3.1. Описание технологической схемы

Технологическая схема очистки хромсодержащих сточных вод изображена на рис. 3.1.

Сточные воды из гальваноцеха № 9 самотеком поступают на усреднитель У,откуда после усреднения насосом подаются на фильтр Ф. Далее сточные воды периодически насосом подаются на сорбционный фильтр П, где идет сорбция нефтепродуктов и органических веществ на сорбенте «Пороласт-F». Десорбцию нефтепродуктов проводят острым паром. Десорбат периодически собирают в емкость Е1, затем отправляют на сжигание в котельную. После сорбции на пороласте-F сточные воды подаются в электродиализатор Э, где происходит перевод ионов хром(III) в хром(VI), а также разложение содержащихся в сточной воде цианидов.

После электрохимической обработки вода поступает на сорбцию в колонну с эрлифтным устройством А, где на селективном анионите АМ-п сорбируется хром (VI). Насыщенный ионит после сорбции периодически поступает на десорбцию в другую колонну А, где происходит десорбция хромата натрия смешанным раствором 8%-ного гидроксида натрия и 6%-ного хлорида натрия. Элюат периодически собирают в емкость Е2, затем его направляют на использование в кожевенной промышленности, либо для производства электролитов.

После сорбции хрома вода насосом периодически подается в две катионообменные колонны К, где на ионите КУ-23Na идет коллективная сорбция ионов цинка, никеля, меди. Десорбция ионита осуществляется селективно: цинка - 0.2 Н раствором серной кислоты; никеля – 2 Н раствором серной кислоты; меди – 5 Н раствором серной кислоты. Элюаты цинка, никеля и меди собираются соответственно в емкости Е3, Е4, Е5. Очищенная вода поступает на водооборот.

Показатели очистки по предлагаемой технологической схеме приведены в табл. 3.1.

3.2. Расчет основного оборудования

Фонд рабочего времени: станция нейтрализации площадки «А» работает по две смены в сутки (в смене 7 часов), 5 дней в неделю, 250 дней в году.

Объем хромсодержащих стоков: 750 м3/сут, что составляет 53.571 м3/ч или 0.015 м3/с.

3.2.1. Расчет решеток [79]

Диаметр труб определяем из формулы:

Q = (p*D2/4)*Ucp, (3.1)

D = Ö4Q/3.14*Ucp, (3.2)

где Q – объем хромсодержащих стоков, м3/с;

Ucp – скорость движения воды в трубопроводе (перед решеткой),

принимаем Ucp= 0.6 м/с;

D = Ö (4* 0.015)/3.14*0.6 = 0.18 м = 180 мм

Диаметр трубопровода, используемого на станции нейтрализации для подачи хромсодержащих стоков 200 мм, материал – нержавеющая сталь предполагается использовать существующий трубопровод.

Для задержания крупных плавающих отбросов на очистных сооружениях устанавливают решетки со стержнями прямоугольной формы, обеспечивающими лучшее задержание и удаление отбросов. Решетки следует оснащать механизированными граблями для снятия отбросов. При количестве отбросов менее 0.1 м3 в 1 сут допускается установка решеток с ручной очисткой.

Потери напора в решетке определяются по формуле:

Hp = k* J*Ucp2/(2g), (3.3)

где k – коэффициент, учитывающий увеличение потерь напора из-за засорения решетки (рекомендуется принимать k=3);

J – коэффициент сопротивления, зависящий от формы стержней: J=b*(s/b)4/3 , где (3.4)

b - коэффициент для прямоугольных стержней, равный 2.42;

s – толщина стержней, принимаем s=0.005 м;

b – ширина прозоров решетки, принимаем b=0.016 м;

Ucp – скорость движения воды перед решеткой, принимаем

Ucp =0.6 м/с.

Hp = 2.42*(0.005/0.016)4/3*(0.62/2*9.81)*3= 0.028 м

Необходимую площадь решетки рассчитывают по скорости течения воды в прозорах 0.8 – 1.0 м/с при наполнении, соответствующем расчетному в подводящем канале.

Fс= Q/wпр, (3.5)

где wпр – скорость течения воды в прозорах, принимаем wпр=0.8 м/с.

Fc – суммарная площадь живого сечения решетки, м 2;

Fс = 0.015/0.8 = 0.0187 м2

Определяем глубину воды перед решеткой:

h1 =0.8B, (3.6)

где В – высота трубопровода, принимаем В = D = 0.2 м

h1 = 0.8*0.2 = 0.16 м

Определяем число прозоров в решетке:

n = (1.1*Q)/b*h1*wпр, (3.7)

n = (1.1*0.015)/0.016*0.8*0.16 = 9 шт

Рассчитываем высоту и параметры решетки:

Вр = b*n + s*(n-1) (3.8)

Bp = 0.016*9 + 0.005*(9 – 1) = 0.104 м

l1 = (B – Bр)/2*tg j, φ = 20°

l1 = 1.37*(0.2 – 0.104) = 0.13 м

l2 = 0.5*l1

l2 = 0.5*0.13 = 0.65 м

l3 = 1 м (принимаем)

l4 = 0.8 м (принимаем)

Рассчитываем площадь живого сечения одного решета:

F = Fc/N, (3.9)

где F – площадь живого сечения одной решетки, м2.

N – число решеток, принимаем N =2 шт.

F = 0.0187/2 = 0.0094 м2

Для обеспечения нормального обслуживания решеток расстояние между выступающими их частями должно быть не менее 1.2 м. Свободное расстояние перед фронтом решеток должно быть не менее 1.5 м.

Для отключения отдельных решеток предусматриваются в каналах до и после решеток щитовые затворы, а также устройства для опорожнения каналов. Чтобы исключить возможность затопления здания решеток при максимальном притоке сточных вод, пол здания располагают выше расчетного уровня сточной воды в канале не менее 0.5 м.

3.2.2. Расчет скорого напорного фильтра [79]

Фильтрационные сооружения применяются для частичного (предварительного) или полного удаления взвешенных веществ. Тип фильтрующего аппарата подбирают в зависимости от количества воды, подлежащей фильтрованию; концентрации загрязнений, их природы и степени дисперсности; физико-химических свойств твердой и жидкой фаз; требуемой степени очистки; технологических, технико-экономических и других факторов.

В качестве фильтрующей среды могут быть использованы природные и искусственные (кварцевый песок, дробленый гравий, антрацит, бурый уголь, доменный шлак, горелые породы, керамзиты, мраморная крошка) или синтетические (пенополиуретан, полистирол, полипропилен, лавсан, нитрон) материалы. Природные материалы применяют в дробленом (гранулированном) виде определенных фракций, а искусственные – в дробленом либо в волокнистом или тканом виде. К фильтрующим материалам также относят металлические сетки квадратного и галунного плетения, которые устанавливают в микрофильтрах, барабанных сетках и других сетчатых аппаратах.

Площадь скорого фильтра определяем по формуле:

Fф = Q/(m*v p – 3.6n*W*t1 – n*t2*vp), (3.10)

где Fф – площадь фильтра, м2;

Q – среднесуточная пропускная способность станции, Q = 750 м3/сут;

m - продолжительность работы станции, m = 14 ч (2 смены);

vф – скорость фильтрации, принимаем vp = 12 м/ч;

n – число промывок каждого фильтра в сутки при нормальном режиме эксплуатации, n = 2;

W – интенсивность промывки, принимаем W = 15 л/(с*м2);

t1 – продолжительность промывки, принимаем t1 = 6 мин.=0.1 ч;

t2 - продолжительность простоя фильтра в связи с промывкой, принимается равной 0.3 ч.

Fф = 750/(16*12 – 3.6*2*15*0.1 – 2*0.3*12) = 4.3 м2

Скорые фильтры рассчитываются на рабочий и форсированный режимы при выключении отдельных секций на промывку и ремонт. Число секций фильтров должно быть не менее четырех из расчета один в резерве, один на промывке и два рабочих. При выключении фильтра на промывку допускают увеличение скорости фильтрации на остальных фильтрах на 20%.