Очистка атмосферного воздуха и сточных вод на компрессорной станции

 

 

 

4. Расчетная часть

4.1. Расчет флотатора

Определим габариты флотатора. Данные для расчета представлены в таблице 11.

Таблица 11 – Исходные данные для расчета флотатора

Название параметра	Ед. изм.	Значение
Производительность по воде, Q	м3/ч	9,2
Рецикл по воде, R	м3/ м3	0,4
Температура воды, t	0С	11
Плотность твердых частиц, rтв	кг/м3	1900
Концентрация твердых  частиц перед флотатором, С¢тв	мг/л	63,0
Концентрация твердых  частиц после флотатора, С¢¢тв	мг/л	5,0
Рабочее давление воды, Рр	атм.	5
Коэффициент, учитывающий  степень недостижения равновесия, f	-	0,8
Среднее атмосферное давление, Р	мм.рт.ст.	750
Диаметр пузырей воздуха  во флотаторе, dп	мкм	150
Вязкость среды, mж	Па ×с	1,44
Плотность жидкости, rж	кг/м3	1000

 

Расчет

 

1. Рассчитаем равновесную  концентрацию воздуха в воде  по закону Генри:

,

где Р – среднее атмосферное давление, мм. рт. ст.;

Е – коэффициент Генри  для воздуха, растворенного в  воде.

При температуре 11⁰С Е = 45,22 ×10⁶ .

 см³/л.

2. Объем воды в рецикле  определим по формуле:

,

где R – рецикл по воде, м³/м³;

Q – производительность по воде, м³/ч.

м³/ч.

3. Объем воздуха, необходимого  для насыщения воды рецикла  газом найдем из выражения:

,

где f – коэффициент, учитывающий степень недостижения равновесия;

Р_р - рабочее давление воды, атм.

м³/ч.

4. Концентрация воздуха  в воде равна:

,

 м³/м³.

5. Найдем общий объем  воды во флотаторе:

,

м³/ч.

6. Концентрацию твердых  частиц в воде С_тв определим по формулам:

,

где q_тв – содержание твердых частиц в объеме воды, поступающей во флотатор, м³/ч;

С¢_тв – концентрация твердых частиц перед флотатором, мг/л;

r_тв – плотность твердых частиц, кг/м³.

м³/ч.

,

м³/м³.

7. Скорость всплытия пузыря, задаваясь радиусом пузыря r_п = 75 × 10^-6 м, вычислим по уравнению:

,

где g – ускорение свободного падения, м/с²;

m_ж – динамическая вязкость среды, Па × с;

r_ж – плотность жидкости, кг/м³.

,

м/ч.

8. Определим время прибытия  пузыря во флотационной камере, приняв в соответствии со справочными  данными ее высоту Н_к = 1,5 м.

,

ч.

 

9. Найдем диаметр флотационной  камеры:

,

м.

10. Площадь флотационной  камеры равна:

,

м².

11. Определим диаметр флотатора,  приняв высоту отстойной зоны              Н_о = 1,5 м, таким образом высота флотатора Н_ф составит 3 м.

,

где U_о –скорость течения в отстойной зоне. Принимается 4,7 м/ч.

м.

12. Площадь флотатора равна:

,

м².

13. Определим количество  пены, образующееся при флотации:

,

м³/ч.

14. Определим диаметр трубы  для отведения пены, приняв скорость  отведения пены w_п = 0,1 м/с.

,

м.

15. Найдем количество осадка, выпадающего в сутки:

,

где С¢¢_тв – концентрация твердых частиц после флотатора, мг/л.

кг.

16. Рассчитаем ороситель  для подачи воды.

16.1. Определим диаметр  трубы:

,

м.

16.2. Примем диаметр отверстия  на трубе d_отв = 0,008 м и найдем площадь одного отверстия:

,

 м².

16.3. Площадь всех отверстий  на трубе равна:

,

м².

16.4. Определим число отверстий  на трубе:

,

 

.

16.5. Приняв длину оросительной  трубы L = 0,8 м, найдем шаг между отверстиями:

,

м.

Вывод: были рассчитаны габариты флотатора. Диаметр флотатора – 5 м. Площадь флотатора – 19,63 м².

4.2. Расчет нефтеловушки

Название параметра	Ед.изм.	Значение
Суточная производительность по воде, Q	м3/сут	220
Часовая производительность по воде, qmax	м3/ч	9,2
Содержание нефтепродуктов в воде, Аеп	мг/л	120
Содержание нефтепродуктов в осветленной воде, Аex	мг/л	50
Динамический коэффициент  вязкости сточных вод, μ	Пас	0,0055
Объемная масса нефтепродуктов, γн	т/м3	0,81
Крупность всплывающих частиц, d	м	0,002
Глубина отстаиваемого слоя, Hset	м	2
Число секций, n	-	2
Ширина секции, В	м	6

 

Расчет

1. Рассчитываем высоту  нефтеловушки:

 

где H1 – высота борта над  слоем воды, равная 0,3–0,5 м; H2 – высота зоны осадка, равная 0,3 м; H3 – высота слоя всплывших нефтепродуктов, равная 0,1 м.

 

2. Рассчитываем гидравлическую  крупность частиц нефти:

 

где – объемные массы воды и нефти, т/м³.

 

3. Находим продолжительность  всплывания нефтяных частиц:

 

где υ – скорость движения воды в нефтеловушке, 5 мм/с.

 

4. Определяем длину отстойной  части нефтеловушки:

 

где a – коэффициент, учитывающий  турбулентность потока воды, 1,5.

 

5. Находим продолжительность  отстаивания:

,

.

6. Определяем количество  осадка, выделяемого при отстаивании:

 

где Q – суточный расход сточных  вод, м3/сут; С – концентрация механических примесей в сточной воде, 16000 мг/л; Э – эффект задержания осаждающихся примесей, 70%; влажность осадка, 95%; объемная масса частиц осадка, 2,65 т/м3.

 

7. Определяем количество  задержанных нефтепродуктов:

 

где  объемная масса обводненных нефтепродуктов, 0,95 т/м³.

 

Вывод: были рассчитаны габариты нефтеловушки. Высота – 3 м, ширина – 6 м, длина – 20 м.