.

Возможно использование  сепаратора в качестве дешевой первоначальной ступени для получения воды питьевой чистоты в соответствии с действующими стандартами.

Имеются также  радиальные и полочные тонкослойные нефтеловушки, представляющие собой усовершенствованные конструкции горизонтальных нефтеловушек. Они имеют меньшие габариты и более экономичны. Расстояние между полками равняется 50 мм, угол наклона полок 45°, время пребывания сточных вод в зоне отстаивания 2—4 мин, толщина слоя всплывающих нефтепродуктов 0,1 м; остаточное содержание их в воде 100 мг/л.

Качество сепарирования - во всех случаях гарантируется чистота разделения составляющих эмульсии на 99%. В частности, для неустойчивых водожировых эмульсий любого концентрационного состава содержание жира в очищенной воде может колебаться в пределах от 12 мг/л до 20 мг/л. Содержание воды в отделенном жире колеблется в пределах от 0.1% до 2.0% и, как правило, не превышает 1%;

Необходимость в разделении неустойчивых эмульсий достаточно часто возникает в  самых разных областях народного  хозяйства. Хорошо известны такие проблемы, как отделение минеральных (нефть, нефтепродукты и т.д.) и растительных (пищевые жиры, парфюмерные и технологические  масла) органических соединений от воды или отделение различных технологических  примесей от основной рабочей жидкости (вода от нефти в нефтедобыче и  нефтепереработке, смазочное масло  от оборотной охлаждающей жидкости "СОЖ" в машиностроении). Для  решения этих проблем сегодня  используются в сочетании или  по отдельности установки следующих  основных типов: статические или  динамические отстойники, флотационные машины, различного вида центрифуги, коалесцентные фильтры, электрокоагуляторы, ультра-микрофильтры и биопрепараты тонкой очистки.

На процесс  разделения оказывает влияние турбулентность, коагуляция и гидродинамическое  комплексообразование. При вводе сточной воды может произойти измельчение легкой жидкости, особенно при ударе струи о поверхность, что сопровождается изменением давления. Начальный размер частиц поддерживается капиллярным давлением . При ударе струи возникает результирующее давление, то происходит измельчение капель.

Нефтеловушки: а- горизонтальная: 1-корпус нефтеловушки; 2 - гидроэлеватор; 3 - слой нефти; 4-нефтесборная труба; 5 - нефтеудерживающая перегородка; б - скребковый транспортер; 7-приямок для осадка; б - тонкослойная; 1-вывод очищенной воды; 2 - нефтесборная труба; 3 - перегородка; 4 - плавающий пенопласт; 5 - слой нефти; 6 - ввод сточной воды; 7 - секция из гофрированных пластин; 8 - осадок 
 
 

Десорбция летучих примесей. Схемы и принцип  действия установок.

 

Десорбция газов  и летучих органических соединений методом аэрирования, которая позволяет снизить содержание углекислоты и сероводорода.

Десорбция летучих  примесей, содержащихся в сточной воде, может проводиться в тарельчатых, насадочных и распылительных колоннах от неорганических и органических примесей: сероводорода, диоксида серы,сероуглерода, аммиака, диоксида углерода и др.

Учитывая, что  многие сточные воды загрязнены летучими неорганическими и органическими  примесями, сероводородом, диоксидом  серы, сероуглеродом, аммиаком, диоксидом  углерода и др. используется   десорбция   летучих   примесей . Этот процесс основан на том, что при пропускании воздуха (или инертного малорастворимого в воде газа, например, азота, диоксида углерода, топочных дымовых газов и т.п.) через сточную воду летучий компонент диффундирует в газовую фазу. 

Десорбция  обусловлена  более высоким парциальным давлением  газа над раствором, чем в окружающем воздухе.

Степень удаления летучих веществ из сточных вод  увеличивается с ростом температуры  газожидкостной смеси, коэффициента массоотдачи и поверхности контакта фаз. Десорбируемое из воды вещество направляют на адсорбцию или на каталитическое сжигание.

При небольших  количествах отделяемого вещества и небольшой его стоимости, а  также при условии трудного извлечения его из газовой фазы проводят каталитическое окисление. В этом случае воздух с  парами извлекаемого вещества после  колонны при температуре 280—350 °С пропускают через слой катализатора (пиролюзит, оксид хрома и др.). Большинство органических соединений в этом случае окисляется до СО2 и Н2О.

Схема очистки  воды от хлорбензола десорбцией азотом показана на рис. Сточная вода, подвергающаяся очистке, кроме хлорбензола содержит метанол, ароматические амины, формальдегид и хлорид натрия. Колонна состоит  из четырех царг, в каждой из которых установлены три барботажные тарелки. Азот подают в каждую царгу раздельными потоками через коллектор.

Схема установки  для десорбции хлорбензола из сточной воды:

1—емкость; 2—насос; 3 — коллектор азота; 4—колонна; 5—коллектор  отходящих газов

   Задача 2. Расчет гидроциклонов

 

 Исходные данные для расчета.                   

 и_о= 0,8 мм/с=0,8∙3,6= 2,88(м/ч);

      Q=35 м³/ч;

       D_hс=4 м;

                   Решение

   1. Рассчитаем удельную гидравлическую нагрузку на гидроциклон

     ,d_hc=3,6 K_hc U_o

  K_hc - коэффициент пропорциональности, зависящий от типа гидроциклона.

В данном случае  гидроциклон с конической диафрагмой и внутренним цилиндром

К_hc=1,98

Q_hc=3,6 ∙ К_hc∙ U_o=3,6∙1,98∙0,8≈5,7(м³/м².ч)

2. Определим  общую площадь зеркала воды  в гидроциклоне.

      F_hc =Q/d_hc = 35/5,7 = 6,14(м²);

3. Определим  количество гидроциклонов N.

N = F_hc/D_h²c∙0,785;    По условию:  Задан диаметр гидроциклона D_hc = 4м.

Тогда количество гидроциклонов;

N= F_hc/D_h²c∙0,785= 6,14/4²∙0,785 ≈ 0,488;

Округлим полученное значение N=0,488 до целого числа. Значит N= 1шт.

Следовательно принимаем количество гидроциклонов   n=1              диаметром D_hс=4 м.

4. Согласно таблице  3 рассчитаем конструктивные размеры   гидроциклона. 

 
 

1.Высота цилиндрической  части гидроциклона, Н=D_hc+0,5=4+0,5=4,5(м);

2.Диаметр впускного  патрубка d_cn=0.05D_hc=0,05∙4(м)=200мм.

3. Количество  впусков n₁=2шт.

4. Угол конической  части L=60°.

5. Угол  конуса диафрагм ß=90°.

6. Диаметр центрального  отверстия в диафрагме d_d=0,5∙ D_hc=0,5∙4=2(м).

7. Диаметр внутреннего  цилиндра D₁;        D₁= 0,88∙ D_hc= 0,88∙4=3,52(м).

8. Высота внутреннего  цилиндра H₁;            H₁=1,0∙ D_hc=1,0∙4=4(м).

9. Высота  водосливной стенки над диафрагмой H₂;  H₂=0,5(м).

10. Диаметр водосливной стенки D₂;  D₂= D_hc+0,2=4+0,2=4,2(м).

11. Диаметр  водопогруженного щита D₃;  D₃= D_hc=4(м).

12. Зазор между  корпусом и диафрагмой ∆D=0;

13. Скорость потока  на входе в аппарат U_bn;      U_bn=0,5м/с.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Задача 1. Расчет решеток

Исходные данные для расчета.

Q=190∙10³ м³/сут;

H=1,5м;

ß=7∙10^-3м;

N=1;

1.Требуется   произвести расчет решеток.

Решение

1.Определяют количество прозоров в

решетке.

n= KQ/(bHW_n),

где К=1,05 — коэффициент, учитывающий стеснение прозоров решетки задержанными загрязнениями;

 Q — расход сточных вод,   Q=190∙10³ м³/сут = 2,2м³/с.

b — ширина прозора;

Н — глубина коллектора; H=1,5м;

W_n-cкорость движения воды в прозорах      W_n= 0,9м/с;

n =

2. Определим  ширину решетки.

B=b∙n+ ß(n-1),   где ß толщина стержней решетки,

ß=7∙10^-3м;   B=b∙n+ ß(n-1)=20∙10^-3∙86+7∙10^-3∙(86-1)=1,72+0,5962,3(м);

3. Выбор количества  решеток N и определим ширину  каждой решетки.