Расчет реактора-смесителя

В реакторах происходит завершение химической реакции нейтрализации. В проекте принимается проточный реактор-смеситель. Время контакта очищаемых сточных вод с раствором реагента принимается равным t_р = 30 мин.

Необходимый объем реактора-смесителя , м³, определяется по формуле

 

где – суточный объем производственных сточных вод и реагента, ;

q_р – расход реагента, м³/сут; q_р = 20,85 т/сут ;

t- время контакта сточных вод с реагентом, t=30 мин;

Т – время работы очистной станции, равное 16 ч.

С учётом того, что плотность извести γ = 1,0 т/м³, расход реагента составляет 20,85/1,0 = 20,85м³/сут, тогда

Тогда

 

Реакторы-смесители принимаются не менее 2 и оба рабочие. Принимаем круглые в плане реакторы-смесители с соотношением высоты слоя реагента к диаметру смесителя 1:1. Высота борта над уровнем воды равна 0,4 м.

Принимаем 2 рабочих реактора-смесителя. Тогда определим объём одной секции реактора , м³, по формуле

 

Диаметр одной секции реактора-смесителя , м, определяется по формуле

 

Принимаем диаметр равным 4,4 м. Тогда высота слоя воды равна 4,4 м. А общая высота смесителя: 4,4 + 0,4 = 4,8 м.

Для поддержания частиц извести во взвешенном состоянии предусматривается перемешивание сжатым воздухом с помощью барботеров.

Расход воздуха , м³/ч, определяется по формуле

 

где – количество реакторов-смесителей, равное 2;

– интенсивность подачи воздуха для предотвращения выпадения в осадок примесей Принимаем

– площадь реактора-смесителя, м², определяется по формуле 3.42.

Площадь реактора-смесителя , м², определяется по формуле

 

Тогда суммарный расход воздуха на 2 реактора-смесителя составит

 

 

 

Расчет отстойника

 

В технологической схеме нейтрализации сточных вод отстойники предназначены для осветления обработанных сточных вод. В проекте предусматриваются горизонтальные отстойники.

Длина проточной части отстойника , м, определяется по формуле

 

 

где скорость движения воды в отстойнике,

– рабочая глубина проточной части,

– гидравлическая крупность примесей, для производственных сточных вод, обрабатываемых известью принимаем

– турбулентная составляющая, принимаемая в зависимости от скорости потока в отстойнике, при турбулентная составляющая

 

С учетом установки полупогружных стенок в начале и в конце отстойника к длине прибавляется

 

 

Ширина отстойника , м, определяется по формуле

 

 

где – общий суммарный расход производственных сточных вод и реагента, м³/с,

скорость движения воды в отстойнике,

рабочая глубина проточной части,

 

 

Количество секций в отстойнике , ширина одной секции должна быть кратна 20 см, соответственно принимаем

Ширина одной секции , м, определяется по формуле

 

 

Фактическая скорость движения воды в отстойнике , м/с, определяется по формуле

 

 

Днище выполняется с уклоном i=0,005 к приямку для сбора осадка.

Продолжительность отстаивания , ч, определяется по формуле

 

 

 

Количество сухого вещества осадка, образующегося при нейтрализации 1м³ производственных сточных вод, содержащих H₂SO₄, , кг/м³, определяется по формуле

 

 

где А – содержание активного СаО в товарной извести, %; А = 50%;

А₁ – количество СаО, кг/м³, необходимое для осаждения металлов, определяется по формуле 3.50;

А₂ – количество СаО, кг/м³, необходимое для нейтрализации свободной H₂SO₄, определяется по формуле 3.51;

А₃ – количество образующихся гидроксидов металлов, кг/м³, определяется по формуле 3.52;

Е₁ – количество СаSO₄, кг/м³, образующегося при осаждении металлов, определяется по формуле 3.53;

Е₂ – количество СаSO₄, кг/м³, образующегося при нейтрализации свободной H₂SO₄, определяется по формуле 3.54.

 

 

Параметры А₁, А₂, А₃, Е₁, Е₂ определяются исходя из стехиометрических коэффициентов по уравнениям реакции:

CaO + H₂O ® Ca(OH)₂

H₂SO₄ + Ca(OH)₂ ® CaSO₄↓ + 2H₂O

FeSO₄ + Ca(OH)₂ ® CaSO₄↓ + Fe(OH)₂

Fe(OH)₂ + OH^- ® Fe(OH)₃↓

 

Количество СаО , кг/м³, необходимое для осаждения металлов, определяется по формуле

где молекулярный вес Fe, равный 56;

молекулярный вес CaO, равный 56;

концентрация ионов железа в обрабатываемой воде, по заданию

Количество СаО , кг/м³, необходимое для нейтрализации свободной H₂SO₄, определяется по формуле

 

где молекулярный вес H₂SO₄, равный 98;

молекулярный вес CaO, равный 56;

концентрация в обрабатываемой воде, по заданию

 

Количество образующихся гидроксидов металлов , кг/м³, определяется по формуле

где молекулярный вес Fe(OH)₂, равный 90;

молекулярный вес Fe, равный 56;

концентрация ионов железа в обрабатываемой воде, по заданию

Количество СаSO₄ , кг/м³, образующегося при осаждении металлов, определяется по формуле

 

где молекулярный вес Fe, равный 56;

молекулярный вес CaSO₄, равный 136;

концентрация ионов железа в обрабатываемой воде, по заданию

Количество СаSO₄ , кг/м³, образующегося при нейтрализации свободной H₂SO₄, определяется по формуле

 

где молекулярный вес H₂SO₄, равный 98;

молекулярный вес CaSO₄, равный 136;

концентрация в обрабатываемой воде, по заданию

 

Так как то считается по формуле

 

Объем осадка, поступающего с 1м³ производственных сточных вод , %, определяется по формуле

 

где Р­_ос – влажность осадка, равная 93÷95 %; принимаем Р­_ос = 95%.

 

 

Общий объем осадка, поступающего за сутки работы станции , м³/сут, определяется по формуле

 

 

где – общий суммарный расход производственных сточных вод и реагента, м³/с,

 

 

Объем иловой части отстойника , м³, определяется по формуле

 

 

где Э – эффективность осветления сточной воды в отстойнике, 0,6-0,7, принимаем Э = 60%;

n_у – периодичность удаления осадка в смену, n_у = 2;

n_см – число смен работы станции в сутки, n_см = 2.

 

 

Определяем полную высоту отстойника , м, по формуле

 

 

где h_борт – высота борта отстойника над уровнем воды, h_борт = 0,3м;

h – рабочая глубина отстойника, h = 2 м;

h_ос – высота осадочной части, h_ос = h_{скребка}+0,1= 0,5 м;

h_{скребка}– высота скребка, h_{скребка}=0,4 м;

h_зап – высота нейтрального слоя жидкости, h_зап = 0,2 м.

 

 

Рисунок 3.4 - Схема приямка

Длина приямка для сбора осадка , м, определяется по формуле

 

 

 

Ширина приямка поверху , м, определяется по формуле

 

 

 

Исходя из объема усеченной пирамиды, находим объем приямка, м³, из формулы

 

где площадь приямка поверху, м², определяется по формуле 3.63;

площадь днища поверху, м², определяется по формуле 3.64.

 

Площадь приямка поверху , м², определяется по формуле

 

 

Угол наклона стенок приямка составляет . Глубину приямка принимаем равной h_пр = 1м.

Площадь днища поверху , м², определяется по формуле

 

 

где длина днища приямка, м, определяется по формуле 3.65;

ширина днища приямка, м, определяется по формуле 3.66.

 

Длина днища приямка , м, определяется по формуле

 

 

Ширина днища приямка , м, определяется по формуле

 

Тогда

 

В итоге получим

 

- принимаем глубину приямка 1 м.

Размеры отстойника в плане B×L_общ=4,8×43 м.

Размеры здания очистных сооружений для очистки производственных сточных вод принимаем равными 20×50 м.