WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Pages:   || 2 |

«Л.П. Сидорова МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ И СТОЧНЫХ ВОД Часть I Учебное электронное текстовое издание Подготовлено кафедрой Безопасность жизнедеятельности Научный редактор: доц., канд. ...»

-- [ Страница 1 ] --

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина»

Л.П. Сидорова

МЕТОДЫ ОЧИСТКИ

ПРОМЫШЛЕННЫХ И СТОЧНЫХ ВОД

Часть I

Учебное электронное текстовое издание

Подготовлено кафедрой «Безопасность жизнедеятельности»

Научный редактор: доц., канд. техн. наук В.И. Лихтенштейн Методические указания к практическим работам по курсу «Безопасность жизнедеятельности», «Системы защиты гидро- и литосферы» для студентов всех форм обучения всех специальностей.

Приведены теоретические сведения по методам очистки промышленных, сточных и природных вод. Рассмотрены методические указания к одиннадцати практическим работам с различными вариантами.

© ФГАОУ ВПО УрФУ

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ

1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТСТОЙНИКОВ В СИСТЕМАХ ВОДОПОДГОТОВКИ И

ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД. РАСЧЕТ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ОТСТОЙНИКА.....

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ МАССОВОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ

ЗАГРЯЗНЕНИЙ В СТОЧНЫХ ВОДАХ

3. ПРОЦЕССЫ ФИЛЬТРОВАНИЯ

4. РАСЧЕТ ФИЛЬТРОВ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ КОНСТРУКЦИИ ДЛЯ

ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

5. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД. РАСЧЕТ СКОРОСТНЫХ

ФИЛЬТРОВ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ

6. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД. РАСЧЕТ

ГИДРОЦИКЛОНОВ

7. АДСОРБЦИОННЫЙ МЕТОД ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД. РАСЧЕТ

АДСОРБЕРА С НЕПОДВИЖНЫМ СЛОЕМ ЗАГРУЗКИ

8. ИОНИТНОЕ ОБЕССОЛИВАНИЕ ВОДЫ. РАСЧЕТ КАТИОНИТНОГО И

АНИОНИТНОГО ФИЛЬТРОВ ПЕРВОЙ СТУПЕНИ

9. ФЛОТАЦИОННЫЙ МЕТОД ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД. РАСЧЕТ

НАПОРНОГО ФЛОТАТОРА

10. БИОХИМИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД. РАСЧЕТ

АЭРОТЕНКОВ

11. ОЗОНИРОВАНИЕ СТОЧНЫХ ВОД. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ

ОЗОНАТОРНОЙ УСТАНОВКИ, РАСХОДА ОЗОНА И СТЕПЕНИ ОЧИСТКИ





ВОДЫ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРЕДИСЛОВИЕ

Потребляя чистую воду, человек возвращает её в природу в виде стоков.

Загрязнение вод – это изменение состава или свойств вод, вызванное прямым или косвенным влиянием производственной и бытовой деятельности человека, в результате чего они становятся непригодными для пользования.

Современные технологии очистки производственных и природных вод должны отвечать нормативным требованиям отечественных стандартов (ПДК) и, согласно международной конвенции и соглашению с Европейским союзом (ЕС), включают также и требования по экологической безопасности по воде с учётом наилучших доступных технологий по оборудованию. Это отражено в Федеральном законе «О техническом регулировании».

Основными загрязнителями производственных вод являются органические соединения, нефтепродукты, соли тяжелых металлов, а также соединения азота, сульфаты, хлориды, цианиды и др.

Современные технологии очистки сточных вод в большинстве своём основаны на механических, физико-химических и электрохимических методах, ознакомление с которыми входит в учебный курс дисциплины «Системы защиты гидро- и литосферы». Учебной программой по дисциплине предусматривается изучение студентами основных методов очистки и обеззараживания промышленных и сточных вод, таких как фильтрация, осаждение, адсорбция, ионный обмен, озонирование, хлорирование, коагуляция и электрохимические методы.

В практических работах, выполненных совместно со студентами, в процессе научно-исследовательской работы, отражены теоретические сведения по существующим технологическим процессам очистки воды и приведён математический аппарат для расчета параметров используемого оборудования в соответствии с заданной производительностью производства.

Выражаю искреннюю благодарность Тропиной Ольге Андреевне, Спиридоновой Евгении Витальевне, Тюляпкиной Ольге Алексеевне, Балтиной Елене Андреевне, Путиловой Наталье Евгеньевне, Гавриловой Наталье Вячеславовне, Леваевой Анне Васильевне, Чернышевой Елене Дмитриевне, Анеха Ирине Сергеевне за неоценимую помощь в составлении данного учебного пособия.

1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТСТОЙНИКОВ В СИСТЕМАХ

ВОДОПОДГОТОВКИ И ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД. РАСЧЕТ

ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ОТСТОЙНИКА

Отстойниками называют аппараты или сооружения, в которых для выделения взвешенных частиц из жидкости используется метод гравитационного осаждения.

Под действием силы тяжести частицы движутся вертикально вниз.

В начале процесса осаждения это движение является равноускоренным. Однако время, в течение которого частицы достигают постоянной скорости, очень мало. По данным Риттингера и Финкея, это время равно 6,5·10-2 сек. для частиц d = 1 мм и 1,67·10-6 сек. для частиц d = 0,002 мм. Поэтому можно считать, что движение частиц в отстойнике под действием силы тяжести происходит равномерно.

Величина скорости осаждения взвеси в воде определяется в основном размером, формой и плотностью частиц, а также шероховатостью их поверхности.

Метод гравитационного осаждения по сравнению с другими наиболее экономичен вследствие своей простоты (особенно при обработке больших количеств жидкости).





Отстойник представляет собой резервуар с системой устройства для ввода и вывода обрабатываемой жидкости, узлом выгрузки осадка, а в ряде случаев и камерой хлопьеобразования.

Особенно необходимы отстойники в системах водоподготовки и очистки сточных вод, где они являются одним из основных видов оборудования и применяются для предварительного улавливания песка (песколовки), предварительной очистки воды от механических примесей (первичные отстойники), отстаивания активного ила после аэротенков и после химической очистки воды (вторичные отстойники). В нефтяной промышленности для нефтеловушками.

Большой недостаток отстойников – значительные габаритные размеры и, следовательно, большие размеры занимаемых площадей. Поэтому усилия конструкторов направлены на создание новых отстойников с целью повышения их удельной нагрузки на единицу поверхности отстойника.

По направлению движения потока жидкости отстойники общего назначения делятся на радиальные, горизонтальные и вертикальные.

Радиальный отстойник – круглый в плане, железобетонный резервуар (см. рис. 1.1), в который осветляемая вода подводится снизу в центр и изливается через воронку, обращенную широким концом кверху. Вокруг воронки располагается цилиндр-успокоитель радиусом 1,5–2,5 м с глухим дном и с дырчатой стенкой. Наличие такого цилиндра способствует более равномерному распределению воды по рабочей высоте отстойника. Вода медленно движется от центра к периферии и сливается в периферийный желоб.

1, 11 – подача и отвод воды; 2 – сопло; 3 – грязевой приямок; 4 – рециркулятор; 5 – скребки;

6 – вращающаяся ферма; 7 – служебный мостик; 8 – водосливные окна; 9 – зона осветления воды; 10 – кольцевой водосборный лоток; 12 – тонкослойные блоки; 13 – отвод осадка Для удаления осадка служит медленно вращающаяся металлическая ферма с укрепленными на ней скребками, сгребающими осадок к центру отстойника, откуда он непрерывно или периодически выпускается или откачивается. Если в воде имеются всплывающие на поверхность вещества, то они удаляются специальным устройством, состоящим из доски, вращающейся вместе со скребковым устройством, и периодически погружающегося бункера, при помощи которого всплывающие вещества вместе с частью воды удаляются из отстойника.

периферийным или центральным приводом.

В радиальных отстойниках в отличие от других скорость воды непостоянна и изменяется от максимального значения в центре до производительность аппаратов. Вместе с тем возможность строительства больших по размерам объектов, сравнительная дешевизна их строительства и эксплуатации делает целесообразным сооружение радиальных отстойников на средних и крупных водоочистных станциях для расходов воды более 20 тыс. м в сутки.

Различный характер взвешенных частиц в воде, обрабатываемой в первичных и вторичных отстойниках, а также разный состав осадка определяют некоторые отличия в конструкции этих отстойников, в частности, первичные отстойники обладают меньшим углом наклона днища, имеется специальное устройство для сгребания всплывающих веществ, осадок сгребается илоскребками. Из вторичных отстойников, в которых выпадает рыхлый ил, осадок обычно удаляется илососами.

Вертикальный отстойник (см. рис. 1.2) представляет собой круглый или квадратный в плане резервуар с камерой хлопьеобразования водоворотного типа в центральной трубе и с конусным днищем для накопления и уплотнения осадка.

Жидкость обычно поступает в центральную водоворотную камеру сверху (вводная труба), огибает ее нижний край, расположенный несколько выше перехода к осадочной зоне, затем вертикально поднимается в пространстве между стенками отстойника и водоворотной камеры; при этом взвесь оседает в восходящем потоке и собирается в осадочной зоне, откуда осадок обычно удаляется под гидростатическим напором.

1 и 5 – подача исходной и отвод осветленной воды; 2 и 3 – кольцевой и радиальные водосборные лотки; 4 – водоворотная камера; 6 – зона осветления воды; 7 – гаситель; 8 – зона накопления и уплотнения осадка; 9 – конусный отражатель; 10 – удаление осадка;

11 – контактная загрузка из вспененного полистирола; 12 – сетка Простота устройства, а также легкость удаления из них осадка делают целесообразным их использование для очистки малых количеств воды (порядка 3000 м3/сутки). Вертикальные отстойники имеют и другие положительные качества. На их работе меньше сказываются колебания температуры воды, так как в них взвесь осаждается в восходящем потоке. В вертикальных отстойниках наряду с осаждением возможно также улавливание всплывающих веществ.

сооружений механической очистки производственных и бытовых сточных вод и могут быть использованы также в качестве илоуплотнителей. Для лучшего распределения воды по всему сечению резервуара и предотвращения взмучивания осадка под вводной центральной трубой устанавливается отражательный щит. Всплывающие вещества улавливаются с помощью доски, устанавливаемой перед сборным лотком.

сооружений биологической очистки сточных вод после биофильтров.

Конструктивно они аналогичны первичным отстойникам, отличаются размерами и отсутствием доски для сбора всплывающих веществ.

Горизонтальный отстойник (см. рис. 1.3) – прямоугольный, вытянутый в направлении движения воды железобетонный резервуар, в котором осветляемая вода движется в направлении, близком к горизонтальному, вдоль отстойника.

В горизонтальных отстойниках жидкость подается с одного конца аппарата, а слив отбирается с другого. Во время движения потока твердые частицы оседают на дно, откуда уплотненный осадок удаляется через разгрузочное устройство.

Применение горизонтальных отстойников целесообразно на станциях производительностью 15000–50000 м3/сут, если примеси коагулированы, и на станциях большей производительности – при удалении некоагулированной взвеси.

1 – отвод осветленной и подача исходной воды; 2 – водосборный карман; 3 – лотки децентрализованного сбора осветленной воды; 4 – тонкослойные модули; 5 – зона осветления воды; 6 – струенаправляющая перегородка; 7 – лотки для сбора и отведения воды из камеры;

8 – камера хлопьеобразования; 10 – перфорированные водораспределительные трубы;

11 – удаление осадка из отстойника; 12 – короба для сбора и удаления осадка из отстойника;

13 – затопленный водослив, отделяющий камеру от отстойника Установленные в отстойнике тонкослойные модули позволяют компенсировать несовершенство водораспределительных устройств, отрицательно влияющее на работу отстойников. При этом отстаивание в тонком слое позволяет значительно повысить производительность отстойников при одновременном сокращении их размеров.

На входе в отстойник предусматриваются различные распределительные устройства в виде решеток, рассеивающих вводов и т.д. Дырчатые распределительные перегородки позволяют создавать благоприятные условия для равномерного отложения осадка по длине отстойника. Важна и степень осветления, которая часто снижается от введения распределительных устройств в виде решеток, способствующих турбулизации потока. Это учитывается при выборе того или иного конструктивного оформления вводных устройств.

Удаление осадка из горизонтальных отстойников с днищами, выполненными в виде пирамидальных бункеров для накопления осевших твердых частиц, осуществляется самотеком через горловины бункеров. Осадок выгружается механическим, гидравлическим, пневматическим или комбинированным способом.

Горизонтальные отстойники можно подразделить на:

обычные для очистки воды от твердых взвешенных частиц;

песколовки, в которых также отделяются твердые примеси, но только минерального происхождения (главным образом песок);

нефтеловушки, основное назначение которых – очищать воду от эмульгированных в ней примесей легче воды (нефть, масла).

В песколовках должна улавливаться только тяжелая фракция взвешенных частиц, а легкая, главным образом органического происхождения, выносится вместе с потоком воды. Поэтому скорости потока жидкости в песколовках значительно большие, чем в обычных отстойниках. В нефтеловушках предусмотрены специальные устройства для сбора и отвода всплывающей нефти.

Расчет горизонтального отстойника заключается в определении емкости, длины и ширины отстойника при заданной глубине его из условия задержания отстойником заданного процента взвеси.

1. Процентная (фиктивная) скорость:

где h – расчетная высота зоны осаждения, мм;

Т – продолжительность пребывания воды в отстойнике, сек.

Опытом определено, что при процентной скорости 1,2 мм/сек выпадает А % коагулированной взвеси, а при процентной скорости 0,2 мм/сек выпадает В % коагулированной взвеси.

2. Расчетная скорость осаждения взвеси в зависимости от заданного процента осветления воды:

где А – процентное содержание взвешенных веществ, выпавших в осадок, к моменту полного осаждения частиц гидравлической крупностью 0,2 мм/сек.;

В – количество взвешенных веществ выпавших в осадок к моменту полного осаждения частиц гидравлической крупностью 1,2 мм/сек.;

yтеор – заданный процент осветления воды.

В зависимости от мутности воды средняя скорость воды в отстойнике (vср) варьируется от 6 мм/сек до 12 мм/сек. Средняя скорость принимается 6–8 мм/сек, 7–10 мм/сек, 9–12 мм/сек соответственно для вод мало мутных, средней мутности и мутных.

Следует проанализировать так же влияние взвешивающих и вертикальных составляющих скоростей потока на процесс осаждения частиц.

3. Взвешивающая составляющая:

где n – коэффициент шероховатости дна и стенок отстойника.

Н – глубина отстойника.

4. Время пребывания воды в отстойнике, ч:

5. Емкость отстойника, м3:

где q – расход воды 6. Необходимая длина отстойника (длина пути, м):

7. Ширина отстойника, м:

где F – площадь поперечного сечения, м2:

В соответствии с вариантом (таблица 1.1) необходимо рассчитать емкость, длину и ширину отстойника.

Ответ записать в виде таблицы:

Коэффициент шероховатости n = 0, 1. Перечислите виды отстойников.

2. Какой метод лежит в основе работы отстойников?

3. От чего зависит скорость осаждения частиц в отстойниках?

4. Для каких целей применяют первичные и вторичные вертикальные отстойники?

5. Перечислите виды горизонтальных отстойников.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ МАССОВОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ

ЗАГРЯЗНЕНИЙ В СТОЧНЫХ ВОДАХ

Составители: Л.П. Сидорова, Е.В. Спиридонова Сточные воды являются основным источником микробного загрязнения объектов окружающей среды, в т.ч. поверхностных пресных и морских вод, подземных водоносных горизонтов, питьевой воды и почвы.

Сточные воды подразделяются на три основные категории:

производственные;

атмосферные (дождевые и талые).

Для бытовых сточных вод характерно относительно стабильное качество (при соблюдении норм водопользования). Эти стоки отличаются высоким уровнем микробного загрязнения на фоне значительной концентрации взвешенных частиц и органических веществ. Поэтому перед обеззараживанием необходима их механическая и биологическая очистка.

Состав и свойства городских смешанных сточных вод (промышленнобытовых) определяются соотношением хозяйственно-бытовых и промышленных стоков и спецификой предприятий, формирующих эти стоки.

Дополнительные трудности при их обеззараживании возникают в связи с тем, что микробное загрязнение этих вод сочетается с разнообразными органическими и неорганическими веществами, которые сами по себе могут быть как дополнительными бактерицидами и бактериостатиками, так и служить благоприятной средой для размножения микроорганизмов.

Для атмосферных вод характерна неравномерность объема по сезонам года, а уровень микробного загрязнения зависит от степени благоустройства территории.

Загрязнения делятся на минеральные, органические, бактериальные и биологические, в сточных водах они присутствуют в не растворенном (коллоидальном) и растворенном состояниях.

Нерастворенные вещества в сточных водах, задержанные на бумажном фильтре, называются взвешенными веществами.

Взвешенные вещества – это вещества, которые остаются на фильтре при использовании того или иного способа фильтрования. Общепринятым является отнесение к ним частиц минерального и органического происхождения, остающихся на фильтре при фильтровании пробы через фильтр с диаметром пор 0,45 мкм.

Взвешенные твердые вещества, присутствующие в природных водах, состоят из частиц глины, песка, ила, суспендированных органических и неорганических веществ, планктона и различных микроорганизмов.

Концентрация взвешенных частиц связана с сезонными факторами и режимом стока, зависит от пород, слагающих русло, а также от антропогенных факторов, таких как сельское хозяйство, горные разработки и т.п.

Взвешенные частицы влияют на прозрачность воды и на проникновение в нее света, на температуру, состав растворенных компонентов поверхностных вод, адсорбцию токсичных веществ, а также на состав и распределение отложений и на скорость осадкообразования. Вода, в которой много взвешенных частиц, не подходит для рекреационного использования по эстетическим соображениям.

жизнедеятельности используют растворенный в воде кислород для биохимического окисления органических соединений, в том числе загрязняющих веществ. Количество кислорода, израсходованное в определенный промежуток времени в процессе биохимического окисления органических веществ, содержащихся в анализируемой воде, называется биохимическим потреблением кислорода (БПК). Этот показатель является некоторой условной мерой загрязнения вод органическими соединениями, в особенности достаточно легко подвергающимися биохимической деградации.

Скорость биодеградации органических загрязняющих веществ зависит от множества факторов. В среднем можно полагать, что при 20 °C за 5 суток окисляется около 70 % соединений, за 10 и 20 сут – соответственно 90 % и 99 %. Однако для практических целей полное окисление (БПКполн) слишком длительно и его, как правило, не используют. При неполном окислении органических веществ для сопоставимости величин БПК его определение должно проводиться в некоторых стандартных условиях. В качестве таковых приняты следующие: продолжительность инкубации 5 суток, температура (20 ± 1) °C, отсутствие доступа света и воздуха. Потребление кислорода, определенное при этих условиях, называется пятисуточным биохимическим потреблением кислорода (БПК5). Его находят как разность между содержанием кислорода в анализируемой пробе воды до и после инкубации.

При определении БПК5 необходимо также соблюдать условия, при которых количество кислорода в пробе в течение инкубации соответствовало бы его потреблению. Это зависит от таких факторов, как степень разбавления проб с большим биохимическим потреблением кислорода, применение одной и той же разбавляющей воды и способ обработки пробы воды. Содержание кислорода в анализируемой исходной или разбавленной пробе должно оставаться в течение всего времени инкубации таким, чтобы были обеспечены хорошие условия для протекания аэробных биохимических процессов. Это будет соблюдено, если анализируемая проба или смесь пробы с разбавляющей водой перед определением будут содержать равновесную с воздухом концентрацию кислорода (около 9 мг/дм3 при 20 °C), если минимальное потребление кислорода будет не менее 2 мг/дм3, а оставшаяся спустя 5 суток концентрация кислорода – не менее 3 мг/дм3.

(алифатические, ароматические, алициклические), составляющие главную и наиболее характерную часть нефти и продуктов ее переработки.

Нефтепродукты относятся к числу наиболее распространенных и опасных веществ, загрязняющих поверхностные воды. Нефть и продукты ее переработки представляют собой чрезвычайно сложную, непостоянную и разнообразную смесь веществ (низко- и высокомолекулярные предельные, непредельные алифатические, нафтеновые, ароматические углеводороды, кислородные, азотистые, сернистые соединения, а также ненасыщенные гетероциклические соединения типа смол, ангидридов, асфальтеновых кислот). Понятие углеводородной фракцией (алифатические, ароматические, алициклические углеводороды).

Большие количества нефтепродуктов поступают в поверхностные воды при перевозке нефти водным путем, со сточными водами предприятий нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, химической, металлургической и других отраслей промышленности, с хозяйственно-бытовыми водами.

Некоторые количества углеводородов поступают в воду в результате прижизненных выделений растительными и животными организмами, а также в результате их посмертного разложения.

растворенной, эмульгированной или сорбированной на твердых частицах взвесей и донных отложений или в виде пленки на поверхности воды. Обычно в момент поступления масса нефтепродуктов сосредоточена в пленке. По мере удаления от источника загрязнения происходит перераспределение между основными формами миграции, направленное в сторону повышения доли растворенных, эмульгированных и сорбированных нефтепродуктов.

В незагрязненных нефтепродуктами водных объектах концентрация естественных углеводородов может колебаться в морских водах от 0,01 до 0,10 мг/дм3 и выше, в речных и озерных водах от 0,01 до 0,20 мг/дм3, иногда достигая 1–1,5 мг/дм3. Содержание естественных углеводородов определяется трофическим статусом водоема и в значительной мере зависит от биологической ситуации в водоеме.

Неблагоприятное воздействие нефтепродуктов сказывается различными способами на организме человека, животном мире, водной растительности, физическом, химическом и биологическом состоянии водоема. Входящие в состав нефтепродуктов низкомолекулярные алифатические, нафтеновые и особенно ароматические углеводороды оказывают токсическое и, в некоторой степени, наркотическое воздействие на организм, поражая сердечнососудистую и нервную системы. Наибольшую опасность представляют полициклические конденсированные углеводороды типа 3,4-бензапирена, обладающие канцерогенными свойствами. Нефтепродукты обволакивают оперение птиц, поверхность тела и органы других гидробионтов, вызывая заболевания и гибель.

В присутствии нефтепродуктов вода приобретает специфический вкус и запах, изменяется ее цвет, рН раствора, ухудшается газообмен с атмосферой.

Синтетические поверхностно-активные вещества Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) представляют собой обширную группу соединений, различных по своей структуре, относящихся к разным классам. Эти вещества способны адсорбироваться на поверхности раздела фаз и понижать вследствие этого поверхностную энергию (поверхностное натяжение).

СПАВ используются при добыче и переработке нефти, газа, в металлургии, текстильной, химической и других областях промышленности в качестве моющих и чистящих средств, эмульгаторов, присадок. Значительные количества СПАВ используются в быту, а также в составе пестицидов, используемых для различных целей в сельском хозяйстве.

Причиной появления СПАВ в природных водах являются, главным образом, сбросы неочищенных сточных вод, некоторое количество СПАВ может поступать с грунтовыми водами, куда они попадают в процессе очистки на полях фильтрации, а также с атмосферными осадками.

Попадая в воду, СПАВ оказывают неблагоприятное влияние на ее органолептические показатели. Наиболее неприятным свойством СПАВ является их способность к пенообразованию. В пене на поверхности водоёма концентрируются как сами СПАВ, так и другие загрязняющие вещества и микроорганизмы, в том числе патогенные.

При наличии пены в водоёмах ухудшается аэрация воды, следствием чего является замедление процессов самоочищения, угнетение деятельности гидробионтов.

Все поверхностно-активные вещества делятся на четыре класса:

анионоактивные, катионоактивные, неионогенные и амфолитные.

Анионоактивные ПАВ – это соединения, которые в водных растворах диссоциируют с образованием анионов (отрицательно заряженных ионов), обусловливающих поверхностную активность. На долю анионоактивных из всех производимых ПАВ приходится более 70 %. Среди них наибольшее значение имеют алкилбензолсуль-фонаты натрия, алкилсульфонаты натрия и алкилсульфаты натрия. Алкилбензолсульфонатами называются соли сульфокислот ароматических соединений, алкилсульфатами-соли сульфоэфиров спиртов и алкилсульфонатами – соли сульфокислот алканов.

Катионоактивные ПАВ – это соединения, которые в водном растворе диссоциируют с образованием катионов, определяющих поверхностную активность. Объемы производства и потребления катионоактивных ПАВ значительно меньше анионоактивных, однако выпуск их увеличивается, так как они обладают ценными свойствами – бактерицидностью.

Неионогенные ПАВ – это соединения, которые растворяются в воде, не ионизируясь. Растворимость неионогенных ПАВ в воде обусловливается наличием в них функциональных групп. Как правило, они образуют гидраты в водном растворе вследствие возникновения водородных связей между молекулами воды и атомами кислорода полиэтиленгликолевой части молекулы ПАВ.

Общая формула их R-Х-(СН2-СН2О)nН, где R – алкильный или алкиларильный радикал; X-О-; -СОО-; -СONН и др. Общим для этой группы СПАВ является присутствие полиоксиэтиленовой цепи, на реакциях которой и основано определение суммарного содержания неионогенных СПАВ.

По объему производства и потребления неионогенных ПАВ они стоят на втором месте после анионоактивных; биоразлагаемость их достигает 100 %.

Они хорошо стабилизируют пены и оказывают благоприятное действие на ткани, меха и кожу. Поскольку неионогенные ПАВ в большинстве случаев бывают жидкими или пастообразными, они большей частью используются в жидких или пастообразных моющих средствах. В порошкообразные моющие средства ПАВ вводятся в виде добавок.

Амфолитные ПАВ – это соединения, которые в водных растворах ионизируются и ведут себя в зависимости от условий (главным образом от рН среды), т. е. в кислом растворе проявляют свойства катионо-активных, а в щелочном растворе – анионоактивных поверхностно-активных веществ.

Амфолитные ПАВ широко применяются в производстве пеномоющих средств и шампуней благодаря их мягкому воздействию на кожу.

Для определения требуемой степени очистки сточных вод перед выпуском их в водоем и для гидравлических и технологических расчетов отдельных очистных сооружений канализации должны быть определены расчетные параметры очистной станции – характерные расчетные расходы, концентрации загрязнений в сточных водах.

Определение расчётной массовой концентрации загрязнений Концентрация взвешенных веществ.

В хозяйственно-бытовых сточных водах, г/м3:

где b – масса взвешенных веществ на одного жителя, г/сут;

1000 – переводной коэффициент из литров в м3;

n – норма среднесуточного водоотведения на одного жителя, л/сут.

В сточных водах промышленных предприятий концентрация взвешенных веществ bпр г/м3 принимается по технологическому заданию, представленному в таблице 2.3.

В общем стоке, г/м3:

где Qпр – суточный приток сточных вод от группы предприятий, м3;

производственных сточных водах, г/м3;

Qбыт – средний суточный расход бытовых сточных вод, м3/сут.

где N – расчётное население города, чел.;

1000 – переводной коэффициент из литров в м3.

В хозяйственно-бытовых сточных водах, г/м3:

где l – БПКполн осветлённой сточной жидкости на одного жителя, г/сут;

1000 – переводной коэффициент из литров в м3.

БПКполн Lпр г/м3 принимается по технологическому заданию, представленному в таблице 2.3.

В общем стоке, г/м3:

Содержание нефтепродуктов В производственных сточных водах содержание нефтепродуктов С пр, г/м принимается по технологическому заданию, представленному в табл. 2.3.

В общем стоке, г/м3:

(СПАВ) в хозяйственно-бытовых сточных водах, г/м3:

где k – масса СПАВ на одного жителя, г/сут;

1000 – переводной коэффициент из литров в м3.

поверхностно – активных веществ Kпр, г/м3 принимается по технологическому заданию, представленному в табл. 2.3.

В общем стоке, г/м3:

Определение расчётной массовой концентрации загрязнений Концентрация загрязнений в дождевых водах принята в соответствии с сооружения»: для взвешенных веществ bд = 300 мг/л; для БПКполн Lд =50 мг/л.

Содержание нефтепродуктов Сд = 10 мг/л.

Концентрация загрязнений в стоке в сухую погоду принята по вышеприведенному расчету.

Концентрация загрязнений взвешенных веществ в общем стоке, поступающем на очистку, мг/л:

где bд – концентрация взвешенных веществ в дождевых водах, мг/л.

Qсух – расход сточных вод в сухое время года, л/с, рассчитываемый по формуле:

где qбыт – средний секундный расход бытовых вод, л/с, рассчитываемый по формуле:

где qпр – средний секундный расход в смену наибольшего водопотребления промышленного предприятия, л/с, рассчитываемый по формуле:

где Qмах.см – наибольший расход воды в смену, м3, сумма всех притоков за смену от 8 до 16 часов. Определяется по таблицам притока сточных вод от промышленных предприятий в городскую канализацию по часам суток. Выбор нужной таблицы производится по заданному суточному притоку сточных вод от группы предприятий;

T – продолжительность смены, включая обеденный перерыв;

3,6 – переводной коэффициент.

Расход дождевых вод, поступающих на очистные сооружения, л/с:

где n0 – коэффициент разбавления на ливнеспуске, устраиваемом у очистных сооружений, равный 0,75.

Концентрация загрязнений БПКполн в общем стоке, поступающем на очистку, мг/л:

поступающем на очистку, мг/л:

Концентрация загрязнений БПКполн в общем стоке, поступающем на очистку, мг/л:

В соответствии со своим вариантом рассчитать массовую концентрацию загрязнений в сточных водах раздельной и общесплавной систем канализации.

Сравнить концентрации в общем стоке по: взвешенным веществам; БПКполн ;

нефтепродуктам; синтетически поверхностно-активным веществам.

Количество загрязняющих воду веществ на одного жителя активные вещества (СПАВ) Содержание загрязняющих веществ в сточных водах Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) Приток сточных вод от промышленных предприятий в городскую канализацию по часам суток (по технологическим данным Qпр = 22 800 м3) Часы суток Приток, м3 Часы суток Приток, м3 Часы суток Приток, м Приток сточных вод от промышленных предприятий в городскую канализацию по часам суток (по технологическим данным Qпр = 24 000 м3) Часы суток Приток, м3 Часы суток Приток, м3 Часы суток Приток, м Приток сточных вод от промышленных предприятий в городскую канализацию по часам суток (по технологическим данным Qпр = 28 800 м3) Часы суток Приток, м3 Часы суток Приток, м3 Часы суток Приток, м Приток сточных вод от промышленных предприятий в городскую канализацию по часам суток (по технологическим данным Qпр = 32 600 м3) Часы суток Приток, м3 Часы суток Приток, м3 Часы суток Приток, м Приток сточных вод от промышленных предприятий в городскую канализацию по часам суток (по технологическим данным Qпр = 60 000 м3) Часы суток Приток, м3 Часы суток Приток, м3 Часы суток Приток, м 1. Назовите категории сточных вод и их особенности.

2. Дайте определение взвешенным веществам. На какие свойства воды влияют взвешенные частицы?

3. Что такое БПК. Стандартные условия для его определения. Чем отличается БПК5 от БПК полн.?

4. Дайте определение нефтепродуктам. В каких миграционных формах они могут находиться?

5. Назовите и дайте краткую характеристику классам поверхностно-активных веществ.

6. В своём варианте сравнить концентрации в общем стоке по: взвешенным веществам; БПКполн; нефтепродуктам; синтетически поверхностноактивным веществам?

3. ПРОЦЕССЫ ФИЛЬТРОВАНИЯ

Фильтрование (от лат. filtrum – войлок) – разделение неоднородных систем жидкость – твердые частицы (суспензии) и газ – твердые частицы в специальных аппаратах – фильтрах, снабженных пористыми фильтровальными перегородками, которые пропускают жидкость или газ, но задерживают твердую фазу. Движущая сила процесса – разность давлений p по обе стороны фильтрующей перегородки.

Различают: а) собственно разделение суспензий – отделение содержащихся в них твердых частиц, отлагаемых на фильтрующей перегородке (осадок), через которую проходит подавляющее количество жидкости (фильтрат); б) сгущение суспензий – повышение в них концентрации твердой фазы путем удаления через перегородку некоторой части жидкой фазы;

в) осветление жидкостей – очистка от содержащегося в них небольшого количества тонких взвесей.

Качество фильтрата оценивают коэффициентом очистки с1/с2, где с1 и с2 – концентрации твердой фазы в исходной суспензии и фильтрате, коэффициентом уноса с2/с1; степенью очистки (с1–с2)/с1 (отношение количества задержанной и исходной твердой фазы). Качество осадка оценивают содержанием в нем жидкой фазы.

Интенсивность разделения суспензии, ф может определяться объемом фильтрата V, м3, прошедшего через единицу площади S, м2, за единицу времени, или скоростью фильтрования:

В химической технологии под фильтрованием понимают весь комплекс процессов, происходящих на фильтрах: собственно фильтрование, промывка и обезвоживание осадка, а также вспомогательные операции (загрузка суспензии, разгрузка и удаление осадка, регенерация ткани).

Для преодоления гидравлического сопротивления необходимо создание фильтрования: 1) при p = const (разделение под вакуумом, под давлением, при подаче суспензии центробежным насосом, производительность которого значительно превышает производительность фильтра); 2) при = const (подача суспензии объемным насосом); 3) при непрерывно изменяющихся p и (подача центробежным насосом).

При фильтровании сопротивление R непрерывно возрастает, поскольку толщина осадка растет. В некоторых случаях поры образующегося осадка забиваются, что приводит к резкому росту сопротивления.

Фильтрование можно интенсифицировать путем повышения температуры суспензии, давления, уменьшения толщины слоя, рационального выбора фильтрующей перегородки и способа ее регенерации, а также снижением удельного сопротивления осадка. Последний способ наиболее эффективен, поскольку удельное сопротивление осадка обратно пропорционально квадрату диаметра твердой частицы, который, в свою очередь, регулируется приготовлением суспензии.

растворителем; сопровождается гидродинамическими процессами поршневого вытеснения и смешения двух жидкостей, а также диффузионными и другими процессами. Задача промывки – удалить примеси из пор и щелей осадка и заменить их промывной жидкостью, которая впоследствии может быть легко удалена из осадка путем сушки или центрифугирования. Объем жидкости, необходимой для промывки, может быть в 2,5–5 раз больше объема пор.

Для интенсификации промывки осадок взмучивают в промывной жидкости; при этом ускоряется диффузия, а фильтрат извлекается из тупиковых и межагрегатных пор.

Обезвоживание – удаление жидкой фазы из пор осадка. Его обезвоживают продувкой сжатым газом или паром, а также путем их механического отжима.

Продувкой удаляют избыточную и часть капиллярной влаги.

устройствами, фильтрующими перегородками, эластичными мембранами и обычно применяют для обезвоживания структурированных осадков. При этом агрегаты разрушаются, твердые частицы перемещаются относительно друг друга, а иногда и деформируются; толщина осадка уменьшается. Отношение объема жидкости, находящейся в исходном осадке к объему жидкости, оставшейся в порах после фильтрации, называется степенью обезвоживания.

Фильтровальные перегородки должны обладать хорошей задерживающей способностью, незначительным гидравлическим сопротивлением, физикомеханической прочностью и равномерным распределением пор по размерам, регенерироваться.

Фильтровальные перегородки бывают гибкими и негибкими. Гибкие – это обычно тканые, сетчатые и нетканые перегородки, которые изготавливают из таких материалов, как хлопок, шерсть, шелк, полиакрилонитрил, поливинилхлорид и др. Нетканые перегородки превосходят тканые по грязеемкости, пористости, задерживающей способности, проницаемости, но существенно уступают им по механической прочности, регенерируемости и условиями съема осадка. Некоторые из них пригодны лишь для одноразового применения.

Негибкие фильтрующие перегородки изготавливаются из керамики, металлокерамики, пористых пластмасс и металлов. Они могут выпускаться в виде плит, листов либо других форм. Отличаются постоянством структуры при изменении давления, хорошей задерживающей способностью. Это так называемые жесткие перегородки.

Нежесткие перегородки бывают намывными и насыпными (песок, гравий, кокс). Эти слои имеют высоту до 1 м и могут регенерироваться обратным током фильтрата. Каждый тип перегородок имеет свои достоинства и недостатки и выбирается в зависимости от фильтруемой системы.

По способу создания разности давлений промышленные фильтры обычно подразделяются на фильтры, работающие под вакуумом, и фильтры, работающие под давлением; по способу функционирования – на фильтры периодического и непрерывного действия. В последних фильтровальная перегородка обычно перемещается, процесс (подача суспензии и разделение продуктов) осуществляется непрерывно, а все операции проводятся последовательно.

При постоянном перепаде давлений (p = const) объем фильтрата V, прошедшего через F = 1 м2 фильтрующей поверхности за время, и продолжительность фильтрования связаны уравнением где С – константа фильтрования, характеризующая гидравлическое сопротивление фильтрующей перегородки (ткани), м3/м2;

фильтрования и физико-химические свойства осадка и жидкости, м2/ч;

– продолжительность фильтрования, ч.

Константы К и С определяются опытным путем. Для этой цели составляют систему уравнений с двумя неизвестными, где К и С – неизвестны, а известны измеренные значения V1-1 и V2-2. Тогда после ряда преобразований получим следующие уравнения:

Скорость фильтрования, м3/(м2·ч), в данный момент определяется по уравнению:

Средняя скорость фильтрования, м3/(м2·ч), определяется по уравнению:

По этому уравнению может быть рассчитана и скорость промывки осадка промывной жидкостью, если вязкость промывной жидкости равна вязкости фильтрата и если промывная жидкость проходит через фильтр тем же путем, что и фильтрат. При этих условиях скорость промывки равняется скорости фильтрования в конечный момент.

Константа фильтрования К, м2/ч, отнесенная к 1 м2 фильтрующей поверхности, при p = const связана с удельным сопротивлением осадка уравнением где p – перепад давлений на фильтре, Па;

– динамический коэффициент вязкости фильтрата;

r – удельное сопротивление осадка (в пересчете на 1 кг содержащегося в нем твердого сухого вещества), м/кг;

с – масса твердого сухого вещества, отлагающегося на фильтре при прохождении через фильтрующую поверхность 1 м3 фильтрата, кг/м3.

фильтруемой суспензии x следующим образом:

где – плотность фильтрата, кг/м3;

х – массовая концентрация твердой фазы в суспензии, кг/кг;

m –масса влажного осадка в расчете на 1 кг содержащегося в нем сухого вещества, кг/кг, причем где – влажность осадка, %.

При подстановке значения с в уравнение (3.6) получаем следующую формулу для константы K, м2/с:

Если известна константа фильтрования К, то удельное сопротивление осадка r, м/кг сухого осадка, может быть найдено из уравнений (3.6) и (3.7):

Константа фильтрования С, м3/м2, характеризующая сопротивление фильтрующей перегородки (ткани) и отнесенная к 1 м2 поверхности фильтра, при p = const определяется следующим выражением:

или в соответствии с уравнением (7):

где rтк – удельное сопротивление фильтрующей ткани (на 1 м2 поверхности), м/м2 ;

r – удельное сопротивление осадка, м/кг.

Следовательно, если значение константы фильтрования С, м3/м2, известно, то удельное сопротивление ткани может быть вычислено по формуле:

Используя данные таблицы в соответствии с указанным вариантом, выполнить задания:

Задание I: определить среднюю скорость фильтрования ср заданного объема суспензии через 1 м2 фильтра по экспериментальным данным V1-1 и V2-2, используя уравнение скорости фильтрования (3.4) и уравнение средней скорости фильтрования (3.5). Величины К и С определяются из уравнений (3.2) и (3.3).

Для расчетов продолжительность фильтрования следует перевести в часы:

Задание II: по данным указанного варианта определить удельное сопротивление r осадка вещества, содержащегося в суспензии, по формуле (3.10) и удельное сопротивление ткани rтк по формуле (3.13).

Величина динамического коэффициента вязкости определяется по данным таблицы для указанной в варианте температуры.

Величину динамического коэффициента вязкости следует перевести в систему единиц, применяемую для расчета:

Параметры Размерность Обозначения параметров, применяемых при расчетах:

V – объем фильтрата, прошедшего через 1 м2 поверхности за время, м3/м2;

С – константа фильтрования, характеризующая гидравлическое сопротивление фильтрующей перегородки (ткани);

фильтрования и физико-химические свойства осадка и жидкости;.

– продолжительность фильтрования, с;

r – удельное сопротивление осадка (в расчете на 1 кг содержащегося в нем сухого твердого вещества), м/кг;

rтк – удельное сопротивление фильтрующей ткани, отнесенное к 1 м2 ее с – масса сухого остатка вещества, отлагающегося на фильтре при прохождении 1 м3 фильтрата, м/кг:

где – плотность фильтрата, кг/м3;

х – массовая концентрация твердой фазы в суспензии, кг/кг:

где m – масса влажного осадка в расчете на 1 кг содержащегося в нем сухого вещества (влажность осадка), кг/кг:

где F – рабочая площадь фильтра, м Для каких целей используется процесс фильтрования?

Какой параметр характеризует свойства ткани, и какой – физикохимические свойства осадка и жидкости?

Каким образом можно определить значение констант К и С?

Как меняются величины сопротивления ткани и осадка по мере накопления вещества на фильтре?

Какие виды фильтров применяются в процессе фильтрования?

4. РАСЧЕТ ФИЛЬТРОВ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ КОНСТРУКЦИИ

ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Составители: Л.П. Сидорова, О.А. Тюляпкина Фильтрование – процесс разделения суспензий или аэрозолей при помощи фильтровальных перегородок, пропускающих жидкость или газ, но задерживающих твёрдые частицы, осуществляется в специальных аппаратах – фильтрах.

Фильтрационные сооружения и установки применяют для глубокой очистки (доочистки) городских и производственных сточных вод, прошедших биологическую или физико-химическую очистку. Они подразделяются на фильтры с зернистой загрузкой и сетчатые барабанные фильтры.

Фильтры с зернистой загрузкой классифицируются:

по направлению потока: бывают с нисходящим (сверху вниз) и восходящим (снизу вверх) потоком, в отдельных случаях – с горизонтальным потоком;

по конструкции: различают однослойные, двухслойные, аэрируемые и каркасно-засыпные;

по виду фильтрующего материала: природные материалы (кварцевый песок, гравий, гранитный щебень, доменный шлак, керамзит, антрацит, горелые породы, мраморная крошка) или искусственные материалы (полимеры – пенополиуретан, полистирол, полипропилен и др.).

Сетчатые барабанные фильтры, применяемые в качестве самостоятельных сооружений глубокой очистки, называют микрофильтры, а устанавливаемые перед зернистыми фильтрами глубокой очистки – барабанные сетки.

В результате доочистки сточных вод в загрузке фильтров задерживаются мелкодисперсные взвешенные частицы и активный ил, выносимые из отстойников или осветлителей, а также некоторые специфические компоненты, характерные для стоков отдельных промышленных предприятий (нефтепродукты, фосфор и др.).

Различают рабочий режим и форсированный режим, который возникает при выключении отдельных секций фильтров на промывку и ремонт. При форсированном режиме скорость фильтрования увеличивается.

промывкой водой или водой и воздухом, синтетические материалы обычно отжимают для регенерации. Для промывки фильтров можно использовать водопроводную воду или воду после барабанных сеток и фильтров.

Однослойные фильтры с нисходящим потоком воды используют для доочистки производственных стоков после механической очистки для задержания мелкодисперсных взвешенных частиц, а также биологически очищенных городских сточных вод (см. рис. 4.1).

Загрузку фильтра составляет кварцевый песок (крупностью до 2 мм и толщиной слоя (1,2–1,3 м) с поддерживающим слоем из гравия (с крупностью зерен 2–10 мм высотой слоя 0,5–0,7 м).

При наличии местного гранитного щебня загрузка фильтра может производиться щебнем крупностью 3–10 мм, толщиной слоя 1,2 м.

1 – подвод воды; 2 – отвод промывной воды; 3 – отвод фильтрата; 4 – подача промывной воды; 5 - распределительный карман; 6 – желоб для подачи исходной воды; 7 – песчаная Для регенерации фильтров предусматривается водо-воздушная или водяная промывка восходящим потоком. Водо-воздушная промывка производится в четыре этапа:

начальное взрыхление верхнего слоя загрузки механическим или гидравлическим способом;

продувка воздухом для выравнивания гидравлического сопротивления по всей площади фильтра;

водо-воздушная совместная промывка;

восстановления ее первоначальной пористости.

Эффект доочистки для мелкозернистых фильтров по взвешенным веществам составляет 70–75 %, по БПКполн – 50–60 %, для крупнозернистых (с загрузкой из щебня) соответственно 45–50 % и 35–40 %. Фильтроцикл составляет 12 ч.

Фильтрование воды снизу вверху значительно улучшает условия работы фильтра вследствие реализации принципа убывающей крупности зерен вдоль потока (см. рис. 4.2). В результате увеличивается грязеемкость фильтра, продолжительность фильтроцикла, исключается заиливание мелкозернистых слоев. Недостатком фильтров с восходящим потоком является заиливание дренажа, которое приводит к ненадежности их работы и осложнениям в эксплуатации.

Фильтрующая загрузка состоит из речного песка крупностью 1,2–2 мм и высотой слоя 1,5–2 м, а также подстилающего слоя гравия толщиной до 0,95 м.

Для регенерации фильтров предусматривается водо-воздушная промывка.

Эффект доочистки для таких фильтров по взвешенным веществам составляет 70–85 %, по БПКполн – 50–65 %.

1 – подвод воды; 2 – подвод промывной воды; 3 – отвод фильтрата; 4 – отвод промывной воды; 5 – подача воздуха; 6 – пескоулавливающий желоб; 7 – струенаправляющий выступ;

В двухслойных фильтрах используется принцип фильтрования в направлении уменьшающейся крупности зерен при загрузке сверху вниз.

Верхний слой загрузки толщиной 0,4–0,5 м состоит из кварцевого песка крупностью зерен 1,2–2 мм, нижний слой (кварцевый песок) имеет толщину 0,6–0,7 м и крупность зерен 0,7–1,6 мм.

1 – подача исходной воды; 2 – отвод промывной воды; 3 – отвод фильтрата; 4 – подача промывной воды; 5 – распределительный карман; 6 – желоб для подачи исходной воды; 7 – загрузка из антрацита; 8 – загрузка из песка; 9 – поддерживающий слой.

Кроме кварцевого песка, в верхних слоях может быть использован дробленый антрацит или керамзит. Поддерживающий слой высотой 0,55–0,8 м состоит из гравия крупностью 2–400 мм (см. рис. 4.3).

Двухслойная загрузка обеспечивает более равномерное распределение загрязнений по высоте фильтра, увеличение продолжительности работы. Цикл фильтрования равен 24 ч. Промывка фильтров производится током воды снизу вверх.

двухслойной загрузки, завышенный строительный объем фильтра, возможность уноса зерен верхнего слоя загрузки. Эффект доочистки для таких фильтров по взвешенным веществам составляет 70–80 %, по БПКполн – 60–70 %.

В аэрируемом зернистом фильтре в процессе фильтрации вводится и распределяется в толще загрузки сжатый воздух или кислород, что способствует интенсификации биохимического процесса внутри фильтра. Процесс очистки от загрязнений в аэрируемых фильтрах происходит в две ступени, первая служит для удаления взвешенных веществ, вторая – для растворенных и коллоидных органических загрязнений (см. рис. 4.4).

1 – подача исходной воды; 2 – подача промывной воды; 3 – отвод фильтрата и промывной воды; 4 – подача воздуха; 5 – загрузка первого яруса (ступени); 6 – дырчатая перегородка;

В качестве фильтрующей загрузки применяется кварцевый песок крупностью 1–1,8 мм при высоте слоя 1 м и гранитный щебень крупностью зерен 3–6 мм при высоте слоя 1–1,5 м. Поддерживающий слой состоит из гравия крупностью 2–32 мм и высотой 0,45 м.

При использовании таких фильтров достигается снижение взвешенных веществ в сточной воде на 80–90 %, БПКполн – на 75–80 % Каркасно-засыпные фильтры (КЗФ) по конструкции представляют собой двухслойный фильтр с нисходящим потоком воды (рис. 4.5).

Загрузка каркасно-засыпного фильтра состоит из каркаса, в качестве которого используется гравий или щебень с размерами фракций 40–60 мм, и засыпки, состоящей из кварцевого песка крупностью 0,8–1 мм. Очищаемая вода проходит сначала через слой каркаса, где очищается от основной массы загрязнений, а затем поступает для доочистки в нижние слои.

Преимуществами каркасно-засыпного фильтра являются:

стабильность очистки воды при значительных колебаниях качества и количества исходной воды;

возможность использования контактной коагуляции, которая позволяет при той же скорости фильтрования достичь концентраций взвешенных веществ 3 мг/л и нефтепродуктов 1–1,5 мг/л.

Продолжительность фильтроцикла составляет 20 ч.

Промывка фильтра может быть водо-воздушной или водяной. При водовоздушной промывке воду в фильтре спускают до уровня песка, подают воздух и воду для промывки, затем следует дополнительная промывка водой.

Эффект доочистки для таких фильтров по взвешенным веществам составляет 70–80 %, по БПКполн – 70 %.

1 – подвод воды; 2 – отвод промывной воды; 3 – подача промывной воды; 4 – отвод фильтрата; 5 – гравийный каркас; 6 и 7 – крупно- и мелкозернистая загрузка;

В последнее время для фильтрования все более широко применяются существенно повысить скорость фильтрования, уменьшить продолжительность фильтроцикла и сократить затраты на очистку.

Преимуществами полимерных фильтров являются:

очень высокая грязеемкость, которая составляет 40–200 кг/м3 загрузки;

невысокие потери напора;

увеличенная продолжительность фильтроцикла;

простота конструкции, надежность работы.

измельченного пенополиуретана с размерами гранул 0,5–12 мм и пор 0,8– 1,2 мм, из которых для доочистки сточных вод наиболее эффективными являются фильтры марок ФПЗ-3 и ФПЗ-4 (рис. 4.6).

1 – подвод воды; 2 – отвод промывной воды; 3 – отвод фильтрата; 4 – распределительный Загрузка фильтров ФПЗ-3 и ФПЗ-4 состоит из гранул, крупность которых уменьшается по направлению движения воды, т.е. сверху вниз. Фильтр ФПЗ- работает до полной кольматации (закупорки) загрузки, после чего необходима ее регенерация.

Высота слоя загрузки составляет 1,0–1,2 м.

Такие фильтры можно использовать для доочистки как механически очищенных производственных стоков (металлургическая, химическая и легкая промышленность), так и биологически очищенных городских сточных вод или их смеси с производственными водами.

Фильтр регенерируется промыванием водой при достижении предельных потерь напора, равных 1,5–2,5 м.

Эффект доочистки для таких фильтров по взвешенным веществам составляет 70–85 %, по БПКполн – 65–75 %.

производственных сточных вод, а также как для выделения крупных примесей из стоков перед фильтрами с зернистой загрузкой. В первом случае они называются микрофильтрами, во втором – барабанными сетками.

Микрофильтры способны снизить содержание взвешенных веществ в сточной воде на 50–60 %, а по БПКполн – на 25–30 %, барабанные сетки – соответственно на 20–25 % и 5–10 %.

Барабанные сетки имеют марку БСБ (с бактерицидными лампами) (рис. 4.7). Основной частью установки является вращающийся барабан, на поверхности которого находятся фильтрующие элементы. Сточная вода поступает в торцевую часть барабана и выходит радиально, фильтруясь через сетку. Примеси задерживаются как на сетке, так и на слое образующегося осадка. Рабочая сетка делается из нержавеющей стали, латуни или капрона с размерами ячеек 0,30,3 – 0,50,5 мм.

(верхняя часть барабана показана в разрезе) 1 – канал исходной воды; 2 – подача промывной воды; 3 – канал фильтрата; 4 – отвод промывной воды; 5 – барабан; 6 – промывные устройства; 7 – бункеры для сбора промывной воды; 8 – бактерицидные лампы Кроме рабочей сетки, предусматривается поддерживающая сетка с размерами ячеек 22 – 88 мм для предотвращения обрастаний поверхность барабана облучается бактерицидными лампами. Промывка сеток производится периодически 8–12 раз в сутки очищенной на них же водой с помощью промывных пластинчатых устройств.

Важным условием применения барабанных сеток является отсутствие в сточной воде веществ, которые могут затруднить промывку, т.е. смол, масел, жиров, нефтепродуктов и пр. Кроме того, содержание взвешенных веществ в стоках не должно превышать 250 мг/л.

Микрофильтры рекомендуется использовать в тех случаях, когда допустима меньшая степень очистки по сравнению с достигаемой на зернистых фильтрах. В микрофильтрах применяют рабочие сетки галунного сплетения из нержавеющей стали с размером отверстий 35 мкм.

Предусматривается поддерживающая сетка с размерами ячеек 22мм. По конструкции микрофильтры аналогичные барабанным сеткам. Отличие состоит только в рабочей сетке. Промывка микрофильтров производится постоянно.

Содержание взвешенных веществ в городских сточных водах перед микрофильтрами не должно превышать 40 мг/л.

Расчетный расход сточной воды, подаваемой на фильтры, м3/сут:

где qw – максимальный часовой приток сточной воды, м3 /ч.

Количество промывок каждого фильтра за сутки, раз:

Общая площадь фильтров, м2:

где vф – скорость фильтрования при нормальном режиме;

m – коэффициент, учитывающий расход воды на промывку барабанных сеток, равный 0,003–0,005;

w1 – интенсивность, л/(с·м2) начального взрыхления верхнего слоя загрузки продолжительностью t1 мин;

w2 – интенсивность подачи воды, л/(с·м2) с продолжительностью водовоздушной промывки t2;

w3 – интенсивность промывки, л/(с·м2) продолжительностью t3, мин;

t4 – продолжительность простоя фильтра в связи с промывкой, равная Т – продолжительность работы станции в течение суток, ч.

Начальное гидравлическое взрыхление верхнего слоя принимается только для фильтров с подачей воды сверху вниз с интенсивностью w1 = 16– 18 л/(см2) и продолжительностью t1 = 6–8 мин. Интенсивность подачи воды w учитывается в формуле (3) только в случае применения водо–воздушной промывки загрузки.

Число секций фильтров, шт:

Площадь одной секции фильтра, м2 :

Скорость фильтрования воды при форсированном режиме работы при отключении фильтров на промывку и ремонт) м/с:

где Np – количество секций фильтров, находящихся в ремонте(один или боле) При необходимости далее рассчитываются распределительная и дренажная системы фильтров, в соответствии с требованиями СНиП 2.04.02- «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения».

Количество промывок каждого фильтра за сутки n, формула (4.2).

Принимается продолжительность цикла фильтрования Тф, равная 24 ч или 12 ч, для доочистки биологически очищенных городских или производственных сточных вод.

Общая площадь фильтров Fф, м2 :

где vф – скорость фильтрования при нормальном режиме, равная 8–10 м/ч.

Число секций фильтров N и площадь одной секции фильтра F1, формулы (4.4) и (4.5) соответственно. Принимаются размеры в плане одного Скорость фильтрования воды при форсированном режиме работы vфф, Степень эффективности по взвешенным веществам выраженная в %:

где Cen – содержание взвешенных веществ в очищенной сточной воде после аэротенков или вторичных отстойников;

Cex – содержание содержание взвешенных веществ в воде после глубокой очистки.

Степень эффективности по БПКполн, в %:

где Len – БПКполн в очищенной сточной воде после аэротенков или вторичных отстойников;

Lex – БПКполн в воде после глубокой очистки.

Площадь фильтрующей поверхности, м2:

где Q – производительность очистной станции, м3/сут;

k1 – коэффициент, учитывающий увеличение производительности микрофильтров за счет очистки промывной воды и равный 1,03–1,05;

k2 – коэффициент, учитывающий площадь фильтрующей поверхности, расположенной над водой (при погружении барабана на 0,6 диаметра k2 = 0,55, а при погружении на 0,7 диаметра k2 = 0,63);

Т – продолжительность работы станции в течение суток, ч;

vф – скорость фильтрования, принимаемая равной при доочистке биологически очищенных сточных вод 20–25 м/ч.

Количество микрофильтров:

где Fмф – площадь фильтрующей поверхности;

F – площадь фильтрации.

Принимается количество резервных микрофильтров Np, равное 1 при количестве рабочих микрофильтров до четырех, и 2 – при большем количестве рабочих микрофильтров Суточное количество промывной воды, м3/сут:

Степень эффективности по взвешенным веществам, формула (4.8) Степень эффективности по БПКполн, формула (4.9) Количество резервных сеток Np = 1 при количестве рабочих сеток до шести, и 2 – при большем количестве рабочих сеток.

Количество промывок фильтров в сутки:

Количество барабанных сеток:

где Q – производительность станции доочистки, м3/сут;

Qs – производительность барабанной сетки, м3/сут.

Количество промывной воды, м3/сут:

где nn – количество промывок в сутки, равное 8–12;

tn – продолжительность промывки, равная 5 мин;

wn – расход промывной воды, равный 0,3–0,5 %.

Рассчитать параметры фильтра в зависимости от типа конструкции.

Вариант № Тип фильтра – зернистый.

Максимальный часовой расход qw = 3460 м3/ч.

Скорость фильтрования при нормальном режиме vф – 6 м/ч.

Интенсивность начального взрыхления верхнего слоя w1 = 16 л/(см2) и продолжительностью t1 = 6 мин.

Интенсивность подачи воды w2 = 3 л/(см2) и продолжительностью Интенсивность промывки w3 = 7 л/(см2) и продолжительностью Число фильтров на промывке Np =1.

Время работы станции – 24 ч.

Время фильтроцикла Тф – 12 ч.

Коэффициент, учитывающий расход воды на промывку m – 0,003.

Продолжительность простоя фильтра в связи с промывкой t4 – 20 мин.

Вариант № Тип фильтра – зернистый Максимальный часовой расход qw = 3960 м3/ч Скорость фильтрования при нормальном режиме vф – 8 м/ч.

Интенсивность начального взрыхления верхнего слоя w1 = 18 л/(см2) и продолжительностью t1 = 8 мин.

Интенсивность подачи воды w2 = 5 л/(см2) и продолжительностью Интенсивность промывки w3 = 7 л/(см2) и продолжительностью Число фильтров на промывке Np = 1.

Время работы станции –24 ч.

Время фильтроцикла Тф –8 ч.

Коэффициент, учитывающий расход воды на промывку m – 0,005.

Продолжительность простоя фильтра в связи с промывкой t4 – 20 мин.

Вариант № Тип фильтра – фильтр с плавающей загрузкой.

Максимальный часовой расход qw = 4810 м3/ч.

Скорость фильтрования при нормальном режиме vф – 8 м/ч.

Время работы станции – 24 ч.

Время фильтроцикла Тф – 12 ч.

Число фильтров на промывке Np =4.

Вариант № Тип фильтра – фильтр с плавающей загрузкой.

Максимальный часовой расход qw = 5350 м3/ч.

Скорость фильтрования при нормальном режиме vф – 10 м/ч.

Время работы станции – 24 ч.

Время фильтроцикла Тф – 24 ч.

Число фильтров на промывке Np = 6.

Вариант № Тип фильтра – микрофильтры.

Содержание взвешенных веществ и БПК в очищенной сточной воде Cen = 20мг/л и Len = 15 мг/л, соответственно.

Содержание взвешенных веществ и БПКполн после глубокой очистки в воде Ceх = 10мг/л и Leх =10 мг/л, соответственно.

Производительность городской очистной станции Q = 45000 м3 /сут.

Скорость фильтрования при нормальном режиме vф – 20 м/ч.

Время работы станции – 24 ч.

Площадь фильтрации – 22 м2.

К1 = 1,05.

К2 = 0,63.

Вариант № Тип фильтра – микрофильтры.

Содержание взвешенных веществ и БПКполн в очищенной сточной воде Cen = 20мг/л и Len = 20 мг/л, соответственно.

Содержание взвешенных веществ и БПКполн после глубокой очистки в воде Ceх = 5 мг/л и Leх = 15 мг/л, соответственно.

Производительность городской очистной станции Q = 75000 м3 /сут.

Скорость фильтрования при нормальном режиме vф – 25 м/ч.

Время работы станции – 24 ч.

Площадь фильтрования – 17,5 м2.

К1 = 1,05.

К2 = 0,63.

Вариант № Тип фильтра – барабанные сетки.

Содержание взвешенных веществ и БПКполн в очищенной сточной воде Cen = 25 мг/л и Len = 20мг/л,соответственно.

Содержание взвешенных веществ и БПКполн после глубокой очистки в воде Ceх = 20 мг/л и Leх =17 мг/л, соответственно.

Производительность сетки Qs = 30000 м3/сут.

Производительность городской очистной станции Q = 61000 м3/сут.

Время фильтроцикла Тф – 2 ч.

продолжительность промывки tn – 5 мин.

расход промывной воды wn – 0,5 %.

Время работы станции – 24 ч.

Вариант № Тип фильтра – барабанные сетки.

Содержание взвешенных веществ и БПКполн в очищенной сточной воде Cen = 25 мг/л и Len =2 0мг/л, соответственно.

Содержание взвешенных веществ и БПКполн после глубокой очистки в воде Ceх = 20 мг/л и Leх = 17 мг/л, соответственно.

Производительность сетки Qs = 35000 м3/сут.

Производительность городской очистной станции Q = 81000 м3/сут.

Время фильтроцикла Тф – 3 ч.

Продолжительность промывки tn – 3 мин.

Расход промывной воды wn – 0,5 %.

Время работы станции – 24 ч.

Какое основное назначение фильтрационных сооружений?

По каким параметрам классифицируют фильтры с зернистой загрузкой?

Для чего используют однослойные фильтры с нисходящим потоком?

Чем руководствуются при выборе материала для загрузки фильтра?

Какие недостатки присущи фильтрам с восходящим потоком?

Принцип работы двухслойных фильтров?

Какова степень очистки в аэрируемых фильтрах?

5. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД. РАСЧЕТ

СКОРОСТНЫХ ФИЛЬТРОВ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ

Вода, поступающая для полного осветления на фильтры после выхода из отстойников (или из осветлителей), должна содержать не более 8–12 мг/л взвешенных веществ.

После фильтрования мутность воды, предназначенной для питьевых целей, не может превышать 2 мг/л (ГОСТ 2874 – 54).

Помимо взвешенных веществ, фильтры должны задерживать большую часть микроорганизмов и микрофлоры и понижать цветность воды до допускаемой по ГОСТ, т. е. до 20°. Только в исключительных случаях, по согласованию с органами санитарного надзора, допускается мутность до 3 мг/л и цветность до 35°.

Техника очистки воды на фильтрах постепенно совершенствуется.

Медленные фильтры, впервые примененные еще в 1829 г., стали вытесняться скорыми фильтрами, сначала с мешалками (с 1885 г.), а затем и без мешалок (с 1903 г.). Этот последний тип скорых фильтров без существенных изменений широко используется и в наши дни.

Переход от медленных к скорым фильтрам позволил сократить в 40–60 раз площади очистных сооружений за счет увеличения скорости фильтрования. На медленных фильтрах расчетная скорость составляет только 0,1–0,3 м/ч, а на скорых – от 6 до 12 м/ч.

Основные данные по наиболее распространенным типам скорых фильтров Безнапорные с Безнапорные Напорные Скорый безнапорный фильтр (рис. 5.1) представляет собой резервуар, загруженный слоями песка и гравия, крупность которых возрастает сверху вниз. Верхний слой толщиной 0,7 м называется фильтрующим слоем и состоит из чистого кварцевого песка с диаметрами зерен 0,5–1,2 мм. Вода из отстойника поступает по трубе 1. Высота слоя воды над поверхностью загрузки должна быть не менее 2 м. Фильтрующий слой песка лежит на поддерживающих слоях крупного песка и гравия, назначение которых предотвратить вымывание мелкого песка и способствовать более равномерному распределению воды по площади фильтра.

Поддерживающие гравийные слои соприкасаются с распределительной трубчатой системой 2, собирающей профильтрованную воду, которая по трубопроводу 3 отводится в резервуар чистой воды.

1 – подвод фильтруемой воды; 2 – дренажная система; 3 – трубопровод фильтрованной воды;

4 – выпуск промывной воды; 5 – желоба для распределения фильтруемой воды и для отвода промывной; 6 – трубопровод для подвода промывной воды; 7 – отводящий канал;

В процессе фильтрования происходит засорение зернистой загрузки и увеличивается потеря напора на фильтре. Когда эта потеря достигает предельно допустимой величины (не более 2,6–3 м вод. ст.), фильтр выключают и восстанавливают фильтрующую способность загрузки, промывая ее в восходящем потоке воды. Для этого по трубопроводу 6 подводят промывную воду, под действием которой песчаная загрузка фильтра увеличивается в объеме; плотность загрузки уменьшается, вследствие чего уровень песка поднимается выше обычного своего положения. Это явление носит название «расширения» песка, которое выражается в процентах к нормальному объему песчаной загрузки. Величина относительного расширения колеблется от 25 до 50 %, обратно пропорционально крупности песка и температуре воды и прямо пропорционально интенсивности промывки. Продолжительность промывки не превышает 5–7 мин.

Для отвода загрязненной воды, получающейся при промывке скорых фильтров, служат бетонные желоба 5 длиной не более 5–5,3 м, размещаемые параллельно друг другу на расстоянии между осями 2,2 м.

Высота кромки желоба над поверхностью песка составляет обычно 0,6–0,7 м, что обеспечивает вынос загрязнений с водой и предотвращает вовлечение в желоб песчаной загрузки фильтра.

Лоткам желобов придается продольный уклон i = 0,01 к сборному каналу.

Загрязненная вода поступает в боковой карман фильтра, откуда по трубе 4 сбрасывается в отводящий канал 7.

Очень важной деталью скорых безнапорных фильтров является распределительная система (дренаж), от которой зависит равномерность распределения промывной воды по площади фильтра и сбора фильтрованной воды с его площади. В связи с этими условиями распределительная система должна обладать механической прочностью, способной выдержать внешнюю нагрузку от веса воды, песка и гравия и внутреннюю нагрузку от давления промывной воды.

Распределительная система скорого безнапорного фильтра применяется с горизонтальной компенсацией или в виде трубчатого дренажа, располагаемого в загрузке фильтра (рис. 5.2). В такой системе вода, выходящая из отверстий, может двигаться не только вертикально вверх, но и по горизонтальному направлению, компенсируя неравномерность расхода воды через отдельные отверстия распределительных труб. Отверстия расположены в два ряда в шахматном порядке и направлены вниз под углом 45 к вертикальной оси трубы.

Рис. 5.2. Распределительная трубчатая система большого сопротивления:

1 – коллектор; 2 – фильтрующий слой; 3 – поддерживающие слои; 4 – ответвления над Обычно такая система располагается в междудонном пространстве фильтра (в поддоне), а фильтрующая загрузка размещается над верхним решетчатым днищем, которое устраивается из железобетонных брусков.

Скорые фильтры в процессе эксплуатации необходимо периодически (один – два раза в сутки) промывать восходящим потоком чистой (профильтрованной) воды, т. е. в направлении снизу вверх.

Интенсивность промывки должна приниматься от 12 до 18 л/сек на 1 м поверхности фильтра.

Вода для промывки подается из напорного бака насосом. Необходимый напор насоса или высоту расположения бака определяют гидравлическим расчетом с учетом потерь напора в фильтрах и коммуникациях.

Скорые безнапорные фильтры применяются для полного осветления воды с коагулированной взвесью.

Безнапорные скорые фильтры делятся на фильтры с зернистой загрузкой, с двухслойной загрузкой и двухпоточные. Расчет всех этих фильтров производится аналогично.

Скорый напорный фильтр (рис. 5.3) применяют при частичном осветлении воды, используемой для технических целей, при мутности исходной воды до 300 мг/л.

Напорный фильтр представляет собой закрытый цилиндрический стальной резервуар (вертикальный или горизонтальный), рассчитанный на внутреннее давление до 6 атм. В ряде случаев это позволяет подавать профильтрованную воду в разводящую сеть труб с необходимым напором.

Продолжительность цикла фильтрования в напорном фильтре обусловливается предельной величиной потери напора в фильтрующей загрузке и дренаже до 15 м вод. ст.

промышленностью пяти типоразмеров (диаметром округленно: 1; 1,5; 2; 2, и 3 м2) с высотой загрузки 1,2 м.

Дренаж (рис. 5.4) представляет собой коллектор, проходящий по оси поперечного сечения фильтра, с ответвлениями через 250–350 мм.

В напорных фильтрах применяются специальные дренажные колпачки, через щели которых проходит вода, но не пропускаются в фильтрат зерна песчаной загрузки.

Скорые напорные фильтры применяются для частичного осветления воды или для полного осветления воды с крупной взвесью.

Напорные горизонтальные фильтры и напорные вертикальные фильтры рассчитываются аналогично. Меняются только высота и диаметр фильтра.

Цель работы: рассчитать два типа скорых фильтров и обосновать выбор того или иного фильтра для его установки на очистных сооружениях.

Определение размеров безнапорного фильтра Общая площадь скорого безнапорного фильтра:

где Q – полезная производительность станции, м3/сут;

Vн – расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, м3/ч;

Тр – продолжительность работы водоочистного комплекса в течение суток, ч; принимается Тр = 24 ч;

qпр – интенсивность промывки, л/(с·м2);

nпр – число промывок одного фильтра в сутки при нормальном режиме эксплуатации;

t1 – продолжительность промывки, ч;

t2 – время простоя фильтра в связи с промывкой, ч;

Количество фильтров:

Скорость фильтрования при форсированном режиме:

где Vф – скорость фильтрования при форсированном режиме, м3/ч; она не должна превышать Vф = 8 м3/ч;

N1 – число фильтров, находящихся в ремонте; принимается N1 = 1.

Площадь одного скорого безнапорного фильтра:

Расчет распределительной системы безнапорного фильтра равномерного распределения промывной воды по площади фильтра, так и для сбора профильтрованной воды. Принимаем конструкцию скорого фильтра с боковым каналом. Канал по высоте разделен на 2 части: в верхнюю подается обрабатываемая вода и собирается промывная вода, в нижнюю собирается фильтрат и подается вода на промывку. Размеры фильтра в плане LБ ВБ, м.

В фильтрах принята дренажно-распределительная система, состоящая из дырчатых труб, отходящих от канала у дна фильтра в толще поддерживающих слоев.

Расход промывной воды на один фильтр:

Количество дырчатых труб:

где lтр – расстояние между дырчатыми трубами, м.

Расход промывной воды по одной дырчатой трубе:

Общая площадь отверстий дырчатых труб принята равной 0,4 % от площади фильтра и составляет:

Общее количество отверстий в фильтре:

где dотв – диаметр отверстий, м.

На одной дырчатой трубе размещено отверстий:

Количество отверстий в одном ряду:

Расстояния между отверстиями, находящимися в одном ряду:

Общая площадь скорого напорного фильтра:

где Q – полезная производительность фильтра, м3/сут;

Тр – продолжительность работы станции в течение суток, ч; Тр = 24 ч;

Vр.н – расчетная скорость фильтрования, м/ч;

nпр – число промывок всех фильтров за сутки;

w1 – интенсивность первоначального взрыхления фильтрующей загрузки, л/(с·м2);

t1 – продолжительность первоначального взрыхления фильтрующей загрузки, ч;

w2 – интенсивность подачи воды, л/(с·м2);

t2 – продолжительность водо-воздушной промывки, ч;

w3 – интенсивность отмывки, л/(с·м2);

t3 – продолжительность отмывки, ч;

t4 – продолжительность простоя фильтра из-за промывки, ч.

Число напорных фильтров:

где F'Н – площадь одного фильтра, м2; принимается F'Н = 7,1 м2.

Расчет распределительной системы напорного фильтра Общий расход промывной воды на один фильтр:

Суммарная площадь щелей в дренажных колпачках:

где dкол – диаметр стального коллектора распределительной системы напорного фильтра, м.

Общее число колпачков на ответвлениях распределительной системы:

где fщ – площадь щелей на каждом колпачке, м2.

С каждой стороны коллектора (рис. 5.4) размещается по девять ответвлений в виде горизонтальных стальных труб, привариваемых к коллектору под прямым углом на расстоянии 0,333 м (между осями труб). Так как фильтр имеет в плане круглое сечение, то ответвления будут разной длины:

l1=l9, l2=l8, l3=l7, l4=l6, l5.

Суммарная длина всех ответвлений распределительной системы фильтра:

Среднее расстояние между дренажными колпачками:

Расход промывной воды на один колпачок:

Скорость прохода промывной воды через щели колпачка:

Рассчитать два типа фильтров по следующим исходным данным:

Исходные данные для расчета скорого безнапорного фильтра с зернистой Параметр Исходные данные для расчета скорого напорного фильтра Параметр По получившимся данным сравнить различные типы фильтров по общей площади фильтрования, по количеству необходимых фильтров, по их размерам.

Сделать соответствующие выводы.

Для чего служат скорые фильтры?

Какой принцип действия скорого безнапорного фильтра?

Что представляет собой напорный скорый фильтр?

В чем отличие между медленными и скорыми фильтрами?

6. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД. РАСЧЕТ

ГИДРОЦИКЛОНОВ

Сточные воды – это воды, загрязнённые бытовыми отбросами и производственными отходами и удаляемые с территорий населённых мест и промышленных предприятий системами канализации. К сточным водам относят также воды, образующиеся в результате выпадения атмосферных осадков в пределах территорий населённых пунктов и промышленных объектов. Содержащиеся в сточных водах органические вещества, попадая в значительных количествах в водоёмы или скапливаясь в почве, могут быстро загнивать и ухудшать санитарное состояние водоёмов и атмосферы, способствуя распространению различных заболеваний. Поэтому вопросы очистки, обезвреживания и утилизации сточных вод являются неотъемлемой частью проблемы охраны природы, оздоровления окружающей человека среды и обеспечения санитарного благоустройства городов и других населённых мест.

Для механической очистки сточных вод применяют гидроциклоны.

Гидроциклон – это аппарат для разделения взвешенных веществ во вращающейся в нем жидкости на две фракции по крупности, форме или плотности, для удаления твердых веществ из жидкости (осветление жидкости).

По гидравлическим условиям работы различают два основных вида гидроциклонов: напорные и открытые (низконапорные). Напорные гидроциклоны применяются для выделения из сточных вод грубодисперсных оседающих примесей, открытые гидроциклоны – для выделения из сточных вод не только оседающих, но и всплывающих веществ. Разделение взвешенных частиц происходит под действием центробежных сил.

Напорный гидроциклон представляет собой металлический аппарат конической формы (рис. 6.1) для выделения взвешенных веществ из жидкости под действием центробежных сил, возникающих вследствие тангенциального впуска ее в аппарат.

Сточная вода подается под давлением под крышку гидроциклона по трубе, присоединенной тангенциально к цилиндрической части. Песок и шлам отводят через нижнее отверстие, а осветленную воду – через верхний сливной патрубок.

Dhc – диаметр цилиндрической части, den – диаметр питающего патрубка, dex – диаметр сливного патрубка, dшл – диаметр шламового патрубка, Нц – высота цилиндрической части, Нк – глубина погружения сливного патрубка, – угол конусности конической части Под влиянием центробежной силы, создаваемой водой, поступающей через трубу, расположенную касательно к корпусу циклона, твердые частицы отбрасываются к стенкам гидроциклона, а затем опускаются к нижнему отверстию. В гидроциклоне возникают два основных винтовых потока:

внешний, направленный к вершине конуса, и внутренний, направленный в противоположную сторону. По оси гидроциклона образуется воздушный столб.

Благодаря тому, что центробежная сила значительно превосходит силу тяжести, гидроциклоны могут работать в вертикальном, наклонном и горизонтальном направлениях. Вода может подаваться в гидроциклон и отводиться из него через один или несколько патрубков.

гидроциклоне зависит от его геометрических размеров и качества разделяемых взвешенных веществ. Так, с уменьшением диаметра гидроциклона эффективность очистки воды увеличивается. Вместе с тем гидроциклоны малых диаметров имеют незначительную пропускную способность, поэтому для обработки одного и того же объема воды требуется большее их число.



Pages:   || 2 |
 
Похожие работы:

«Министерство образования и науки Российской Федерации А.В. Кибардин ЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИ: АУТЕНТИФИКАЦИЯ И РАЗГРАНИЧЕНИЕ ДОСТУПА Электронное текстовое издание Подготовлено кафедрой вычислительной техники Научный редактор: проф., д-р техн. наук С.Л. Гольдштейн Методические указания к лабораторным и самостоятельным работам по дисциплинам Защита информации и Информационная безопасность и защита информации для студентов всех форм обучения всех специальностей и слушателей курсов повышения квалификации....»

«Министерство образования и науки Российской Федерации ФГАОУ ВПО УрФУ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина А. А. Дурнаков, Н. А. Дядьков АРХИТЕКТУРА И СИСТЕМА КОМАНД ЦИФРОВЫХ СИГНАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОРОВ СЕМЕЙСТВА ADSP - 21XX Учебное электронное текстовое издание Подготовлено кафедрой Радиоэлектроника информационных систем Научный редактор доц., канд. техн. наук В. А. Добряк Методические указания к лабораторной работе по курсу Электроника и схемотехника для студентов всех форм обучения...»

«Федеральное агентство по образованию Уральский государственный технический университет – УПИ А.В. Кибардин МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КРИПТОГРАФИИ Учебное текстовое электронное издание Подготовлено кафедрой вычислительной техники Научный редактор: проф., д-р т. наук С.Л. Гольдштейн Методические указания к лабораторным и самостоятельным работам по курсам Методы и средства защиты компьютерной информации, Информационная безопасность и Информатика. Изданы в соответствии с рабочей программой дисциплины...»

«Перечень электронных образовательных ресурсов, содержащихся в фонде библиотеки Университета Название № электронного Автор/Авторский Год Краткая аннотация электронного образовательного ресурса п/п образовательного коллектив издания ресурса Цель изучения дисциплины Экологическое право – дать студентам знания о предмете и системе экологического права, об объектах экологических отношений, о становлении и основных этапах развития Экологическое право и экологического права, о нормах экологического...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭКОНОМИКИ И ФИНАНСОВ КАФЕДРА БЕЗОПАСНОСТИ И ЗАЩИТЫ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ РЕГИОНАЛЬНАЯ И НАЦИОНАЛЬНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ (ДЛЯ СТУДЕНТОВ, ОБУЧАЮЩИХСЯ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ РЕГИОНОВЕДЕНИЕ) ИЗДАТЕЛЬСТВО САНКТ-ПЕТЕРБУРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

«Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования АКАДЕМИЯ СЛЕДСТВЕННОГО КОМИТЕТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ УТВЕРЖДАЮ И.о. ректора федерального государственного казенного образовательного учреждения высшего образования Академия Следственного комитета Российской Федерации генерал – майор юстиции А.М. Багмет 2014 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Основы геополитики по направлению подготовки (специальности) 030901 Правовое обеспечение национальной безопасности...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Амурский государственный университет Кафедра безопасности жизнедеятельности УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ ЭКОЛОГИЯ Основной образовательной программы по специальностям: 230102.65 Автоматизированные системы обработки информации и управления, 230201.65 Информационные системы и технологии. Благовещенск 2012 УМКД разработан кандидатом...»

«Федеральное агентство по образованию Уральский государственный технический университет – УПИ Э.Г. Миронов ПРИБОРЫ НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ Методические указания к лабораторной работе №1а Учебное электронное текстовое издание Подготовлено кафедрой автоматики и информационных технологий Научный редактор: доц., канд. техн. наук Н.П. Бессонов Методические указания к лабораторной работе №1А для студентов всех форм специальностей: 230101 – Вычислительные машины, комплексы, системы и сети; 230102 –...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Иркутский государственный технический университет БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ Программа и методические указания к выполнению контрольной работы студентами заочной формы обучения Иркутск 2011 Рецензент: канд.техн.наук, профессор кафедры Управления промышленными предприятиями Иркутского государственного технического университета Конюхов В.Ю. Груничев Н.С., Захаров С.В., Голодкова А.В., Карасев С.В. Безопасность жизнедеятельности: Метод....»

«Министерство сельского хозяйства РФ Колледж Агробизнеса Забайкальского аграрного института-филиала ФГБОУ ВПО Иркутская государственная сельскохозяйственная академия Методические указания и контрольные задания по дисциплине Безопасность жизнедеятельности для студентов всех специальностей заочной формы обучения Составитель: преподаватель социально – экономических и гуманитарных дисциплин Бутина Наталья Александровна Чита 2013 РЕЦЕНЗИЯ на методические указания и контрольные задания по дисциплине...»

«Разработаны и внесены Научно-техническим Утверждены постановлением управлением Госгортехнадзора России и ГУП Госгортехнадзора России от 10.07.01 НТЦ Промышленная безопасность при участии N 30 отраслевых управлений Госгортехнадзора России Срок введения в действие с 1 октября 2001 г. Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов*1 _ *1 Указанный документ, согласно письму Минюста России от 20.08.01 № 07/8411-ЮД, в государственной регистрации не нуждается,...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный нефтяной технический университет Кафедра Промышленная безопасность и охрана труда Учебно-методическое пособие к выполнению раздела дипломного проекта (работы) Безопасность и экологичность проекта Уфа 2011 2 В методическом пособии изложены основные требования к содержанию и оформлению раздела выпускного квалификационного проекта (работы,...»

«Предисловие 1. Методические указания по отбору проб пищевой продукции животного и растительного происхождения, кормов, кормовых добавок с целью лабораторного контроля их качества и безопасности (МУ) разработаны Федеральным государственным учреждением Центральная научно-методическая ветеринарная лаборатория (Калмыков М.В., Белоусов В.И., Сысоева М.М, Якушева Г.М); при взаимодействии с Управлением ветеринарного надзора Федеральной службы по ветеринарному и фитосанитарному надзору. 2. Методические...»

«КАЗАНСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙУНИВЕРСИТЕТ ИНСТИТУТ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ, СПОРТА И ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ МЕДИЦИНЫ ЛАБОРАТОРНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО КУРСУ БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ Учебно-методическое пособие Казань 2012 Печатается по решению кафедры безопасности жизнедеятельности Института физической культуры, спорта и восстановительной медицины Казанского (Приволжского) федерального университета Авторы-составители: Ситдикова А.А. – кандидат биологических наук, старший преподаватель Святова Н.В. –...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Амурский государственный университет Кафедра безопасности жизнедеятельности УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ ЭКОЛОГИЯ Основной образовательной программы по направлениям: 230100.62 Информатика и вычислительная техника, 230400.62 Информационные системы и технологии. Благовещенск 2012 УМКД разработан кандидатом биологических наук,...»

«Федеральное агентство по образованию РФ Амурский государственный университет УТВЕРЖДАЮ Проректор по УНР Е.С. Астапова подпись, И.О.Ф _ 200г. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО ДИСЦИПЛИНАМ: МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ для специальности: 220301 – Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям); МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ МАТЕРИАЛОВ для специальности: 280101 – Безопасность жизнедеятельности в техносфере; ОСНОВЫ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ. СПЕЦ. ПРАКТИКУМ ПО ОСНОВАМ...»

«ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ И МОЛНИЕЗАЩИТА ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ Омск 2008 Федеральное агентство по образованию Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ) Кафедра Безопасности жизнедеятельности ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ И МОЛНИЕЗАЩИТА ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ Методические указания к выполнению лабораторной работы №4 по курсу Безопасность жизнедеятельности Составители: Е.А.Бедрина, В.Л.Пушкарев Омск Издательство СибАДИ 2008 УДК 621.311: 699. ББК 31. Рецензент д-р. техн. наук, профессор кафедры...»

«Методические указания к изучению дисциплины ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ Часть 1. ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРОВ. ВВЕДЕНИЕ. Вводный раздел первой части курса посвящен рассмотрению основных вопросов, связанных с синтезом полимеров. Для студентов с базовым химическим образованием эти положения служат повторению и закреплению материала, который в определенной мере ранее входил в прочитанный общий курс Высокомолекулярные соединения. Этот материал нужно...»

«РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ ОТРАСЛИ СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ Методические указания по поверке тестера HP T7580A ProBER2 (фирма Hewlett-Packard) РД 45.125-99 1 Область применения Настоящий руководящий документ отрасли устанавливает порядок поверки тестера HP E7580A ProBER2 Требования руководящего документа обязательны для выполнения специалистами метрологической службы отрасли, занимающихся поверкой данного типа средств измерений Настоящий руководящий документ разработан с учетом положений...»

«База нормативной документации: www.complexdoc.ru МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ И ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ПРОБЛЕМ 2.6.1. Ионизирующее излучение, радиационная безопасность ОБЪЕМНАЯ АКТИВНОСТЬ РАДИОНУКЛИДОВ В ВОЗДУХЕ НА РАБОЧИХ МЕСТАХ. ТРЕБОВАНИЯ К ОПРЕДЕЛЕНИЮ ВЕЛИЧИНЫ СРЕДНЕГОДОВОЙ АКТИВНОСТИ Методические указания МУ 2.6.1.44-2002 Содержание Введение 1. Область применения 2. Нормативные...»






 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.