Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі
Семей қаласының Шәкәрім атындағы мемлекеттік университеті
Тамақ өндірісінің машиналары мен аппараттары кафедрасы
СӨЖ №1
Сумен қамтамасыз ету, канализация және жылулық жүйелерінің негіздері
пәні бойынша
студенттің өздік жұмысына арналған
әдістемелік нұсқаулар мен тапсырмалар
Құрастырған:
ТӨМА кафедрасының
аға оқытушысы Тусипов Н.О.
Семей
2015
КІРІСПЕ
Табиғи пайда болуына тәуелді қалдық су негізгі үш категорияға бөлінеді: тұрмыстық, өндірістік және қалдық. Бұл су категорияларының бір-бірінен құрамы, биологиялық белсенділігі, гигиеналық мағынасы, тазалау әдістерінің талаптарының әртүрлілігінде айырмашылықтары болады.
Өндірістікке технологиялық процес кезінде ластанған қалдық сулары жатады. Олардың құрамы әртүрлі және олар өндіріс түрінен, ондағы қолданылатын технологиялық процес пен жабдықтан тәуелді болады. Өндірістік қалдық судың мөлшерін шығарылатын өнім бірлігіне немесе шығындалған шикізат бірлігіне қатысты бөлінетін су шығынына қарап білуге болады.
Қалдық суды шығарудың үш жүйесі бар: қоғамдық, бөлінген және жартылай бөлінген канализация жүйесі. Бөлінген канализация жүйесін қолданады, бұл кезде айдау алдында тұрмыстық және өндірістік су қоспалары қалалық тазарту орындарына, ал жауын-шашынның қалдық сулары жеке су ағызу коллекторымен су жинағына айдалады.
Қалдық су күрделі органикалық және минералды ластанудың еріген коллоидты және ерімеген күйіндегі күрделі жүйелерден құралады. Органикалық және бейорганикалық ластанудың компоненті коллоидты және ерімеген күйінде ірі және жұқа дисперсті суспензия, эмульсия және көбік түзеді. Қалалық қалдық сумен олардағы ластану концентрациясын негізінен суды қолданушы мөлшерімен өндірістік қалдық су құрамымен анықтайды. Қалдық судың ластануы жыл мезгілі, жұманың күндерімен және тәулік сағатымен бақыланады. Бұл өзгерістер адамдардың белгілі уақыттағы тұрмыстық және өндірістік қолдануына байланысты.
Қалдық судың ластануы минералды, органикалық және бактериялық болып бөлінеді. Минералдық ластануға құм, саз, шлак, минералды тұздар ерітіндісі, қышқыл және сілтілермен ластануды жатқызамыз. Ал, органикалық ластану өсімдіктер мен жануарлар әсерінен болады. Қалдық суда патогенді бактериялар мен белгілі қауіпті және өте қауіпті ауруларды қоздыратын вирустар болады.
Қалдық судың коллоидты және ерітілмеген ластануы олардағы май, белок, көміртегі, хлорид құрамымен анықталады.
Қалдық судың органикалық заттармен ластану дәрежесін аэробты бактерия көмегімен органикалық заттарды ашытуға қажетті оттегі мөлшерімен анықталады.
Органикалық заттар минерализаторына қажетті оттегі шығынын – оттегінің биохимиялық тұтынуы деп атайды. ОБТ өлшем бірлігі мгл мен гм3.
Қалдық судағы органикалық заттардың құрамының толық бағасын химиялық көміртегінің қолданылуы анықтайды.
Оттегінің химиялық тұтынуы – минералды өнімдердің ашуының соңына дейінгі қажет қалдық судың органикалық заттарының химиялық тотығуына қажет оттегі шығыны.
Қалдық судың басқа да негізгі сипаттамасы болып белсенді реакция – рН болып табылады. Өндірістік және тұрмыстық қалдық сулар сілтілік реакциямен рН = 7,2 ... 7,3 сипатталады.
Өлшенген бөлшектер құрамы (ӨБҚ) – қалдық судың негізгі көрсеткіштерінің бірі. ӨБҚ және ӨБТ бойынша тұндыру орнын және пайда болған тұнба мөлшерін анықтайды.
Өндірістік және тұрмыстық қалдық судағы өлшенген заттардың концентрациясы 100 – 1000 мгл шегінде болады.
Сонымен қатар қалдық судағы азоттық форма мен фосфор құрамын анықтайды, олар қалдық судың биологиялық тазартуын қамтамасыз ететін, микроорганизмдердің негізгі биогенді азықтану элементі болып табылады.
Қалдық суда тазартуға дейін азоттың тек екі-ақ формасы болады – жалпы және амонилі. Азоттың қышқыл формасы тек биоашытқыш - аэротенктан кейін және биофильтратты тазартқаннан кейін пайда болады. Қалдық судағы аммонилі азоттың концентрациясы оның өндірістік – шаруашылық ластануының көрсеткіштерінің бірі. Қалдық суда неғұрлым аммонилі азот аз болса, соғұрлым ол тазарақ болады.
Өндірістік жағдайдағы ластанудың негізгі бөлігі өндірістік тазарту орындарында тоқтатылуы керек. Бұл талап қалалық қалдық суды тазарту кезіндегі қауіпті тежеумен түсіндіріледі.
Санитарлық талап бойынша қалдық суды кәдімгі жағдайда тазарту жүргізілмейді, сондықтан тазартуды арнайы жерде жасанды жағдайда орындайды.
Барлық қалдық суды тазарту әдісі үш типке бөлінеді: механикалық, химико-физикалық және биологиялық. Қалдық сулардың бактериялық ластануын ликвидациясы үшін оларды зарарсыздандыруын қолданады.
Механикалық тазарту. Қалдық судағы ерімеген заттарды тұндыру және сүзу (фильтрлеу) жолымен бөліп алу. Механикалық тазартуда торлар, песколовкалар, тұндырмалар, жироловкалар, нефтеловушкалар, майбөлгіштер, гидроциклондар, фильтрлер қолданылады. Торлар ірі қоқымдарды ұстау үшін қажет (қағаз, мата және т.б.). Песколовкалар ерімеген минералды қосылыстарды ұстау үшін қажет (құм, шлак, шыны ұсақтарымен және басқалар). Тұндырмаларды қалдық суды ұсақ бөлшектерден тазартуда қолданады. Қалдық суларды ұсақ жұқадисперсті бөлшектерден тазарту үшін тор, мата немесе дәнді материал қабатымен фильтрлеу қолданылады.
Механикалық тазарту құрылысы бөлек фракциялар арасындағы тығыздық әртүрлі әсер ету принціпінде жұмыс істейді. "ТӨПА" курсында қарастырылатын инженерлік есеп, барлық берілген құрылғылар гидромеханикалық аппараттарға жатады.
Көп жағдайда механикалық тазарту физико-химиялық немесе биологиялық тазартуға дейін қолданылады.
Тазартудың физико-химиялық әдісі өндірістік қалдық су үшін қолданылады. Мұндай әдістерге: коагуляция, нейтрализация, экстракция, сорбция, электролиз және басқалары жатады. Бөлшектердін коагуляциясын күшейту үшін қалдық суға реагент қосады. Электрлік әдіс негіздерінің бірі болып қалдық су арқылы тұрақты электр тогын өткізу болып табылады. Бұл кезде пайда болатын және ерітіндімен суда орналасқан электролит иондары анод пен катодқа қосылып жаңа қосылыстар түзеді. Бұл жаңа қосылыстар болашақта реагент ретінде әсер етеді.
Қалдық суды тазартудың биологиялық әдісі. Қалдық суда жұқа суспензия, коллоид және ерітінді түрінде болатын, микроорганизм тіршілігінде органикалық заттарды тотықтыруға және минерализациялауға қабілетті болып негізделген әдіс. Бұнымен қоса тотықтырғыштармен ортақ атауы бар аппараттар қолданылады.
Қалдық суды тазартудың биологиялық әдісіне қолданылатын аппараттарды негізгі екі түрге бөледі:
1. Тазарту шынайы түрде жақын жасалған шарт бойынша жүретін қондырғы.
2. Тазарту жасанды жасалған шартта жүретін қондырғы.
Жасанды шартта жүретін қалдық судың биохимиялық (биологиялық) тазартуына фильтрлер және аэротенкдер қолданады. Бұл қондырғыларда тазарту процесі жасанды жағдайдағыға қарағанда әлде қайда қарқынды жүреді. Барлық керекті тазартудан өткен қалдық суды су қоймасына жіберер алдында, бактериялы ластануын жою үшін дезинфекциялайды (зарарсыздандырады).
Қалдық суды кез-келген әдіспен тазартса да біріншілік тұнбада ерімейтін заттардың қалдықтары пайда болады. Бұдан басқасы биохимиялық тазарту нәтижесінде екіншілік тұнба кезінде бөлінетін қалдықтардың көп мөлшері пайда болады. Қалдықтар сумен қатты араласып кеткен қатты заттардан құралады. Берілген қалдық санитарлық жағдайда өте қауіпті және жағымсыз иісі болады. Қалдықтарды олардағы органикалық заттар мөлшерін азайту үшін және оған жақсы санитарлық көрсеткіш беру арнайы мекемелерде анаэробты бактериялар әсеріне тап болады.
Мұндай мекемелерге: септиктер, екі қабатты тұнба, метантенкалар жатады.
Бірінші екі түрі бір мезгілде екі тапсырманы орындайды: тұндыру жолымен қалдық судан ерімейтін заттарды бөліп алу және пайда болған қалдықты зарарсыздандыру.
Метантенкалар қалдықтарды зарарсыздандыру үшін дайындалған.
Қалдық суды тазартуға арналған аппараттарды: ластанған сұйық олардан бірінен соң бірі кезек – кезек өтетіндей етіп орнатады.
Қалдық суды алдын–ала рет–ретімен торлар мен песколовкалардан өтеді. Содан кейін қатаң тазартудан өткен соң биологиялық фильтр арқылы біріншілік тұнбаға түсіп, одан әрі тұнба метантенкаға ашу үшін түсіріледі. Ашыған тұнба ары қарай механикалық зарарсыздандыру үшін құрылғыларға жіберіледі. Зарарсыздандырылған тұнбаны штабельге салып тыңайтқыш ретінде егістікке әкетеді. Жер асты су қалдық судың жалпы тасқынына қосылып дезинфекцияға тап болады.
Өндірістік қалдық суларды тазартуға арналған қондырғыны есептеу әдістемесі
1- көлденен құмұстағыш (песколовка горизонтальная); 2- радиалды тұндырғыш (отстойник радиальный); 3 - метантенк; 4 – тұнбаны беруге арналған сорғы; 5 – ластанған қалдық суды беретін құбыр; 6 – ластанған қалдық суды тұндырғышқа беретің құбыр; 7 - тұнбаны метатенкқа беретің құбыр; 8 – газды метантенктен шығаға арналған құбыр; 9 – метантенкті босатуға арналған құбыр; 10 – ашытылған тұнбаны шығаруға арналған сорғы.
Торлар (сурет 2) қалдық судағы қалқымалы ірі қосылыстарды ұстау үшін қолданылады. Тазарту орындарының алдында тор тесіктерінің өлшемі әдетте 16 мм құрайды. Торлар қозғалмайтын және ұсақтағыштармен біріктірілген болып бөлінеді. Ең көп қолданылатыны қозғалмайтын торлар. Қозғалмайтын тор қалдық су қозғалыс жолына қойылған ішіне параллель стержень металл рамадан тұрады.
Құмұстағыштар (песколовкалар) (сурет 3) қалдық судан ауыр минералды қосылыстарды бөліп алу қолданылады. Құмұстағыштарды тұндырғыш алдында орнатады. Құмұстағыштарда минералды қосылыстармен қатар құмға ұқсас органикалық қосылыстар туындысы болып келетін әртүрлі заттар тұндырылады. Құмұстағыштарды қалдық су шығыны 100 м3с болған жағдайда орнатады. Құмұстағыштарды тұнбада минералды және органикалық қосылыстар бірге бөлінетін кезде, тұнбадан тұндырманы бөліп алу қиындайды және оның метантенкада ары қарай ашуы кезінде қолданады. Судың қозғалысына байланысты құмұстағыштарды тік, көлденең және айналмалы (вращательный) деп ажыратады.
Error: Reference source not found
Эксплуатация зерттеулерінің көрсеткіші бойынша, қалдық судың құм және басқа минералды қосылыстардан жоғары эффективті тазаруы судың тура сызық бойымен қозғалатын көлденең песколовкаларда болады. Аппарат (соооружение) басында орналасқан, приямка түбінде тұнып қалған құмдар қозғалады.
Құмұстағыштағы қозғалыс жылдамдығы анықталған шегінен шықпауы керек. Көлденең құмұстағыштарғы жылдамдық максимальді ағын (приток) кезінде 0,3 мс артық емес. Ал минимальді ағында 0,15 мс аспайды. Тік құмұстағыштар үшін кіретін ағын жылдамдығы 0,035 мс артық болмауы керек.
Осы жылдамдықтарда қалдық судың болу уақыты көлденең құмұстағыштарда 30 – 60 секунд құрауы керек, ал тіктерде – 2 ... 3,5 минут.
Аэрирленетін құмұстағыштарды қолдану кезінде құрамында органикалық қосылыстар аз құмды ұстау эффектісі әлде қайда жоғары. Мұндай құмұстағыштар ұзартылған резервуар түрінде жасалады. Бір қабырғадан алысырақ аэроторлар құралады, ал олардың астына құм алу үшін лоток бекітеді.
Тұндырғыштар. (Тұндыру процесі мен тұндырғыштар "ТӨТПА 1" курсында қарастырылған). Тұндыру қалдық судан ірі дисперсті қосылыстарды бөліп алу үшін кең қолданылатын және қарапайым әдіс. Тұндыру дисперсті бөлшектерінің және дисперсионды орта тығыздықтарының айырмасына негізделген.
Әртүрлі сұйық орталарға жататын қалдық су құрамына кіретін қалқымалы және батпалы фракцияларды тұндыру арқылы бөліп алады. Технологиялық тазарту жобасында тұнбаларды белгілеуге тәуелді оларды біріншілік және екіншілік деп бөледі. Біріншілік тұнба деп қондырғы алдындағы қалдық суды биохимиялық тазарту үшін, екіншілік - билогиялық тазартудан кейін қалдық суды түссіздендіру үшін құрылған тұндырғыштар. Өндірістік сығынды суларды тазарту үшін үздіксіз әсер ететін сұйықтық қозғалысы баяу тұндырғыштар қолданылады.
Қозғалыс бағытына қарай қалдық су тұндырғыштары үш топқа бөлінеді: көлденең, тік және радиальді. Тұндыру ұзақтығы 1,5 – 2 сағат құрайды. Тік тұндырғыштарды жер асты суларының деңгейі төмен болғанда және тазарту орындарының өндірісі 10000 м3тәу – ке дейін болғанда қолданылады. Көлденең және радиальді тұндырғыштарды жер асты суларының кез–келген деңгейі мен өнімділік 20000 м3тәу – тен жоғары болғанда.
Радиальді тұндырғш шеңбер резервуардан тұрады. Онда қалдық су орталықтан шетке (перифирияға) радиальді қозғалады. Радиальді тұндырғыштарды көбінесе 16 – 50 м диаметрмен қолданады және үлкен диаметрді сирек қолданады. Тұндырғыштың диаметрі оның тереңдігіне (биіктігіне) 6 – 10 м арақатынасында болуы керек. Біріншілік радиальді тұнбалар есебі минимальді уақыт ағысымен өндіріледі. Радиальді тұндырғыштарда тұндыру орташа 1,5 сағатты құрайды. Тұндырғыштардың ортасында тұнбаны жинау үшін приямкалар орнатады. Қалдықтар (тұнбалар) түсіруін жеңілдету үшін приямка қабырғаларын 60° төмен түсіреді. Двигательден түскен тұнба приямкаға скребок көмегімен қозғалады.
Аэротенкілер. Қалдық судың көп мөлшері биологиялық тазарту үшін қолданылады. Аэротенк белсенді лай қосылысы баяу ағатын резервуардан және тазартылатын қалдық судан тұрады. Су мен лай үздіксіз және жақсы байланысын орнату мақсатында оларды сығылған ауа көмегімен үздіксіз араластырады. Биохимиялық процесте қолданылатын, микроорганизмдердің қалыпты өмір сүруі үшін үздіксіз оттегімен қамтамасыз етеді. Оттегінің керекті мөлшері оның ауадағы табиғи диффузиясы арқылы су бетінің есебінде қамтамасыз етілмейді. Сондықтан сығылған ауаны екі тапсырманы орындайтын мөлшерде береді: белсенді немесе араласуы және аэротенктегі қажет оттегі режимін ұстап тұру үшін өндірістік аэрация жалғасымы 10÷14 сағатты құрайды. Тазарған қалдық су белсенді лаймен бірге, олардың бөлінуі басталатын екіншілік тұндырғышқа түседі.
Метантенкалар. Бұл аппараттарды біріншілік тұндырғыштан алынатын тұнбаларды ашыту үшін қолданылады. Метантенк цилиндрлік немесе тікбұрышты конусты немесе пирамидалы түбі бар резервуардан тұрады және тұнбаларды ашыту үшін белгіленген. Корпус ішінде тұнбаларды ашыту үшін герметикалық жабындысы болады. Анаэробты ашу нәтижесінде пайда болатын газды жинау үшін корпустың ішінде жоғарғы бөлігінде қақпақ болады. Ашыту процесін лайды қыздыру және араластыру қолданылады. Тұнбаны температурасы 33°С–қа дейін (мезофильді ашыту), температура 55°С–қа дейін (термофильді ашыту) дейін қыздырады. Ысытатын жылутасымалдағыш ретінде өткір бу мен ыстық су қолданылады. Тұнбаны сорап көмегімен, гидроэлеватор немесе арнайы араластырғышпен араластырады. Термофильді ашу кезінде метантенкаларда тұнба ыдырауы артып, ашыту мерзімі қысқарады. Метантенкаларда екі фазадан құралатын сілтілік (метанды) ашу жүреді. Бірінші фазада майлы қатардағы органикалық қышқылы бар қарапайым қосылыс түзетін күрделі органикалық заттардың (май, көміртегі, ақуыз) ыдырауы жүреді. Екінші фазада осы қышқылдардың көмірқышқылын және метан түзе бұзылуы басталады. Қоздырушылар ретінде бірінші фазада – анаэробты, ал екінші фазада – метан түзуші бактериялар болып табылады. Метанды ары қарай отын ретінде қолдынылады.
Метантенкілер конструктивті батырылған жабындысымен, батырылмаған жабындысымен және қозғалмалы жабындысымен болады. Кең қолданыс тапқан қозғалмайтын батырылмаған жабындысымен метантенкілер.
Биофильтр. Аэробты бактериялар қатарымен пайда болған биологиялық пленкамен қапталған, қалдық сұйықтық ірі дәнді–дақылды материал арқылы сүзілетің аппараттан тұрады (сурет 3). Қалдық су биофильтрге тұнбаға жартылай тазартылғаннан кейін түседі.
Биофильтраттың фильтрлік жүктемесінен өткен соң, жүктелген су онда ерімеген қосылыстарды, біріншілік тұндырғышта тұнбаған, сондай – ақ қоллоидты және ерітілген органикалық заттарды қалдырады. Бұл заттар биофильтр материалының бетін жауып тұрған биологиялық пленкамен адсорбіленеді. Қалың жабылған биопленканы микроорганизмдер органикалық заттарды тотықтырады және сол жерден тағамдық заттармен қоректенеді.
Биофильтрлер жай тамшылы және жоғары жүктемелі (высоконагруженный). Кейінгісінде жүктеме биіктігі 3...4 м құрайды. Жоғары жүктемелі биофильтраттың тамшылыға қарағанда ашыту күші әлде қайда жоғары болады. Берілген фильтрлерді келесі белгілері бойынша жіктейді:
1. Тазарту дәрежесіне қарай – толық және толық емес биохимиялық тазартуға жұмыс істейтін биофильтрлар.
2. Ауа жіберу дәрежесіне қарай – ауаны табиғи және жасанды жіберетін боифильтрлар.
3. Жұмыс режимі бойынша – циркуляциясыз және рециркуляциямен жұмыс істейтін биофильтрлар.
4. Технологиялық жобасы бойынша – бірсатылы және екі сатылы биофильтрлер. Кейінгісін тазарған ағын сапасын қажет болған жағдайда қолайсыз климат шартында қолданылады.
Error: Reference source not found
1. Мөлшерлеу резервуары.
2. Бөлшектеуіш тор.
3. Фильтрлеп шығарғыш.
4. Жерастындағы тор.
5. Жинақтағыш тор.
Қалдық суда механикалық және биологиялық тазартудан кейін бактериялар саны азаяды. Бірақ патогенді бактерияларды толық тазарту хлорлау, электролиздеу, бактерицидтік сәулелендіру арқылы жүзеге асатын дезинфекция көмегімен іске асырылады. Кең көлемде ағын суды газ түріндегі хлормен немесе хлорлы ағартқышпен хлорлау қолданылады. Қалдық суды механикалық тазартудан кейін хлор мөлшері – 30 мгл , ал биологиялық тазартудан кейін – 10 мгл. Дезинфекцияланатын сумен хлор жақсы араласу керек.
Газды хлормен бірге хлорлау құрылғысы хлоратордан, араластырғыш және контактылы резервуардан тұрады. Қалдық суларды дезинфекциялау кезінде көлемдік шығыны 1000 м3тәу мөлшерде хлорлы ағартқыш қолданылады. Құрылғы ерітінді багынан, дозатордан, араластырғыш және контактілі резервуардан тұрады.
Тазаланған дезинфекцияланған суды су құбыры арқылы шығарады, ол жағадағы қудықпен аяқталады, су одан шығып өзен арнасына құйылады. Шығару конструкциясын былай бөледі: себелейтің, бұл кезде су әр саңылаудан ағады, және жинақталған, бұл кезде су тек бір саңылау арқылы ағады. Ең кең таралған суды әр жерден шығару, өйткені онда ағын сумен суқоймасында суы жақсы араласады және су көзінен өздігінен тазартылуы қолданылады. Суды шығару өзен ортасына немесе фарватерде жүреді. Тазартылған суды жинау орнын таңдау санитарлық инспекция органдарымен, бассейн инспекциясымен және су басқармасымен бірге жүреді.
Таблица 1. Қалдық суды тазартатын экологиялық құрылғыны есептеудің қажетті өлшемдері.
№
Параметрлер
Тапсырма варианты
1
2
3
4
5
6
7
1
Қалдық судың максимальді шығыны,
Vc., м3с.
0,40
0,45
0,50
0,55
0,60
0,30
0,36
2
Су қозғалысының оптимальді технологиялық жылдамдығы w, мс
0,30
0,28
0,27
0,26
0,25
0,20
0,30
3
Құм сүзгіш ұзындығы В, м.
2,0
2,2
2,4
2,5
3,0
1,8
2,0
4
Құмұстағыш каналындағы тор ұзындығы, b, м.
0,80
0,85
0,90
1,0
1,25
0,60
0,75
5
Дисперсті ортаның құм сүзгіштегі тығыздығы , ρ1,кгм3
2300
2000
2400
2600
2500
2100
2200
6
Тұндырғыштағы дисперсті орта тығыздығы, ρ2,кгм3
1250
1100
1300
1100
1400
1100
1200
7
Тұндырғыштағы дисперсионды орта тығыздығы, ρ,кгм3
1000
1050
1000
1000
1200
1000
1000
8.
Құм сүзгіште қалған бөлшектердің орташа көлемі d, мм
0,35
0,40
0,45
0,20
0,50
0,25
0,30
9.
Тұндырғыштағы қалған бөлшектердің орташа размері d**, мм
0,05
0,08
0,04
0,07
0,06
0,03
0,05
Жалғасы келесі бетте.
№
Параметрлері
1
2
3
4
5
6
7
10.
Тұндырғыштағы суспензия жұмсақтығының кинематикалық коэффиценті, ·10-6, м2с
1,15
1,2
1,25
1,3
1,5
1,05
1,10
11
Құм сүзгіштегі НЖС жұмсақтығының кинематиткалық коэффиценті, ·103, Па·с
1,75
1,8
2,0
2,1
2,2
1,55
1,76
12
Қалдық жұмсақтығының кинематикалық коэффиценті, ·10-6, м2с
23,1
25,5
26,2
28,5
34,5
20,2
22,4
13
Дюкер тұрақтылығының коэффицент саны , о0.
2,55
2,75
3,0
3,25
3,50
2,0
2,15
14
Дюкер ұзындығы , ℓ, м
22
30
30
35
40
15
20
15
Метантенкадағы өткір бу қысымы р, МПа
0,85
0,88
0,90
0,97
10,0
0,75
0,80
Құрылғының технологиялық сызбасы 1 суретте. Бұл құрылғының құрамына құмұстағыш, тұндырғыш, метантенк. Құмұстағыш ағын судағы ауыр минералды қоспаларды ұстап қалады (әсіресе құмды). Тазартылған су құмұстағыштан кейін қабырғығы түседі, одан сұйық радиальды тұндырғышқа түседі. Тұндырғыш ағын судағы үлкен және орташа дисперсті бөлшектерді ұстап қалады (суспензия). Тұндырғыштағы қалдық сорғыш арқылы метантенкке жіберіледі. Метантенк цилиндрлі резервуардан тұрады. Әрбір құрылғы есептелінеді.
1. Құмұстағыш есебі.
1.1. Құмұстағыштағы тегеуірінге (Нп) сәйкес келетін су тереңдігін ( һ ) анықтау:
Vс – қалдық сулардың көлемдік шығыны, м3с;
В – құмұстағыш ені, м;
w – құмұстағыштағы қалдық сулардың сызықтық көлденен жылдамдығы, мс.
1.2. Қалдық сулардың және ірі дисперсті бөлшектердің оптималды жылдамдығын қамтамасыз ететін қалқанның ашылу размері (a) есептеледі:
;
мұнда :
– ағыстың сығылу коэффиценті; = 0,64;
– ағыстың жылдамдық коэффиценті; = 0,96.
1.3. Тұну режимі ламинарлы деп қабылдап, бөлшектер тұнуының wтұн орташа жылдамдығы:
d – дисперсті бөлшектердің орташа диаметрі, м;
ρ1 – дисперсті бөлшектердің, кгм3;
ρ – жүйенің (қалдық сулардың) орташа тығыздығы, кгм3;
μ – қалдық сулар тұтқырлығының орташаланған динамикалық коэффициенті, Па·с.
1.4. Шығынның тұрақтылық теңдеуінен тұндырғыш ауданы есептелінеді Fтұн, м2:
;
1.5. Құмұстағыштың ұзындығын анықтау l, м:
1.6. Қалдық судың аппаратта болу қажетті технологиялық уақытына байланысты құмұстағыштың жұмыс бөлігінің ұзындығы (L):
Тұндырғышты есептеу
2.1. Құбырөткізгіштің оптимальды диаметрі Лобачёв формуласымен анықталады:
d = К· Vc0,42;
мұнда К – шығын коэффиценті коэффициенті, К = 1,1 – 1,2.
2.2.Құбырға қалдық суды берудің орташа жылдамдығы :
Есептелген жылдамдық технологиялық нормаға сәйкес келу керек.
2.3. Қалдық судың дюкерде қозғалудағы Рейнольдс Re санын анықтау:
2.4. Дюкер құбырларында гидравликалық үйкеліс аймағын анықтау, шойын құбырлардың кедір – бұдырлығы ∆э = 0,5 мм.
4-ші аймақ үшін: 10· d Дэ Re 500· d ∆э,
5-ші аймақ үшін: Re 500· d ∆э
2.5. Аймаққа байланысты (4 немесе 5) гидравликалық үйкеліс коэффицентін есептейді .
- 4-ші аймақ үшін:
- 5-ші аймақ үшін:
2.6. Дюкер ұзындығы бойынша hl тегеуірін шығынының Дарси формуласымен анықтау:
2.7. Диффузордың соңғы диаметрін d2 пайдалана отырып, дюкерден суспензияның шыққан кездегі орташа жылдамдығын есептеу (d2 d = 2):
2.8. Дюкердің барлық жергілікті коэффицент санын біле отыра ξ0, жергілікті кедергідегі тегеуірін шығынын анықтау hм:
2.9. Дюкердегі тегеуріннің толық шығыны hо:
hо = hl + hо.
2.10. Практика жүзінде тұндыру ламинарлы (Re2) болғандықтан, тұндырғыштағы дисперсті бөлшектердің орташа жылдамдығын анықтау:
;
2.11. Тұндырғыштың қажетті тұну ауданын есептеу F:
2.12. Егер алынған нәтиже ауданы нормативтіден артық болса, онда оны ауданы бірдей болатын екі немесе одан көп тұндырғышқа бөліп, тек біреуін ғана есептейді :
F1 = F2 =... Fn.
2.13. Тұндырғыш диаметрін анықтаймыз (D1):
2.14. СНиП нормасы бойынша тұндырғыш диаметрінің (D) оның биіктігіне (H) қатынасы 1:6 ... 1:10. D H = 110 деп алып, апараттың қажетті биіктігін H1 есептейміз.
2.15. Тұндырғыштың пайдалы көлемі (цилиндрлі бөлігінің көлемі) V:
2.16. Тұндырғыштың биіктігінің технологиялық қор коэффициентің К = 1,1 ескере отырып, аппараттың конструктивті биіктігін Hк және тұндырғыштың толық көлемін Vк анықтаймыз:
Hк = 1,1· Н1
2.17. СниП көрсеткіші бойынша тұндырғыш ауданы мына формуламен де анықталады :
F = Vч vуд ;
Мұнда , vуд – төмен тығыздықты орташа дисперсті қалдық сулар үшін есептелген меншікті жүктеме vуд = 12 – 14 м3(м2·сағ).
Vч – қалдық сулардың сағаттық көлемдік шығыны, м3сағ.
2.18. Диффузордан тұндырғышқа сұйық берілген биіктікке Н көтерілу үшін, дюкер терендікке орналасу өлшемін z тегеуіріндер балансынан табылады :
Нп + ∆z = Н + hо, бұдан ∆z = Н + hо - Нп
2.19. Тұндырғыш монтажындағы фундамент тереңдігін анықтау
Нф = ∆z + ∆z1
3. Метантенкінің есептелуі.
________________________________
3.1.Алынған тұнбаның көлемдік шығыны :
Vос = ут ·Vс,
Мұнда ут - қалдық суда тұндырғыштағы тұнған заттардың орташа көлемдік концентрациясы .
3.2. Тұндырғышта тұнба (90%-ті ылғалдылыққа дейін) жиналып болған сон оны орталық сораппен құбырөткізгіш арқылы метантенкке қотарады. Тұнбаны тасымалдауға арналған құбырөткізгіштің оптималды диаметрді (технико – экономикалық көзқарас бойынша) анықтайды d1:
d1= К· V1с0,42
3.3. Құбырөткізгіште тұнбаның (лайдың) орташа жылдамдығы :
3.4. Тұнба қозғал кезіндегі Рейнольдс Re саны :
Бұдан кейін гидравликалық есептелу құмұстағыш пен тұндырғыш арасындағы құбыр есебіне ұқсас. Тегеуірін шығынын h1 анықтайды.
3.5. Тұнбаны метантенкке көтеруді есепке алып сорғының қажетті тегеуіріні:
Н1 = ∆z + h1
3.6. Құбырөткізгіштегі қысым шығынын анықтау :
∆р = ρтұн· g· Н1
3.7. Тұнбаны тасымалдау үшін сорғының пайдалы қуаты Nп есептеледі :
Nп = ∆р · V1с
3.8. Жұмысшы ПӘК-ті есепке алып толық қуат Nо (η = 0,7):
Nо = Nп
Каталог бойынша ортадан тепкіш сорғының белгілі маркасын таңдайды.
3.9. Тәулік бойы толтыруды есепке алып метантенк көлемін анықтаймыз :
Vм = К · Vтәу
3.10. СНиП нормасы бойынша метантенк диаметрі мен биіктігінің коструктивті қатынасы Dм Hм = 13. Диаметр D мен биіктігін Н анықтаймыз :
Сонда метантенк биіктігі анықталады :
3.11. Егер метантенк өлшемдері СНиП нормасынан жоғары болса, онда бір метантенк орнына көлемі жағынан кіші үш немесе төрт метантенк қолдану керек. Барлық метантенктердін көлемін бірдей алып бір метанктенкті есептейді:
Vм1 = V м2 = V м3 = V м4
3.12. Dм1 диаметрін анықтаймыз :
3.13. Метантенк биіктігі Нм1 :
3.14. Метантенк жұмыс бөлігінің барлық көлемін Vм1 екіге бөлеміз: бірінші - цилиндр көлемі Vц және екінші – конус көлемі Vк.
3.15. СНиП талабы бойынша 0 –ден төмен орындалатын, конустык бөлімнің көлемі Vк анықталады :
Vк = Vм - Vц
3.16. Метантенктің конустык бөлімінің биіктігі Нк:
СНиП нормасы бойынша метантенктің конустык бөлімінің жоғары биіктігі Нж цилиндрлі бөлік биіктігінің 13 – не тең.
Нж = 0,333· Нк
3.17. Ашыту процесін жеделдету үшін лайды 33°С дейін қыздырады және араластырады. Тәулік бойы лайды бірқалыпты тоқтаусыз берілудегі метантенктің жылулық жүктемесін анықтаймыз :
мұнда ρ- метантенктегі тұнба (лай) затының орташа тығыздығы, кгм3;
c - тұнбаның орташа жылусыймдылығы, кДж кг град∙ град;
Vс - метантенкке берілетін тұнбаның орташаланған көлемдік секундалық шығыны, м3 с.
3.18. Тұнба метантенкте өткір ысытатын бумен қыздырылады. Өткір будың массалық шығыны былай анықталады :
мұнда i - ысытатын будың энтальпиясы, кДж кг
i - конденсаттың энтальпиясы, кДж кг.
3.19. Технология бойынша араластыру кезінде қырғыш қалақшалардың айналу жиілігі n = 0,5 айнс =30 айнмин. Метантенктің габариттерін есепке алып, қырғыш қалақшалардың саның 3-6 деп қабылдайды. Араластыру кезіндегі Рейнольдс Reм критерийін есептейміз.
3.20. Euм анықтау үшін Euм = f (Reм) графигін қолданады. Reм арқылы Euм табады. Араластыру процесі үшін Эйлер теңдеуін пайдаланып, араластырғыштың жұмыс қуатын N есептейміз:
N = Euм· ρ · n3 · d5
3.21. Араластырғышты қосу кезіндегі инерция күштерін женуді есепке алып электрқозғалтқыштын толық қуаты Nо анықталады:
Nо = КN · Nо .
мұнда КN – инерция күштерін женуге қажетті қуатты есепке алатын қор коэффициенті, КN = 1,5.
Қосымша
___________________
Таблица.1. МЕСТ ГОСТ 3262-75 бойынша газопроводты трубалар
Өту шарты
dу, мм
Есептелген ішкі диаметр dр, мм
Қабырға қалыңдығы , мм
Трубы
Жеңілдері
Қарапайым
Күшейтілген
50
52
3,0
3,5
4,5
60
62
3,0
3,5
4,5
70
66,5
3,2
4,0
4,5
75
76
3,5
4,0
4,5
80
79,5
3,5
4,0
4,5
90
92,3
3,5
4,0
4,5
100
104
4,0
4,5
5,0
125
130
4,0
4,5
5,0
150
155
4,0
4,5
5,0
175
-
4,0
4,5
5,0
200
-
5,0
5,5
6,0
250
-
5,0
5,5
6,0
300
-
6,0
6,5
7,0
250
-
6,5
7,0
7,5
400
-
7,0
7,5
8,0
450
-
7,0
7,5
8,0
500
-
8,0
8,5
10,0
Таблица.2 Химиялық белсенді, токсикалық және жарылғыш сұйықтықтарды жіберу үшін арналған ортадан тепкіш сораптар
№ пп
Сорап маркасы
Беріліс, лс
Напор,
м
Жұмысшы сақинаның айналу жиілігі, тәумин
Сорап қуаты,
кВт
Сорап КПД - сы
1
ЦГ 332
0,83
32
3000
2,2
-
2
ЦГ 50150
13,9
50
3000
15
-
3
ЦГ 5012,5
13,9
12,5
1500
3
-
4
1,5 ХГ-6
2,2
18
3000
2,8
-
5
1,5 ХГ-6·2
2,2
35
3000
2,8
-
6
2ХГ-3
5,5
88
3000
14
-
7
2ХГ-4
5,5
61
3000
10
-
8
2ХГ-5
5,5
44
3000
3,5
-
9
2Х-6
5,5
31
3000
4,0
-
10
3Х-6
12,5
54
3000
14,0
-
Таблица.3. Қаныққан су буы қасиетінің қысымнан тәуелділігі
Қысым р, МПа
Температура
t, 0С
Тығыздық
п, кгм3
Сұйық энтальпиясы i, кДж кг
Бу энтальпиясы i, кДж кг
Будың пайда болу жылуы r, кДж кг
0,6
158,1
3,1
667,9
2768
2095
0,7
164,2
3,6
694,3
2769
2075
0,8
169,6
4,1
718,4
2776
2057
0,9
174,5
4,6
740,0
2780
2040
1,0
179,0
5,0
760,0
2784
2024
Әдебиет
____________________
1. Стабников В.Н. и др. Процессы и аппараты пищевых производств М. Высшая школа1976.
2. Кедров В.С. и др. Водоснабжение и канализация М.Стройиздат. 1984. с.286.
3. Прозоров И.В. и др. Гидравлика, водоснабжение и канализация М. Высшая школа1990. с. 447.
4. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии М. Химия, 1970. с.623.
5. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам. Под общей редакцией Некрасова Б.Б. Минск. Высшая школа с.382.
Тапсырмалар
№
Параметр
нұсқалар
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
1
Қалдық судың максимальді шығыны, Vc., м3с.
0,40
0,45
0,50
0,55
0,60
0,30
0,36
0,2
0,25
0,30
0,35
0,30
0,10
0,16
0,60
0,65
0,70
0,75
0,80
0,50
0,56
0,2
0,25
0,30
0,35
2
Су қозғалысының оптимальді технологиялық жылдамдығы w, мс
0,30
0,28
0,27
0,26
0,25
0,20
0,30
0,20
0,18
0,17
0,16
0,15
0,10
0,20
0,40
0,38
0,37
0,36
0,35
0,30
0,40
0,20
0,18
0,17
0,16
3
Құмұстағыш ені
В, м.
2,0
2,2
2,4
2,5
3,0
1,8
2,0
3,0
3,2
3,4
3,5
4,0
2,8
3,0
4,0
4,2
4,4
4,5
5,0
2,8
4,0
2,0
2,2
2,4
2,5
4
Құмұстағыш шығару каналындағы қалқаның ені
b, м.
0,80
0,85
0,90
1,0
1,25
0,60
1,75
1,80
1,85
1,90
2,0
2,25
2,60
2,75
3,80
3,85
3,90
3,0
4,25
2,60
3,75
0,80
0,85
0,90
1,0
5
Құмұстағыштағы дисперсті ортаның тығыздығы ρ1, кгм3
2300
2000
2400
2600
2500
2100
2200
2300
2000
2400
2600
2500
2100
2200
2300
2000
2400
2600
2500
2100
2200
2300
2000
2400
2600
6
Тұндырғыштағы дисперсті ортаның тығыздығы ρ2, кгм3
1250
1100
1300
1100
1400
1100
1200
1250
1100
1300
1100
1400
1100
1200
1250
1100
1300
1100
1400
1100
1200
1250
1100
1300
1100
7
Тұндырғыштағы дисперсионды ортаның тығыздығы ρ, кгм3
1000
1050
1000
1000
1200
1000
1000
1000
1050
1000
1000
1200
1000
1000
1000
1050
1000
1000
1200
1000
1000
1000
1050
1000
1000
8
Құмұстағышта тұнған бөлшектердің орташа өлшемі
d, мм
0,35
0,40
0,45
0,20
0,50
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,20
0,50
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,20
0,50
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,20
9
Тұндырғышта тұнған бөлшектердің орташа өлшемі d**, мм
0,05
0,08
0,04
0,07
0,06
0,03
0,05
0,05
0,08
0,04
0,07
0,06
0,03
0,05
0,05
0,08
0,04
0,07
0,06
0,03
0,05
0,05
0,08
0,04
0,07
10
Тұндырғыштағы суспензия тұтқырлығының кинематикалық коэффиценті, ·10-6, м2с
1,15
1,2
1,25
1,3
1,5
1,05
1,10
1,15
1,2
1,25
1,3
1,5
1,05
1,10
1,15
1,2
1,25
1,3
1,5
1,05
1,10
1,15
1,2
1,25
1,3
11
Құмұстағыштағы СӘЖ-е тұтқырлығының динамикалық коэффиценті, μ·103, Па·с
1,75
1,8
2,0
2,1
2,2
1,55
1,76
1,75
1,8
2,0
2,1
2,2
1,55
1,76
1,75
1,8
2,0
2,1
2,2
1,55
1,76
1,75
1,8
2,0
2,1
12
Тұнба тұтқырлығының кинематикалық коэффиценті
·10-6, м2с
23,1
25,5
26,2
28,5
34,5
20,2
22,4
23,1
25,5
26,2
28,5
34,5
20,2
22,4
23,1
25,5
26,2
28,5
34,5
20,2
22,4
23,1
25,5
26,2
28,5
13
Дюкердегі жергілікті кедергі коэффициенттер қосындысы ξ0
2,55
2,75
3,0
3,25
3,50
2,0
2,15
2,55
2,75
3,0
3,25
3,50
2,0
2,15
2,55
2,75
3,0
3,25
3,50
2,0
2,15
2,55
2,75
3,0
3,25
14
Дюкер ұзындығы , ℓ, м
22
30
30
35
40
15
20
22
30
30
35
40
15
20
22
30
30
35
40
15
20
22
30
30
35
15
Метантенктегі өткір бу қысымы р, МПа
0,85
0,88
0,90
0,97
10,0
0,75
0,80
0,85
0,88
0,90
0,97
10,0
0,75
0,80
0,85
0,88
0,90
0,97
10,0
0,75
0,80
0,85
0,88
0,90
0,97