Тимонин А.С. - Инж-эко справочник т 2 (1044949), страница 137
Текст из файла (страница 137)
Необходимые для расчета концентрации х, и х, найдем следующим путем. Согласно определению, ср= (х, — х,)/х,; Ри ( 3 — 2)/ 3. Отсюда для каждого поперечного сечения можно записать: 2 ( Р) ! ( Ри) 3» 3 2/(1 'р ) Рассмотрим два крайних сечения. Сечение на входе в аппараты первой секции: х,„= (1 — ~р) х,„= (1 — 0,932) 0,008 = = 0,000544 кг соли/кг раствора; 702 Зн 2н /( 'Ри) = 0,000544/(1 — 0,945) = =0,00989 кг соли/кг раствора. По графику (см.
рис.2.132) находим: 323„= 0,6 МПа; 322„= 0,03 МПа; 6„= А 123Р— (23„— я „)] = Зн 2н)» бо ~1 (2"3 " 3'2")/ 333 = 3,0-10 Ч1 — (0,60 — 0,03)/53 = = 2,66 10 'кг/(м'с), Сечение на выходе из аппаратов последней секции: х,„= (1 — ~р) х,„= = (1 — 0,932) 0,032 = =0,00218 кг соли/кг раствора; х,„= х /(1 — ср„) = = 0,002171/(1 — 0,945) = = 0,0396 кг соли/кг раствора; яз„= 2,40 МПа; я,„= 0,12 МПа; б„= 3,0 ° 10 3[1 — (2,40 — 0,12)/51 = = 1,63 10 ' кг/(м' с). Выразим удельную производительность в виде функции от концентрации раствора по уравнению: ~ = ~о — сх„(2 83) где с — константа для данной системы. Найдем значение с для крайних сечений: сн = (6, — б„)/х,„= 3 О н 2 66)'10-з/О 008" — 0 0425 с„= (6, — б„)/х,„= = (3 Π— 1 63)10 з/О 032 = О 0428 Разница между полученными значениями, выраженная в процентах, составляет: (с„— сн) 100/с„= = (0,0428 — 0,0425)100/0,0428 = 0,7 %.
Часть Ий Основное оборудование для очистки сточных вод Это расхождение невелико, поэтому уравнение (2.83) применимо ко всей установке при использовании среднеарифметического значения с: с = (с„+ с„)/2 = = (0,0425 + 0,0428)/2 = 0,0426. Тогда удельная производительность 6 = 0,003 — 0,0426х,. Рабочую поверхность. мембран можно определить по формуле: Цх,4' '( ' Й, ,~,1 хо+чич(ц )", (2.84) "~ ° Если бы разница между с„и с„ превысила 20 %, то уравнение (2.84) нельзя было бы применять' во всем диапазоне концентраций.
Тогда следовало бы разбить интервал от х,„ до х,„на несколько частей, найти для.каждой части среднее значение с и рассчитать рабочую поверхность каждой части отдельно. Значение интеграла в формуле (2.84) находят методом численного или графического интегрирования. Если селективность д > 0,9, то с достаточной для практики точностью можно использовать аналитическое решение уравнения (2.84), получаемое при.(р = 1: Ь„х,„ Г= — "'" х .
~о (2.85) ~ с, (а,-сх,„)х,. 1 1 ба (ао — схи,)хх„хь„к1„ В нашем случае ~р = 0,9345 > 0,9, поэтому. воспользуемся уравнением (2.85): 5,56 0,008 0,0426 х 0,003 0,003 (0,003-0,0426 0,032)0,008 (0,003-0,0426 0,008)0,032 1 ' 1 + — — — ] =1785 м'. 0 008 0 032 Расхождение со значением, полученным в первом приближении, составляет (1900 — 1785) 100/1785 = = 6,44 %.
Полученная разница не превышает 10 %, поэтому перерасчета не делаем. Если бы расхождение превысило это значение, необходимо было бы заново определить число аппаратов, провести секционирование и расчет наблюдаемой селективности, определить рабочую поверхность мембран и сопоставить ее с полученной в предыдущем расчете. Расчет гидравлического сопротивления. Гидравлическое сопротивление необходимо рассчитать для определения фактического давления в аппаратах обратного осмоса (знание которого требуется при механических расчетах) и потребного напора насоса. Развиваемое'насосом давление Ьр„ расходуется на создание перспааа рабочего давления через мембрану Ьр, преодоление гидравлического сопротивления потоку разделяемого раствора в аппаратах Ьр, и потоку пермеата в дренажах Ьр,, а также на компенсацию потерь давления на трение и местные сопротивления в трубопроводах и арматуре Ьр„, и подъем раствора на определенную геометрическую высоту Ьр;.
Ьр„= Ьр + Ьр, + Ьр + Ьр„+ Ьр,. (2.86) Последней составляющей в установках обратного осмоса можно пренебречь ввиду ее малости по сравнению с остальными. Потери на 703 Часть 1'!!. Основное оборудование для очистки сточных вод нии связана с длиной канала следующим образом: б 2(Ь„-2.0,05)1 2И р(܄— 2 0,05)б„рБ„* где Ь, — 2 ° 0,05 — ширина канала, представляющая собой ширину мембранного пакета за вычетом части, используемой для склеивания пакетов; 2(Ь, — 2. 0,05)1 — рабочая поверхность мембраны от внешней поверхности спирали до произвольного сечения на расстоянии 1; выражение (Ь вЂ” 2. 0,05)б, — площадь поперечного сечения канала. Подставим выражение (2.93) в соотношение (2.92): Ир = 48 —,с!1 = 9б — 411; ~р261 'Ж! ~2рб 125 Учитывая; что 5, = с1,/2, получим: 0р = 192~61 с!1/с1'.
Проинтегрируем левую часть от 0 до Лр„„, а правую — от 0 до (1„— — 0,05): ьр,,ц,-о.о» ~ 4Р=142 —, ! !А р.о4) о с!4 о 92 4 С (1„— 0,05)' ~б(1„-0„05)' Э $ Проведем расчет по формуле (2.94), используя среднеарифметическое значение удельной производительности мембран: а =(б„+ б„)/2 = = (2,66 ° 10 2+ 1,63 ° 10 ')/2 = = 2,14 ° 10 ' кг/(м' ° с); Ьр = 96 ° 0,9 ° 10 в ° 2,14 ° 10 'х х (0,95 — 0,05)'/(6 10-')' = 693 Па. Примем ~2 = 150. Тогда Ьр, = 693 х <150 = 104 000 Па. Определим давление, которое должен развивать насос, по формуле (2.87): 22р„= 5 10ь + 0,627 !0' + 0,104 х х 10' + 0,1- 0,627 10' = 5,79.
10ь Па. Напор насоса (при плотности исходного раствора р„) и = ~р„/(р„а) = = 5,79 ° 10ь/(1004 ° 9,81) = 588 м. На основе полученных данных подбираем насос. 2.8. Дегазационное оборудование Дегазационные установки применяются для удаления растворенных газов из сточных вод.
Наличие газов затрудняет очистку и использование сточных вод, вызывает или усиливает коррозию конструкционных материалов трубопроводов и сооружений, а также придает сточным водам неприятный запах. При дегазации чаще всего из сточных вод удаляются кислые (СО„Н2Б, БО„БО„ИО2) или щелочные (ИН„СН„ХН2) газы.
Дегазацию сточных вод осуществляют химическими (с применением реагентов) или физико-химическими методами (нагреванием и вакуумированием) и, как указывалось выше, продувкой воздухом — аэрацией. Химические методы дегазации сточных вод применяют при низкой концентрации газов в воде, нецелесообразности или невозможности их утилизации и при условии, что продукты обработки не препятствуют дальнейшей очистке или использованию сточных вод. При химическом методе дегазации сточные воды можно обрабатывать растворенными (щелочными или кислыми) или газообразными реагентами либо поглотительными массами (например„гидратами окислов 705 Глава 2.
Оборудование для физико-химических методов очистки железа). В качестве реагентов применяют известковое молоко, соду, едкие щелочи, аммиак и т.д., а также различные кислоты. В тех случаях, когда растворенные газы являются восстановителями (например, сероводород„аммиак и т.д.), дегазацию осуществляют сильными окислителями (хлор, озон) или электрохимическим методом.
Дегазацию жидкими реагентами производят в смкостных аппаратах с мешалками, а газообразные реагенты продувают через сточные воды под избыточным давлением в колоннах с насадками. Физико-химические методы дегазации включают нагревание или вакуумирование сточных вод. При нагревании или снижении давления растворимость газов резко снижается, вследствие чего происходит их выделение из сточных вод.
Азрацию осуществляют за счет движения потока воздуха над зеркалом обрабатываемой сточной воды (реаэрация) либо интенсивным смешением воздуха с обрабатываемой сточной водой, применяя барботаж или разбрызгивание. Удаление газов из сточных вод аэрацией возможно только в том случае, если парциальное давление удаляемого газа в воздухе меньше парциального давления над поверхностью воды. Скорость удаления газов при прочих равных условиях зависит от коэффициента диффузии газа в воде (табл. 2.48). При других температурах коэффициент диффузии Р(/) определяется по формуле: Р, = Р,ДЬ + 0,02(~ — 20)1.
В сточных водах целлюлозно-бумажной, нефтеперерабатывающей, анилинокрасочной промышленно- 706 Таблица 2.48 Коэффициенты диффузии Р некоторых газов в воде прн температуре 20 'С сти, а также в производстве вискозного волокна содержится большое количество сероуглерода. На установках для удаления сероводорода аэрацией сточная вода подкисляется в смесителе серной или соляной кислотой (для перевода связанного сероводорода в свободный) и подается в верхнюю часть десорбера с насадкой из колец Рашига. Десорбер снизу продувается сжатым воздухом, очищенная вода сливается, а смесь воздуха и сероводорода поступает в скруббер, орошаемый поглотительным щелочным раствором.
В результате поглощения сероводорода происходит очистка воздуха и образуется концентрированный раствор сульфидов, который затем утилизируется. Удельную нагрузку на дегазатор с насадкой из колец Рашига принимают равной 40 м'/(м'. ч), расход воздуха — 20 м' на 1 м' очищаемой воды. Необходимую поверхность насадки Г (м') определяют по формулам: Г = 8/КЬ С.р; (2.95) Часть Л1.
Основное оборудование для очистки сточньог вод С'(~.„~~). (2 9б) 1000 С, мг/и „ЗО 10 707 7б0 104 4 ' (2.97) ~. 0,324 Яи 5017+ где л — количество удаляемого сероводорода, кг/ч; (~ — расход сточных вод, м'/ч; С вЂ” исходная ко1щентрация сероводорода в очищаемой воде, мг/л; С вЂ” остаточная концентрация сероводорода, принимается равной 0,1 мг/л; К вЂ” общий коэффициент десорбции, м/ч; Бя,, — растворимость сероводорода в воде, кг/м' (приводится в справочниках Физико-химических величин); оз — площадь поперечного сечения дегазатора„м'; ЬС,„— средняя движущая сила десорбции, кг/м', принимается по рис, 2.133. Объем загружаемых колец Рашига И'(м') определяют по формуле: И'= Г//; Р 0,0010002 0,0030,004 0005 ЬС,~, кг/м' Рис.2.133. Графикдля определения средней авижущей силы десорбции при концентра- ции сероводорода на выходе 0,1 мг/л: С„„— исходная концентрация сероводорода, мг/л; Ьф— средняя движущая сила десорб- ции, кг/м'.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
