ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГОПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Камская государственная инженерно-экономическая академия
Кафедра «Химии и Экологии»
Курсовой проект
По дисциплине «Техника защиты окружающей среды»
На тему "Расчет и проектирование установки по очисткесточных вод для предприятия целлюлозно-бумажной промышленности"
Выполнила:
Проверил: Доцент
Мифтахов М.Н.
Набережные Челны
2009г.
Содержание
Введение
1. Производство бумаги
1.1 Общая характеристика целлюлозно-бумажной промышленности
1.2 Характеристика продукции и сырья
1.3 Общая технологическая схема производства бумаги
2. Характеристика общих методов очистки сточных вод
2.1 Механическая очистка сточных вод
2.2 Физико-химические методы очистки сточных вод
2.3 Химическая очистка
2.4 Биологическая очистка
3. Общая характеристика гидроциклонов
3.1 Напорные гидроциклоны
3.2 Безнапорный гидроциклон
3.3 Открытые гидроциклоны
4. Расчет открытого гидроциклона без внутренних вставок
Заключение
Список использованной литературы
Введение
20-е столетие характеризуется интенсивным ростом населенияЗемли, развитием урбанизации. Появились города-гиганты с населением более 10-тимлн. человек. Развитие промышленности, транспорта, энергетики, индустриализациясельского хозяйства привели к тому, что антропогенное воздействие на окружающуюсреду приняло глобальный характер.
Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификациясельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель,улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняетпроблемы обеспечения водой.
Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают. Ежегодныйрасход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500 км3.При этом 70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве. Многоводы потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная ицветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому увеличениюпотребности в воде. Значительное кол-во воды расходуется для потребностейотрасли животноводства, а также на бытовые потребности населения. Большая частьводы после ее использования для хозяйственно-бытовых нужд возвращается в реки ввиде сточных вод. Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой.Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в водезаставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для решенияэтой проблемы.
На современном этапе определяются такие направлениярационального использования водных ресурсов: более полное использование ирасширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новыхтехнологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов исвести к минимуму потребление свежей воды, совершенствование методов очистки сточныхвод. Моя работа посвящена расчету и проектированию установки очистки сточныхвод на предприятии целлюлозно-бумажной промышленности. В ней будут рассмотреныосновные методы очистки сточных вод.
1. Производство бумаги1.1 Общая характеристика целлюлозно-бумажнойпромышленности
Целлюлозно-бумажная промышленность — наиболеесложная отрасль лесного комплекса, связанная с механической обработкой ихимической переработкой древесины. Она включает производство целлюлозы, бумаги,картона и изделий из них. Эта отрасль отличается:
Высокой материалоёмкостью: для получения 1 т целлюлозынеобходимо в среднем 5-6 куб. древесины;
Большой водоёмкостью: на 1 т целлюлозы расходуется в среднем350 куб. м. воды;
Значительной энергоёмкостью: 1 т продукции требует в среднем2000 кВт/ч;
Следовательно, предприятия ЦБП ориентируются на лесныересурсы вблизи крупных водных источников. В основном они размещаются наевропейской части страны.1.2 Характеристика продукции и сырья
Бумага — листовой материал, состоящий в основном израстительных волокон, соответствующим образом обработанных и соединенных втонкий лист, в котором волокна связаны междусобой поверхностными силамисцепления. Помимо растительных волокон в последнее время при выработкеспециальных видов бумаги все чаще применяют волокна как синтетическиеорганического происхождения, так и минеральные (асбестовые, стеклянные и др.). Крайнередко используют волокна шерсти. Кроме того, в бумаге могут содержатьсяпроклеивающие вещества, минеральные наполнители и красители.
Свойства бумаги легче всего поддаются объяснению, еслиисходить из того, что бумага является упругопластическим капиллярно-пористымколлоидным материалом.
Происхождение термина «бумага» остается до сих порнеясным. Однако в европейских странах это понятие явно связано с корнем словапапирус — растения, из которого в былое Бремя изготовлялся бумагоподобныйматериал. Действительно, бумага по-английски — (theрарег, по-немецки — das Рарiеr, но французски — le рарiеr.
Обычно при изготовлении разных видов бумаги применяют два,три и более волокнистых полуфабрикатов, образующих, таким образом, композициюбумаги по виду волокон. Иногда ее изготовляют из одного волокнистогополуфабриката, подготовленного для этого соответствующим образом. Очень часто вкомпозицию бумаги вводят минеральные наполнители, проклеивающие и окрашивающиевещества.
В Советском Союзе приняты следующие обозначения. Когда посленазвания вида бумаги (например, типографская, писчая, офсетная) стоит номер иодна из цифр от О до 3 включительно, то эти цифры свидетельствуют о композициибумаги по виду использованных волокон. О — означает, что бумага изготовлена изтряпичных волокон, 1 — из 100% волокон целлюлозы, 2 — из 50% целлюлозы и 50%древесной массы, 3 — из 35% целлюлозы и 65% древесной массы.
В настоящее время мировая бумажная промышленность, выпускаетсвыше 600 видов бумаги и картона, обладающих разнообразными, а в ряде случаевсовершенно противоположными свойствами: высокопрозрачные и почти совершеннонепрозрачные (неактиничные); электропроводящие и электроизоляционные; толщинойв 4-5 мкм (т.е. в 10-15 раз тоньше человеческого волоса) и толстые видыкартона, хорошо впитывающие влагу и водонепроницаемые (бумажный брезент); прочныеи слабые, гладкие и шероховатые; паро-, газо-, жиронепроницаемые и др.
Это разнообразие свойств разных, видов бумаги обеспечиваетширокие возможности применения ее не только в быту и в качестве материальнойосновы для письма и печати, но и в различных областях народного хозяйства: химической,электро-, радиотехнической, пищевой, строительной и других отрасляхпромышленности.1.3 Общая технологическая схема производства бумаги
Несмотря на обилие выпускаемых видов бумаги и разнообразиеее свойств технологическая схема изготовления бумаги может быть представленаобобщенной в самом упрошенном виде.
Лишь ограниченное количество специальных видов бумаги вотносительно малом количестве производится сухим способом. При этом способеформование (образование) бумажного полотна осуществляется не из воднойсуспензии, а из воздушного потока с последующим склеиванием волокон.
Согласно общей технологической схеме исходные волокнистыематериалы в водной среде подвергаются размолу и, если их несколько, смешению внеобходимом соотношении.
В размолотую бумажную массу в зависимости от назначениябумаги вводят минеральные наполнители, проклеивающие и окрашивающие вещества. Бумажнаямасса с отрегулированной, концентрацией аккумулируется в метальном бассейне. Далееосуществляют дозированное разбавление бумажной массы оборотной водой, т.е. водой,возвращаемой в технологический процесс и взятой из-под сетки, на которойосуществлялось обезвоживание и формование бумажного полотна. Такое использованиеоборотной воды позволяет снизить расход — свежей воды, а также уменьшить потерив сток (промои) волокон и наполнителей, так как оборотная вода содержитнекоторое количество мелких волокон и частиц наполнителя, прошедших с водойчерез сетку.
Разбавленную бумажную массу подвергают очистке отпосторонних включений (загрязнений) на очистной аппаратуре, после чего онапоступает на бумагоделательную машину. Здесь происходит формование бумажногополотна, сопровождаемое его обезвоживанием на сетке, прессование, сушка,охлаждение полотна, увлажнение перед машинным каландрированием и намотка врулон на накате. Если требуется повышенное уплотнение структуры бумаги (например,для конденсаторной бумаги), увеличение ее прозрачности (чертежная калька),повышение гладкости или лоска (блеска) поверхности (некоторые виды бумаги дляпечати, мелованная бумага), то бумагу после дополнительного увлажненияпропускают через суперкаландр.
Готовую бумагу разрезают на рулоны или листы. Последниесчитают и упаковывают. Рулоны также упаковывают и отправляют на склад. Некоторыевиды бумаги (конденсаторная, мундштучная, для телеграфной и кассовой лент и др.)разрезают на узкие ленты и наматывают в бобины (узкие рулончики).
Избыток оборотной воды направляют в улавливающую аппаратуру,откуда уловленные волокна используются в производстве, аосветленнаявода идет в сток. Бумажный брак с бумагоделательной машины, суперкаландра,станков, разрезающих бумагу, ее перематывающих и упаковывающих, идет напереработку и в виде волокнистой массы используется для изготовления бумаги.
Общая схема изготовления бумаги уточняется в зависимости отее вида (рис.2). При этом устанавливается композиция бумаги, вид используемогооборудования, количество ступеней размола и очистки массы и другиеспецифические для данного вида бумаги особенности производства (наличие илиотсутствие наполнения, проклейки, окраски, поверхностного покрытия и пр). Поуточненной схеме производства с учетом заданной производительностибумагоделательной машины и, пользуясь данными концентрации бумажной массы ивлажности (сухости) бумаги по стадиям технологического процесса, составляютбалансы воды, волокон и наполнителя (если он в данной бумаге присутствует). Полученныепри этом данные являются отправными для выполнения всех основных технологическихрасчетов оборудования и определения технико-экономических показателей: удельногорасхода волокнистых материалов, наполнителя, химикатов и воды, промоев волокони наполнителей.
/>
2. Характеристика общих методов очистки сточных вод2.1 Механическая очистка сточных вод
Промышленные сточные воды часто содержат загрязнения,которые образуют гетерогенные системы с различной степенью дисперсности загрязняющихвеществ — взвеси, частицы дисперсной фазы которых образованы нерастворимыми вводе твердыми веществами. Для удаления таких частиц из воды используют процессыпроцеживания, отстаивания, фильтрования, которые составляют сущность методовмеханической очистки промышленных сточных вод. Механическую очистку каксамостоятельный метод применяют в тех случаях, когда получаемую очищенную водуможно использовать в производстве или спускать в природные водоемы. Во всехдругих случаях механическая очистка служит предварительной стадией переддругими видами очистки сточных вод.
Процеживание представляет собой процесс пропусканиязагрязненной сточной воды через решетки и сита с целью улавливания крупных примесей.Неподвижная решетка выполняется в виде металлической рамы, внутри которойустанавливается ряд параллельных стержней. Решетку ставят на пути движениясточных вод под углом 60 — 75О. Вода со скоростью 0,8 — 1,0 м/спроходит между стержнями решетки, крупные загрязнения задерживаются на решеткеи затем снимаются специальными механическими устройствами. Полученные твердыеотходы подлежат дальнейшей переработке. Один из способов их утилизации — обезвоживаниена механическом прессе с последующим сжиганием с примесью дешевого топлива. Дляудаления взвешенных частиц с размерами порядка 0,5 — 1 мм применяют сита (барабанныеи дисковые). Частицы задерживаются на поверхности сита, затем смываются с нееводой и отводятся в специальный желоб.
Отстаивание применяют для осаждения из сточных водгрубодисперсных примесей и выделения всплывающих примесей. Песколовки,отстойники, осветлители — аппараты для осаждения грубодисперсных примесей.
Песколовки предназначены для выделения из сточных водтяжелых минеральных примесей, главным образом песка, с крупностью частиц 0,2 — 0,25 мм. Их устанавливают перед отстойниками. Работа песколовок основана наиспользовании гравитационных сил. Рассчитываются песколовки таким образом,чтобы в них выпадали тяжелые минеральные частицы, но не выпадал легкий осадокорганического происхождения.
Отстойники представляют собой сооружения, в которыхиз большого объема сточной воды осаждаются или всплывают грубодисперсныепримеси. В зависимости от назначения отстойников в технологической схеме очистнойстанции они делятся на первичные и вторичные. Первичными называют отстойникиперед сооружениями для биохимической очистки сточных вод, вторичными — отстойники,используемые для осветления сточных вод, прошедших биохимическую очистку.
Осветлители применяются для очистки природных вод идля предварительного осветления сточных вод некоторых производств. Используютосветлители со взвешенным слоем осадка, через который пропускается вода,предварительно обработанная коагулянтом.
Нефтеловушки и жироловушки. Для выделения изсточных вод всплывающих примесей — нефти, масел, жиров в промышленностииспользуют нефтеловушки и жироловушки. По сути, эти приспособления являютсятакже отстойниками, но примеси здесь концентрируются на поверхности водногозеркала, собираются и удаляются из верхней части такого отстойника.
Фильтрование применяют для выделения из сточных вод тонкодиспергированныхтвердых или жидких веществ. Основной конструкционный элемент очистных установок- фильтр, представляющий собой пористую перегородку, проницаемую для воды, нозадерживающую частицы дисперсной фазы. В качестве фильтров используютметаллические перфорированные листы и сетки из коррозионно-стойкой стали илидругих металлов и сплавов, ткани, керамику. Роль пористой перегородки (фильтра)может выполнять слой зернистого материала — песка, гравия, кокса и др. Материалфильтра должен быть устойчив к воздействию очищаемой воды, термически стоек,механически прочен.2.2 Физико-химические методы очистки сточных вод
Коагуляционная очистка — это метод очистки сточныхвод от коллоидных частиц, основанный на свойстве коллоидной системы вопределенных условиях терять агрегативную устойчивость. Основным процессомкоагуляционной очистки производственных сточных вод является взаимодействиеколлоидных и мелкодисперсных частиц загрязнений с агрегатами, образующимися привведении в сточную воду коагулянтов. В промышленности находят применениеразличные коагулянты:
соли алюминия: cульфат алюминия (глинозем)Al2 (SO4)3 ·18H2O, алюминат натрия NaAlO2;
соли железа: железный купорос FeSO4·7H2O, хлорид железа (III)FeCl3;
соли магния: хлорид магния MgCl3·6H2O, сульфат магния MgSO4·7H2O;
известь, шламовые отходы.
Сорбционная очистка — это метод очистки, основанный напоглощении загрязняющих веществ из сточных вод твердым телом или жидкостью. Поглощающеетело называют сорбентом, а поглощаемое вещество — сорбатом. Абсорбция — поглощение вещества всем объемом жидкого сорбента. Адсорбция — поглощениевещества поверхностным слоем твердого или жидкого сорбента. Сорбция,сопровождающаяся химичесим взаимодействием сорбента с поглощаемым веществом,называется хемосорбцией. Сорбционная очистка может применяться самостоятельноили совместно с другими методами очистки для извлечения из сточных вод ценныхрастворенных веществ, а также в целях последующего использования очищенной водыв системах оборотного водоснабжения. Метод применим для очистки сточных вод отароматических соединений, красителей, углеводородов, слабых электролитов. Присодержании в сточных водах только неорганических соединений, а также низшиходноатомных спиртов этот метод неприменим. В качестве сорбентов применяютразличные искусственные и природные пористые материалы: золу, коксовую мелочь,торф, силикагели, алюмогели, активные глины, уголь и др. Активность сорбентахарактеризуется массой поглощаемого вещества на единицу объема или массысорбента (кг/м3, кг/кг).
Флотация — метод очистки промышленных сточных вод отгидрофобных мелкодисперсных загрязнений, основанный на явлении смачиванияжидкостью твердых или жидких несмешивающихся с ней поверхностей. Методприменяют для удаления из сточных вод нерастворимых в воде диспергированных загрязнений,которые самопроизвольно плохо отстаиваются в условиях механической очистки. Процессфлотационной очистки заключается в удалении гидрофобных частиц загрязнений засчет прилипания их к всплывающим пузырькам воздуха с образованием пенного слояна поверхности очищаемой сточной воды.
Экстракционная очистка сточных вод основана нараспределении загрязняющего вещества между двумя несмешивающимися жидкостями всоответствии с растворимостью в них (жидкофазная экстракция). Отношениеравновесных концентраций />извлекаемоговещества в двух взаимно несмешивающихся жидкостях величина постоянная,называемая коэффициентом распределения: />.Величина его зависит от химической природы веществ, температуры и другихфакторов, влияющих на состояние равновесия в рассматриваемой системе. Методэкстракционной очистки целесообразно применять при значительной концентрациирастворенных в воде органических веществ (3-4 г/л) или при высокой стоимостиизвлекаемого вещества.
Ионный обмен (ионообменная сорбция) — метод очисткисточных вод, основанные на реакции обмена между ионами, находящимися в составеочищаемой воды, и подвижными ионами, входящими в состав полиэлектролита — ионита.2.3 Химическая очистка
Окислительный метод очистки применяют для обезвреживанияпроизводственных сточных вод, содержащих токсичные примеси (цианиды,комплексные цианиды меди и цинка) или соединения, которые нецелесообразноизвлекать из сточных вод, а также очищать другими методами (сероводород,сульфиды). Такие виды сточных вод встречаются в машиностроительной (цехигальванических покрытий), горно-добывающей (обогатительные фабрикисвинцо-цинковых и медных руд), нефтехимической (нефтеперерабатывающие инефтехимические заводы), целлюлозно-бумажной (цехи варки целлюлозы) и в другихотраслях промышленности.
В узком смысле окисление — реакция соединения какого-либовещества с кислородом, а в более широком — всякая химическая реакция, сущностькоторой состоит в отнятии электронов от атомов или ионов. В практикеобезвреживание производственных сточных вод в качестве окислителей используютхлор, гипохлорит кальция и натрия, хлорную известь, диоксид хлора, озон,технический кислород и кислород воздуха.
Хлорирование — обезвреживание сточных вод хлором или егосоединениями — один из самых распространенных способов их очистки от ядовитыхцианидов, а также от таких органических и неорганических соединений, каксероводород, гидросульфид, сульфид, метилмеркаптан и др.
Озонирование — озон обладает высокой окислительнойспособностью и при нормальной температуре разрушает многие органическиевещества, находящиеся в воде. При этом процессе возможно одновременноеокисление примесей, обесцвечивание, дезодорация, обеззараживание сточной воды инасыщение ее кислородом. Преимуществом этого метода является отсутствиехимических реагентов при очистке сточных вод.
Перспективность применения озонирования как окислительногометода обусловлена также тем, что оно не приводит к увеличению солевого составаочищаемых сточных вод, не загрязняет воду продуктами реакции, а сам процесслегко поддается полной автоматизации.
Смешение очищаемой воды с озонированным воздухом можетосуществляться различными способами: барботированием воды через фильтры,дырчатые (пористые) трубы, смешением с помощью эжекторов, мешалок и т.д./>/>/>/>2.4Биологическая очистка
Биологическая очистка основана на жизнедеятельности микроорганизмов,которые способствуют окислению или восстановлению органических веществ,находящихся в сточных водах в виде тонких суспензий, коллоидов, в растворе иявляются для микроорганизмов источником питания, в результате чего и происходиточистка сточных вод от загрязнения.
Очистные сооружения биологической очистки можно разделить надва основных типа:
сооружения, в которых очистка происходит в условиях, близкихк естественным;
сооружения, в которых очистка происходит в искусственносозданных условиях.
К первому типу относятся сооружения, в которых происходитфильтрование очищаемых сточных вод через почву (поля орошения и поля фильтрации)и сооружения, представляющие собой водоемы (биологические пруды) с проточнойводой. В таких сооружениях дыхание микроорганизмов кислородом происходит засчет непосредственного поглощения его из воздуха. В сооружениях второго типамикроорганизмы дышат кислородом главным образом за счет диффундирования егочерез поверхность воды (реаэрация) или за счет механической аэрации.
При повышенных требованиях к очистке биологически очищеннуюводу очищают дополнительно. Наиболее широкое распространение в качествесооружений для дополнительной очистки получили песчаные фильтры, главнымобразом двух — и многослойные, а также контактные осветлители (микрофильтрыприменяют реже).
Снижение концентрации трудноокисляемых веществ возможнометодом сорбции, например активированным углем и химическим окислением илипутем озонирования. Концентрацию солей можно снижать методами обессоливания.
3. Общая характеристика гидроциклонов
Гидроциклон — (от гидро — вода и греч. kyklon — вращающийся)(центробежный сепаратор) аппарат, предназначенный для обесшламливания, сгущенияшламов и продуктов флотации, осветления оборотных вод, классификации руднойпульпы в стадиях тонкого измельчения в замкнутом цикле с шаровыми мельницами иобогащения тонких фракций угля и руд в водной среде и тяжелых суспенциях вцентробежном поле, создаваемом в результате вращения пульпы.
/>
Принцип действия гидроциклонов основан на сепарации частицтвердой фазы в возвращающемся потоке жидкости. Величина скорости сепарированиячастицы в центробежном поле гидроциклона может превышать скорость осажденияэквивалентных частиц в поле гравитации в сотни раз.
К основнымпреимуществам гидроциклонов следует отнести:
высокую удельную производительность по обрабатываемойсуспензии;
сравнительно низкие расходы на строительство и эксплуатациюустановок;
отсутствие вращающихся механизмов, предназначенных длягенерирования центробежной силы; центробежное поле создается за счеттангенциального ввода сточной воды;
возможность создания компактных автоматизированных установок.
/>Характеристики гидроциклонов:
диаметр цилиндрической части — до 2000мм
угол конуса — до 20°
эквивалентный диаметр питающего отверстия — до 420мм
диаметр сливового отверстия — до 520мм
диаметр пескового отверстия — до 500мм
давление на воде — до 4,5кг/смІ
крупность слива — до 300мкм
габаритные размеры: длина — до 3400мм, ширина — до 3500мм,высота — до 8500мм
производительность — до 2100мі/час
масса — до 11 500кг
/>Применение гидроциклонов:
разделение по крупности в водной среде измельченных руд идругих материалов в процессе классификации
обогащение мелко — и среднезернистых руд в тяжелыхсуспензиях
обезвоживание продуктов обогащения рудных и других полезныхископаемых
дешламация продуктов обогащения рудных и других полезныхископаемых
/>Рабочие инструменты гидроциклонов:
цилиндрично-конический сосуд
питающая насадка
песковая насадка
сливной патрубок
сливная труба
/>Классификация гидроциклонов:
цилидроконические гидроциклоны
батарейные гидроциклоны
стандартные гидроциклоны
/>Производители гидроциклонов:
Первоуральский завод горного оборудования
НПО Ривс
Weir Warman торговая марка Cavex
НПК Механобр-техника
Усольмаш
Завод Ротор
Сточные воды очищают в открытых и закрытых (напорных) гидроциклонах.Открытые гидроциклоны обычно проектируют для очистки сточных вод от тяжелыхпримесей. Обычно гидроциклоны применяют в комплексе с другими очистнымисооружениями.
Решающее влияние на рабочий эффект открытого гидроциклонаоказывают физические свойства частиц (размер, форма, плотность и др.), длязадержания которых он предназначен, а также геометрические размеры гидроциклонаи гидравлический режим его работы./>3.1 Напорныегидроциклоны
В напорные гидроциклоны вода подается через тангенциальнонаправленный патрубок в цилиндрическую часть. В гидроциклоне вода, двигаясь повинтовой спирали наружной стенки аппарата, направляется в коническую его часть.Здесь основной поток изменяет направление движения и перемещается к центральнойчасти аппарата. Поток осветленной воды в центральной части аппарата по трубевыводится из гидроциклона, а тяжелые примеси вдоль конической частиперемещаются вниз и выводятся через патрубок шлама.
Промышленность выпускает напорные гидроциклоны несколькихтипоразмеров. Для грубой очистки применяют гидроциклоны больших диаметров. Прицелесообразности глубокой очистки сточной воды используют схемупоследовательного соединения различных типоразмеров гидроциклонов. При такойсложной схеме соединения гидроциклонов подача воды может осуществляться отодного насоса или от ряда насосов, установленных перед последующимигидроциклонами.
Применение гидроциклонов обычной конструкции не всегдаприводит к необходимой степени очистки сточных вод. Поэтому был предложен рядновых конструкций усовершенствования напорного гидроциклона. Он отличается отобычного напорного гидроциклона тем, что в нем установлены коаксиально трисливных патрубка, различных по диаметру и глубине погружения. Такоерасположение патрубков позволяет работать данному гидроциклону как тремсовмещенным гидроциклонам, имеющим различный диаметр, производительность истепень очистки.
Твердая частица, попадая в цилиндрическую часть гидроциклона,под действием центробежных сил перемещается вдоль стенки и опускается вниз. Вцентре гидроциклона образуются восходящие потоки легких фракций, которыеудаляются через коаксиально расположенные патрубки. Чем меньше глубинапогружения патрубка, тем больше и крупнее взвесь идет по нему в слив.
Частицы, не вынесенные потоком через патрубки, оседают надне конической части гидроциклона и удаляются через песковой штуцер./>3.2 Безнапорныйгидроциклон
Одним из технических приспособлений для очистки сточных вод являетсябезнапорный гидроциклон.
Если в предыдущих конструкциях для вращения жидкости вгидроциклоне применяли подачу воды в гидроциклон по патрубку, расположенному покасательной в цилиндрической части, то в данном случае проводят отсос воды изгидроциклона по патрубку, расположенному по касательной внизу конической частигидроциклона. Такое расположение патрубка дает возможность образовывать внутригидроциклона вращение жидкости, причем поступление воды из водоема происходит вверхней части гидроциклона.
Собранная с поверхности воды пленка, попадая в гидроциклонкак более легкая, собирается в центре гидроциклона. По мере увеличенияколичества нефтепродуктов в гидроциклоне внутри него образуется конус из нефтепродуктов,который, увеличиваясь в размере, достигает нефтяного отборного патрубка,расположенного в центре гидроциклона. Нефтепродукты по этому патрубкусбрасываются в специальные емкости на берегу водоема. Концентрация воды и нефтив этом потоке может быть различной. Поэтому в отстойных емкостях происходитгравитационное разделение воды и нефтепродуктов, после чего условно чистую водусбрасывают в водоемы. Если концентрация нефтепродуктов в сбрасываемой водевелика, то необходимо эту воду пропускать через очистные сооружения.3.3 Открытые гидроциклоны
Открытые гидроциклоны применяют для выделения из суспензийчастиц диаметром >0,1 мкм при очистке грубодиспергированных примесей.
Модифицированный гидроциклон с конической диафрагмой ивнутренним цилиндром (рис.3) устраняет накопление взвешенных частиц поддиафрагмой и их периодический вынос с осветленной водой.
Исходную суспензию подают тангенциально в нижнюю часть зоны,ограниченную внутренним цилиндром. Восходящий поток у верхней кромки цилиндраразделяется на основной поток, движущийся по спирали к центральному отверстию вдиафрагме, и дополнительный, поступающий в зазор между стенками гидроциклона ицилиндра. В дополнительном потоке транспортируются выделившиеся в восходящемпотоке взвешенные частицы.
/>
Рис.3 Открытые гидроциклоны: а — без внутренних вставок; б — с конической диафрагмой; в — с конической диафрагмой и внутренним цилиндром
4. Расчет открытого гидроциклона без внутреннихвставок
Исходные данные: № вариантов
Количество сточных вод Qw, м3/ч
Гидравлическая крупность частиц
Uo, мм/с
Диаметр циклона Dhc, м 6 60 0,25 5
Основной расчетной величинойявляется удельная гидравлическая нагрузка qhc (м3/(м2ч), определяемая по формуле
qhc = 3,6 * Khc* Uo,
где Uo — гидравлическаякрупность частиц, которые необходимо выделить для обеспечения требуемогоэффекта, мм/с;
Кhc — коэффициентпропорциональности, зависящий от типа гидроциклона и равный для гидроциклонов: а)без внутренних устройств 0,61;
qhc = 3,6 * 0,61 *0,25=0,549 (м3/ (м2ч)),
Величины конструктивных размеров Dhc,den и т.д., входящих в расчетные зависимости, принимаются потабл.6.
Производительность одного аппаратаопределяют по формуле
/>
Qhc=0.785*0.549*5=10.774
где qhc — удельнаягидравлическая нагрузка, м3/м2*ч; Dhc2 — диаметргидроциклона, м.
Исходя из общего количествасточных вод Qw определяют количество рабочих единиц циклонов N
N=Qw/Qhc=60/10,774=5,57
После назначения диаметра аппаратаи определения их количества по табл.6 определяют основные размеры гидроциклона.
Диаметр аппарата Dhc=5м,
высота цилиндрической части Н =5м,
размер впускного патрубка, доля отDhc 0,07, количество впусков n= 2шт,
угол конической частиα=60град,
диаметр полупогруженной кольцевойперегородки, доли от Dhc=4,8 м.
Заключение
В данном курсовом проекте передо мной стояла задачарассчитать и спроектировать установку очистки сточных вод для предприятияцеллюлозно-бумажной промышленности. В ходе работы были рассмотрены: технологияпроизводства бумаги, методы очистки сточных вод и общие характеристикигидроциклонов. Также для данного производства был рассчитан и спроектированоткрытый гидроциклон без внутренних вставок. На основании полученных данных ярекомендую внедрить этот аппарат, позволяющий снять нагрузку на общее состояниевод, ведь рациональное использование водных ресурсов — это прежде всего охранаводных пространств от загрязнения. А так как промышленные стоки занимают первоеместо по объёму и ущербу, который они наносят, то в первую очередь необходиморешать проблему сброса их в реки. В частности ограничение сбросов в водоёмы, атакже усовершенствование технологий производства, очистки и утилизации. Такжеважным является взимание платы за сброс сточных вод и загрязняющих веществ иперечисление взимаемых средств на разработку новых безотходных технологий исооружений по очистке. Например, необходимо снижать размер платы за загрязненияокружающей среды предприятиям с минимальными выбросами и сбросами, что вдальнейшем будет служить приоритетом для поддержания минимума сброса или егоуменьшения.
Если мы сейчас не начнем задумываться о сохранении водныхресурсов, то уже в ближайшем будущем это может пагубно отразиться на всей жизнина Земле.
Список использованной литературы
1. Соколов М.П. Очистка сточных вод.- Учебное пособие, Наб. Челны: КамПИ, 2005, 197 с.
2. Справочник «Основыконструирования и расчета технологического и природоохранного оборудования»/А.С.Тимонин т.1. — Калуга: Бочкарева, 2003.
3. Справочник проектировщика. Канализациянаселенных мест и промышленных предприятий. Н.И. Лихачев, И.И. Ларин. — 2-е изд.,- М. Стройиздат, 1981.
4. Промышленная экология: Учебноепособие для студентов высших учебных заведений / Калыгин В.Г. — М.: Издательскийцентр «Академия», 2004 — 432с.
5. Терновцев В.Е., Пухачев В.М. Очисткапромышленных сточных вод. — Киев: Вудивельник, 1985,120с.
6. Яковлев С.В., Корелин Я.А. Канализация.- Учебник для вузов, М.: Стройиздат, 1975, 632с.