Производство детского питания

 

 

 

 

 

 

 

3.4 Расчет очистного оборудования

 

 

 

3.4.1 Расчет жироловки

 

 

 

Степень снижения концентрации жиров и взвешенных веществ зависит от начальной концентрации этих загрязнений, продолжительности отстаивания и температуры сточных вод. Характер этой зависимости определяется уравнением (35):

,                                          (35)

 

где C₀, C_en - соответственно, концентрация загрязнений в очищенной и исходной жидкости, мг/л;

K - коэффициент, характеризующий скорость выделения нерастворимых примесей;

t - продолжительность отстаивания, мин.

Коэффициент зависит  от высоты слоя отстаивания, продолжительности отстаивания и температуры, поступившей жидкости и определяется по формуле (36):

,                                    (36)

 

где K_ж, К_вв - коэффициенты, характеризующие, соответственно, скорость выделения жира и взвешенных веществ;

Н -высота слоя отстаивания, м;

Т -температура, °С.

Для определения продолжительности  отстаивания сточных вод можно  использовать график (см. рис. 3).

Рис. 3. График для определения продолжительности отстаивания в жироловках при температуре сточных вод: 1 - 10°С; 2 - 15°С; 3 - 20°С; 4 - 25°С; 5 - 30°С.

 

Расход сточных вод, поступающих на очистку из резервуара-усреднителя, равен 5,14 м³/ч.

Принята одна жироловка. Объем жироловки определяется по формуле (37):

,                                                  (37)

где W -объем жироловки, м³;

Q -расчетный расход  сточных вод, м³/ч;

t -продолжительность  отстаивания, ч.

Площадь центральной камеры определяется по формуле (38):

 

,                                               (38)

 

где W_к - площадь центральной камеры жироловки, м²;

Q - расчетный расход  сточных вод, м³/с;

V_вос - скорость восходящего потока, м/c, V_вос = 0,005 м/с.

Диаметр центральной камеры определяется по формуле (39):

 

,                                             (39)

 

где d_к - диаметр центральной камеры жироловки, м;

W_к - площадь центральной камеры жироловки, м².

Площадь зоны осветления жироловки определяется по формуле (40):

 

,                                             (40)

 

где W_зо - площадь зоны осветления жироловки, м²;

W - объем жироловки, м³;

h - глубина проточной  чаши жироловки, принята 2 м.

Общая площадь жироловки (41):

 

,                                            (41)

 

где W_о - площадь жироловки, м²;

W_к - площадь центральной камеры, м²;

W_зо -площадь зоны осветления, м².

Диаметр жироловки равен (42):

,                                          (42)

 

где Д - диаметр жироловки, м;

W_o - общая площадь жироловки, м².

Объем осадка, выпавшего  в жироловке определяется по формуле (43):

 

,                                     (43)

 

где V_ос - объем осадка, выпавшего в жироловке, м³/сут;

С_en - концентрация взвешенных веществ, мг/л;

Э - эффект задержания взвешенных веществ;

Q - расчетный расход  сточных вод, м³/сут;

p - влажность осадка, %, p = 97%;

g - объемный вес осадка, т/м³, g = 1,01т/м³.

Объем осадочной части  жироловки составляет (44):

 

,                                           (44)

 

где V_o - объем осадочной части жироловки, м³;

T - продолжительность хранения осадка в жироловке, Т = 8 ч.

Глубина осадочной части  жироловки равна (45):

 

,                                                (45)

 

где h_o - глубина осадочной части жироловки, м;

V_o - объем осадочной части жироловки, м³.

Общая высота жироловки составит (46):

 

,                                           (46)

 

где h_o - глубина осадочной части, м;

h_н - глубина нейтрального слоя, м, h_н = 0,3 м;

h - высота зоны осветления, м;

h_б - высота борта, м, h_б = 0,3 м.

В соответствии с балансом загрязнений, количество жира, задерживаемого в жироловке составляет С₀ = 187,2 мг/л. Количество всплывшей жиромассы равно 80% от общего количества задержанного жира и определяется по формуле (47):

,                                               (47)

 

где V_жм - объем всплывшей жиромассы, м³/сут;

С₀ - концентрация жира, задержанного в жироловке, мг/л;

Q - расчетный расход сточных вод, м³/сут;

p - влажность всплывшей  жиромассы, %, p = 80%;

g - объемный вес жиромассы, т/м³, g = 0,887 т/м³.

Частота вращения реактивного  водораспределителя определяется по формуле (48):

,                                             (48)

 

где n - частота вращения водораспределителя, с^-1;

q - расход сточных вод, л/с;

d - диаметр патрубков  реактивного водораспределителя, мм;

Д - диаметр жироловки, мм.

Результаты расчета  жироловки сведены в таблицу 7.

 

Таблица 7

Результаты расчета жироловки

Показатель	Формула	Результат
Объем жироловки – W	(37)	4,28 м3
Площадь центральной камеры - Wk	(38)	0,29 м2
Диаметр центральной камеры - dk	(39)	0,61 м
Площадь зоны осветления жироловки  – Wзо	(40)	2,57 м2
Общая площадь жироловки - Wо	(41)	2,86 м2
Диаметр жироловки – Д	(42)	2 м
Объем осадка, выпавшего в жироловке - Vос	(43)	0,81 м3/сут
Объем осадочной части жироловки - Vо	(44)	0,814 м3
Глубина осадочной части жироловки - hо	(45)	0,9 м
Общая высота жироловки – Н	(46)	3,5 м
Количество всплывшей жиромассы – Vжм	(47)	0,035 м3/сут
Частота вращения реактивного водораспределителя - n	(48)	5 об/мин

 

По результатам произведенных  расчетов запроектированно две жироловки (одна рабочая, одна резервная) объемом 4,28 м³, диаметром 2 м, высотой 3,5 м, объем осадочной части 0,81 м³, диаметр трубопроводов для удаления осадка принят 100 мм, частота вращения реактивного водораспределителя 5 об/мин, диаметр патрубков водораспределителя 50 мм. Объем осадка, образовавшегося в жироловке – 0,81 м³/сут, объем всплывшей жиромассы – 0,035 м³/сут.

 

 

3.4.2 Расчет ЭКФ-установки

 

 

 

Расход сточных вод, поступивших на ЭКФ-очистку составляет 5,14 м³/ч. Принят один ЭКФ-аппарат, производительностью 5,14 м³/ч. Продолжительность обработки сточных вод принята 15 мин, из них 5 мин или 0,08 ч - в камере электрокоагуляции, 10 мин или 0,17 ч – в камере электрофлофации. Плотность тока в электрокоагуляторе i_ф = 60 А/м², в электрофлотаторе i_ф = 80 А/м². Напряжение постоянного тока 6 В. Количество электричества на обработку воды К_э = 100 Ач/м². Межэлектродное пространство в камере электрокоагуляции 20 мм.

Объем ЭКФ-установки определяется по формуле (49):

 

,                                                (49)

 

где W - объем ЭКФ-установки, м³;

Q - расчетный расход сточных вод, м³/ч;

t - продолжительность обработки воды, ч.

Высота установки определяется по формуле (50):

 

,                                          (50)

 

где H - полная высота установки, м;

h₁ - высота слоя жидкости, считая от нижней кромки электродного блока до слоя пены, м, h₁ = 0,8 м;

h₂ - высота слоя пены, м, h₂ = 0,2 м;

h₃ - высота борта установки, м, h₃ = 0,3 м.

Площадь зеркала воды в каждой камере определяется по формуле (51):

 

,                                                (51)

где F - площадь зеркала воды, м²;

W - объем камеры, м³;

h₁ - высота слоя жидкости, м.

Ширина установки принята 0,9 м. Тогда длина каждой камеры определяется по формуле (52):

,                                                    (52)

где L - длина камеры, м;

F - площадь зеркала воды, м²;

B - ширина установки, м.

Общая длина установки составляет (53):

 

,                                           (53)

 

где L - общая длина  установки, м;

L_к - длина камеры электрокоагуляции, м;

L_ф - длина камеры электрофлотации, м;

L₁ - длина распределительной и сборной камер, м.

Cила тока в камере  электрокоагуляции определяется  по формуле (54):

 

,                                                (54)

 

где J_к - сила тока в камере электрокоагуляции, А;

К_э - количество электричества, Ач/м³;

Q - расход сточных вод, м³/ч.

Количество электродов в камере электрокоагуляции определяется по формуле (55):

,                                             (55)

 

где n_к - количество электродов, шт;

В - ширина установки, м;

а - расстояние от стенки камеры до крайнего электрода, м, а = 0,04 м;

С - межэлектродное пространство, м;

В₁ - толщина электродов, м, В₁ = 0,005 м.

Активная площадь одного электрода в камере электрокоагуляции вычисляется по формуле (56):

 

,                                                   (56)

 

где l₁ - длина электродов, м, l₁ = L_к - 0,1 = 0,57 - 0,1 = 0,47 м.

h₁ - высота электрода, м.

Активная площадь всех анодов (катодов) в камере электрокоагуляции  составит:

Расход материала электродов определяется по формуле (57):

 

,                                             (57)

 

где q - расход материала электродов, г/м³;

K_в - коэффициент выхода по току, К_в = 0,4;

А - электрохимический  эквивалент железа, г/Ач, А = 0,606 г/Ач;

Q - расход сточных вод,  м³/ч.

Сила тока в камере электрофлотации равна (58):

 

,                                           (58)

 

где J_ф - сила тока в камере электрофлотации, А;

j_ф - плотность тока в камере электрофлотации, А/м²;

fа₂ - активная площадь горизонтальных электродов в камере электрофлотации, м²:

где L_ф - длина камеры электрофлотации, м;

В - ширина установки, м.

Вес блока электродов в камере электрокоагуляции определяется по формуле (59):

,                                            (59)

 

где М_к - общая масса электродной системы, т;

g₁ - плотность материала электродов, т/м³, g₁ = 7,86 т/м³;

f₁ - активная площадь одного электрода, м²;

n_к - количество электродов, шт;

В₁ - толщина электродов, м.

Вес электродов в камере электрофлотации определяется по формуле (60):

 

,                                  (60)