Расчет нефтеловушки

3.3 Расчет нефтеловушки

Нефтеловушки. Один из аппаратов первичной очистки от нефтепродуктов - нефтеловушка. Режим движения воды в ней должен быть очень спокойным (0,005 - 0,01 м/с), чтобы нефтепродукты в зависимости от своей плотности успели либо всплыть, либо опуститься на дно. Для частичек нефти диаметром 80 - 100 мкм скорость всплывания обычно равна 1-4 мм/с. При этом всплывает 96 - 98 % нефти. Продолжительность отстаивания не менее 2 ч.

Рассчитаем скорость всплывания нефтепродуктов ω_о, м/с, равна:

где ρ_H2O, ρ_н/пр − плотность воды и нефтепродуктов соответственно, кг/м³;

ρ _н/пр = 1100 кг/м³;

g - ускорение свободного падения (g = 9,8 1 м/с²);

d_ч - диаметр частиц нефтепродуктов, м; = 80 − 100 мкм. Принимаем = 100 мкм = 0,0001 м.

µ_H2O —динамическая вязкость воды (µ_H2O =0,001 Па-с).

Рассчитаем длину нефтеловушки:

где ω - скорость движения воды в нефтеловушке,(0.005-0.01) м/с. Принимаем ω = 0,005 м/с.;

а — коэффициент, зависящий от отношения ω/ω₀:

ω/ω₀= 0,005/0,000545=9,17 => а = 1,5;

h - глубина рабочей проточной части нефтеловушки (обычно h=0,5 – 1,5 м). Принимаем h = 1 м.

L=1,5*10*1=15 м

Найдем ширину нефтеловушки В, м:

B=F/L

где F - площадь поперечного сечения нефтеловушки, м²:

F= Q/ω₀ = 0,0017/ 0,000545= 3,12 м²

B=F/L=3,12/15=0,208 м

Определяем количество нефтеловушек, необходимых для очистки воды от нефти, с учетом степени очистки воды и заданной конечной концентрации нефтепродуктов:

Q = 0,0017 м³/с

С_н = 0,6% = 6 г/л

Принимаем С_к ≈1г/л , α = 60%

С_к1= С_н – α*С_н= 6 - 0,6*6=2,4 г/л ;

С_к2= С_к1 – α * С_к1= 2,4 - 0,6*2,4=0,96 г/л;

 =>2 нефтеловушка

3.4 Расчет усреднителя

Усреднители - аппараты, усредняющие водные потоки по объемам и концентрациям примесей. Во избежание выпадения осадков их устанавливают обязательно после песколовок.

Перемешивание в усреднителях можно осуществлять с помощью бар-ботажа воздуха или механическим перемешиванием.

Находим объем усреднителя, м³:

V_общ = V_з.выб +V_ц.кол+V_зап ,

где V_з.выб, V_ц.кол, V_зап, - соответственно объем, учитывающий возможность залпового выброса, объем, учитывающий циклические колебания работы аппарата и запасный объем аппарата.

V_зап= Q*τ_раб ,

где Q - расход воды, м³/ч, Q = 500/10/8 = 6,25 м³/ч;

τ_раб - время работы аппарата, ч (τ_раб = 1 - 3 ч). Принимаем τ_раб =3 ч

V_зап= Q*τ_раб =6,25*3 = 18,75 м³

,

где τ_з.выб - время залпового выброса, ч. Принимаем τ_з.выб = 0,5 ч;

К_п - коэффициент подавления залпового выброса:

К_п= (С_max - C_ср )/(С_доп - С_ср )

где С_max, C_ср, С_доп - максимальная, средняя и допустимая концентрации загрязняющего вещества соответственно, г/л.

Сср = 2 г/л

С_max= 2*С_ср=2*2=4 г/л

С_доп= 1,5* С_ср=1,5*2=3 г/л

К_п= (4 - 2 )/(3- 2 ) = 2

 м³

Определяем V_ц._кол:

V_ц.кол = 0,16 К_п Qτ_ц.кол,

где τ _ц.кол- время циклических колебаний, ч (τ_ц._кол =1-2). Принимаем τ_ц._кол=2ч.

V_ц.кол = 0,16*2*6,25 = 4 м³

Тогда V общ = 18,75+2,65+4 = 25,4 м³

Определим площадь поперечного сечения усреднителя, м²:

F_общ=Q*1000 / n*U_c*3600

где Q - расход воды, м /ч;

U_c - скорость движения воды вдоль усреднителя через поперечное сечение, мм/с (U_c ≤ 2,5). Принимаем U_c = 1 мм/с;

n- число секций усреднителя. Принимаем n = 1.

F = 6,25*1000/1*1*3600= 1,74 м²

Определим ширину усреднителя В, м:

B=F/H,

где H − высота усреднителя. Принимаем Н = 1,5 м.

B= F/H = 1,74/1,5= 1,16 м

Найдем длину усреднителя L, м:

L= V_общ / F=25,4/1,74=14, м

Барботер - устройство, необходимое для перемешивания жидкости в усреднителе путем подачи туда воздуха (барботажа). Его можно укладывать либо поперек усреднителя, либо пристеночно.

Определим длину барботера l_б при укладке поперек усреднителя, м:

l_б = H_г +В - 2b₁ - h₁,

где H_г − геометрическая высота усреднителя, м,

H_г = 1,2*H =1,2*1,5=1,8 м,

где H − расчетная высота усреднителя, м;

В - ширина секции усреднителя, м;

b₁ - расстояние от барботера до стены усреднителя (принимаем b₁ = 0,1 м);

h₁ - расстояние от барботера до дна усреднителя (принимаем h₁ = 0,15 м).

l_б = 3,6+1,16 – 2*0,1 - 0,15=4,41м.

Найдем число барботеров N_б:

N_б = L/l,

где L - длина усреднителя, м;

l - расстояние между барботерами. Принимаем l= 4 м.

N_б=14,6/4=3,65

Расчет удельного расхода воздуха q_в.

q_в − удельный расход воздуха, приходящийся на 1 м длины барботера в единицу времени, м³/(м-ч).

Вычислим q_в из следующего выражения:

l≤ 2(0,5+2,8H_min)lg(1+q_в)

где H_min - минимальная глубина заполнения усреднителя:

H_min =0,5*H=0,5*1,5=0,75 м.

l=2(0,5+2,8*0,75)= lg(1+q_в)

3,65=5,4*lg(1+q_в )

1+ q_в=10^0,67=4,67

q_в= 4,67 – 1 = 3,67 м³/(м*ч)

Общий расход воздуха Q_в:

Q_в= q_в* l_б* N_б*n=3,67*4,41*4 =65,3 м³/(м*ч)