Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Федеральное агентство по образованию
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Строительный факультет
Кафедра водоснабжения и канализации
Пояснительная записка
к курсовому проекту по теме
«Водоотведение нефтеперерабатывающего завода»
Выполнили:
студенты гр. ВВ-08-2
Одинцова Д.А.
Амунова Т.Л.
Проверил:
Мелехин А.Г.
Пермь 2012
Содержание
1. Исходные данные
В данном курсовом проекте рассматривается водоотведение и очистка сточных вод нефтеперерабатывающего завода.
Количество сточных вод составляет м3/сут = 35,42 м3/ч. Очищенная сточная вода подается в оборотную систему промышленного водоснабжения.
Площадь водосбора (для расчета ливневой канализации) составляет 1250 км2.
Таблица 1
|
Показатели |
Исходная концентрация загрязнений |
Концентрация загрязнений после очистки |
|
Взвешенные вещества, мг/л |
250 |
25 |
|
Нефтепродукты, мг/л |
500 |
30 |
|
СПАВ, мг/л |
15 |
- |
2. Режим водоотведения
Режим притока сточных вод на очистные сооружения равномерный в течение смены. Предприятие работает в три смены. Продолжительность смены – 8 часов. Расчетный часовой расход сточных вод составляет м3/ч.
3. Характеристика производственных сточных вод от нефтеперерабатывающего завода
Сточные воды при отведении с территории нефтеперерабатывающего завода в зависимости от их происхождения разделяются на:
1. Производственные, т.е. воды, использованные в процессе переработки нефти, и воды, получающиеся в результате обезвоживания сырья, поступающего на переработку.
На нефтеперерабатывающих заводах предусматриваются две основные системы производственной канализации:
I система— для отведения и очистки нефтесодержащих нейтральных производственных и производственно-ливневых сточных вод. В этом случае в единую канализационную сеть поступают соответствующие сточные воды большинства технологических установок: от конденсаторов смешения и скрубберов (кроме барометрических конденсаторов на атмосферно-вакуумных трубчатках), от дренажных устройств аппаратов, насосов и резервуаров (исключая сырьевые), от охлаждения сальников насосов, от промывки нефтепродуктов (при условии малых концентраций щелочи в воде), от смыва полов, а также ливневые воды с площадок установок и резервуарных парков. Сточные воды первой системы канализации после очистки, как правило, используются для производственного водоснабжения (пополнение системы оборотного водоснабжения и для отдельных водопотребителей). Общее солесодержание этих вод не превышает 2 тыс. мг/л;
II система — для отведения и очистки производственных сточных вод, содержащих нефть, нефтепродукты и нефтяные эмульсии, соли, реагенты и другие органические и неорганические вещества.
Сточные воды данного нефтеперерабатывающего завода (НПЗ) можно отнести к нейтральным нефтесодержащим водам, т.к. они не содержат кислоты, соли и щелочи в значительном количестве.
2. Бытовые – от санитарных приемников, от мытья полов и от принимаемых рабочими душей; ввиду того, что бытовые сточные воды по характеру загрязнений сильно отличаются от производственных сточных вод, они требуют самостоятельных отведения и очистки. В задание курсового проекта расчет бытовой канализации не входит.
3. Атмосферные – дождевые и снеговые. Атмосферные осадки, выпадающие на территорию завода, занятую технологическими установками и резервуарными парками, смывают с этих площадок нефть и нефтепродукты. Поэтому атмосферные воды, загрязненные нефтью и нефтепродуктами, могут быть отведены совместно с производственными сточными водами, содержащими аналогичные загрязнения.
Современные установки, используемые на нефтеперерабатывающих заводах, практически исключают попадание нефти на заводские проезды и площадки, поэтому атмосферные осадки отводятся по кюветам дорог сетью водостоков.
4. Методы, применяемые для очистки производственных
сточных вод от НПЗ
На отечественных и зарубежных нефтеперерабатывающих заводах общепринятая схема включает две стадии очистки:
1) механическая — очистка от грубодисперсных примесей (твердых и жидких);
2) физико-химическая — очистка от коллоидных частиц, обезвреживание сернисто-щелочных вод и стоков ЭЛОУ;
Для очистки сточных вод I системы в настоящее время на отечественных предприятиях используют две схемы.
Первая схема включает очистку сточных вод в нефтеловушках, прудах, флотаторах, песчаных фильтрах и т.д. Очищенная вода используется для подпитки оборотных систем.
Вторая более перспективная схема, кроме сооружений механической и физико-химической очистки, включает сооружения биологической очистки, а в некоторых случаях — установки доочистки сточных вод.
Сточные воды первой и второй систем канализации проходят очистку на отдельных очистных сооружениях, так как различаются по составу и концентрации загрязнений. Очищенные сточные воды первой системы, как правило, используются для подпитки оборотных систем водоснабжения завода. Очищенные сточные воды второй канализационной системы не могут быть использованы в оборотном цикле вследствие повышенного содержания солей (порядка 5— 6 г/л), поэтому после соответствующей очистки сбрасываются в водоем.
5. Выбор технологической схемы для очистки сточных вод
Для очистки сточных вод данного НПЗ выбрана следующая схема:
Механическая очистка. В качестве предварительной очистки сточных вод предложено отстаивание в нефтеловушке. Нефтеловушка позволяет снизить содержание нефтепродуктов на 60-90%, взвеси – на 40-60%.
Физико-химическая очистка. Для доочистки сточных вод от нефтепродуктов в схему включена напорная флотация. Эффект очистки по нефтепродуктам составляет 70-80%.
Для доочистки сточных вод от взвешенных веществ, СПАВ, остаточных нефтепродуктов перед подачей в систему оборотного водоснабжения включена сорбция на угольных фильтрах.
6. Расчет основных сооружений
6.1. Усреднитель
Усреднение расхода и концентраций загрязнений позволяют рассчитывать все последующие звенья очистки не на максимальные, а на некоторые средние значения параметров потока.
Расчет усреднителя производится на основании данных притока сточных вод по часам суток. В данном курсовом проекте коэффициент часовой неравномерности равен , таким образом, максимальный часовой расход составит:
м3/ч.
Зададим, что превышение концентрации загрязнений сверх допустимой наблюдается с 9 до 17 часов, поэтому период усреднения принимаем равным 8 часам.
Объем усреднителя будет равен:
м3.
По табл.11.2 справочника [2] принимаем типовой усреднитель с максимальным рабочим объемом 400 м3 и минимальным объемом 300 м3 с размером секции 3х15 м. Согласно СНиП [1] число секций усреднителя должно быть не менее двух, обе рабочие.
Число типовых секций объемом 300 м3 составит:
.
Принимаем 2 секции, тогда объем усреднителя:
м3.
Пропускная способность секции:
м3/ч.
Скорость продольного движения воды в секции составит:
мм/с, что удовлетворяет требованиям СНиП [1] мм/с.
6.2. Нефтеловушка
Основная масса нефтепродуктов в грубодиспергированном (капельном) и некоторая в эмульгированном состоянии из сточных вод удаляются в отстойных сооружениях, называемых нефтеловушками. Они применяются при содержании нефтепродуктов в сточных водах более 100 мг/л.
Нефтеловушки проектируются трех типов: горизонтальные, радиальные и тонкослойные. Расчет нефтеловушек аналогичен расчету отстойников с учетом кинетики всплывания нефтяных частиц.
Расчетная скорость движения сточной воды не должна превышать 4-6 мм/с. Расчетную гидравлическую крупность нефтяных частиц принимаем равной 0,4 мм/с.
По таблице 12.10 справочника [2] принимаем типовую горизонтальную нефтеловушку ТП 902-2-157, имеющую следующие параметры:
Глубина проточной части м, ширина одной секции м, длина одной секции м, высота сооружения м.
Производительность одной секции:
м3/ч, где
– коэффициент использования объема отстойника, принимаем по табл.31 СНиП [1].
При такой пропускной способности необходимое количество секций сооружения составит:
секции.
Принимаем 3 секции типовой горизонтальной нефтеловушки ТП 902-2-157.
Концентрация загрязнений на выходе из нефтеловушки при заданной эффективности очистки составит:
, где
– концентрация загрязнений в исходной воде;
– концентрация загрязнений в очищенной воде;
– эффективность очистки.
Получаем на выходе из нефтеловушки следующие показатели:
мг/л;
мг/л;
Количество осадка, уловленного в нефтеловушке, определяется по формуле:
м3/сут, где
qw – расход сточных вод в час максимального притока qmax (м3/час) или в сутки Qсут (м3/сут);
Сen и Сex – концентрации взвешенных веществ в сточных водах соответственно до осветления и после него, мг/л;
Рmud – влажность осадка (обводненность нефтепродуктов), %; Рmud =95%,
mud – плотность уловленного осадка в нефтеловушках; при влажности более 80% mud = 1,1г/см3 (кг/л).
Обводненность нефтепродуктов очень большая (50-70%), поэтому необходимо отделять нефть от воды. Разделка нефтепродуктов, как правило, производится в разделочных резервуарах в условиях предварительного подогрева нефтепродуктов в теплообменниках до температуры 50-700 С. Число резервуаров не менее трех Продолжительность разделки, включая операции по закачке обводненных нефтепродуктов, их отстаиванию, спуску (дренированию) сточной воды, откачке обезвоженных нефтепродуктов принимается не менее 3 суток. Содержание воды в обезвоженных нефтепродуктах не должно превышать 2-5%, механических примесей – 1-2%.
6.3. Напорная флотация
Установки напорной флотации применяют для снижения содержания нефти и нефтепродуктов в сточных водах с 70-150 до 10-30 мг/л и механических примесей со 100-150 до 10-15 мг/л. Флотаторы-отстойники рекомендуется применять при концентрациях нефтепродуктов 100-150 мг/л и механических примесей до 150 мг/л.
Флотатор представляет собой отстойник радиального типа со встроенной внутри круглой в плане флотационной камерой, оборудованной вращающимся водораспределителем и механизмом сгребания пены.
Для предварительных расчетов принимаем три флотатора с расходом через каждый м3/ч.
Принимаем высоту флотационной камеры м.
Диаметр каждой камеры: м ≈ 1,5 м, где
Qф – расход сточных вод поступающие на один флотатор;
υ – скорость восходящего движения воды, равная 10,8 м/ч.
Продолжительность пребывания сточных вод во флотационной камере – 5-7 минут.
Высоту флотатора-отстойника принимаем м.
Диаметр флотатора-отстойника определяем по формуле:
м, где
υ0 – скорость движения воды в отстойной зоне, равная 4,7 м/ч.
Общее время пребывания сточной воды во флотаторе-отстойнике – 20 минут.
Эффект задержания взвешенных частиц принимаем равным 80%.
Количество нефтесодержащей пены (со всех флотаторов) составит:
м3/ч, где
А и А1 – соответственно начальное и конечное содержание нефтепродуктов в сточной воде, мг/л;
0,95 – объемная масса нефтесодержащей пены, т/м3;
90% – обводненность нефтесодержащей пены.
Количество выпавшего осадка по сухому веществу равно:
т/сут, где
С и С1 – начальное и конечное содержание взвешенных веществ в сточной воде, мг/л.
Окончательно принимаем три типовых флотатора-отстойника ТП-902-2-290 с основными конструктивными параметрами: м, м, м.
Получаем на выходе из флотатора-отстойника следующие показатели:
мг/л;
мг/л;
мг/л.
Для обезвреживания осадка, образующегося после флотаторов, предусматриваем следующую схему его обработки. Сначала осадок поступает в пеносборник, который служит сборным промежуточным резервуаром, где происходит частичное отделение воды от пены, далее осадок поступает в пеногаситель для выделения загрязнений, сорбированных на пузырьках воздуха. Этот процесс может осуществляться с помощью разбрызгивания воды по поверхности пены. После гашения осадок направляется на обезвоживание и утилизацию.
6.4. Сорбционный фильтр
Сорбционный фильтр предназначен для удаления из воды оставшихся загрязнений (СПАВ, взвешенных веществ).
По расходу 35,42м3 /час принимаем две автоматические фильтровальные установки типа CWG AC 4882/360F
Фильтрующий материал:
Активированный уголь типа AquaSorb 1000, зернистость: 0,6-2,36 мм, количество: 1100 л (550 кг).
Кварцевый песок, зернистость: 2,0-3,15 мм, количество: 200 л (300 кг).
Получаем на выходе с фильтров следующие показатели:
мг/л;
мг/л;
мг/л.
7. Очистка дождевых стоков
Параметры работы дождевой сети определяются по СНиП [1]. К ним относятся:
P – период однократного превышения расчетной интенсивности дождя, назначается в зависимости от условий расположения дождевых коллекторов. Этот период времени в годах, в течение которого один раз будет происходить переполнение сети, при этом под переполнением понимают подпор в колодцах, напорный режим работы сети, а не затопление территории;
q20 – интенсивность дождя, л/с на 1 га, для данной местности продолжительностью 20 мин при P = 1 год;
n, – показатели степеней;
mr – среднее количество дождей за год;
А – климатический параметр, определяемый по формуле: ;
zmid – среднее значение коэффициента, характеризующего поверхность бассейна стока:
, где
– коэффициент, характеризующий поверхность данного вида (табл.9 СНиП [1]);
– площадь поверхности данного вида, %;
Принимаем следующую разбивку селитебной площади:
Асфальтовые мостовые – 20%;
Кровли – 40%;
Зеленые насаждения – 40%;
– общая площадь стока – селитебная площадь промышленного предприятия = 100%.
Для Пермской области: q20 =70 л/с·га (по чертежу 1 СНиП [1]); n = 0,71; = 1,54; mr = 150 при Р = 1.
;
.
На территории промышленных предприятий для сбора дождевых стоков устанавливают аккумулирующие резервуары (по справочному пособию [3]).
Объем аккумулирующей емкости составит:
м3.
Принимаем двухсекционную прямоугольную в плане емкость с высотой зоны отстаивания 3 м и размером 20х10 м.
Для очистки дождевых вод от взвешенных веществ и нефтепродуктов предусматривается тонкослойный отстойник, работающий по противоточной схеме удаления примесей.
Длина пластины в ярусе определяется по формуле:
м, где
мм – скорость рабочего потока в ярусе;
мм/с – гидравлическая крупность задерживаемых частиц (тяжелых механических примесей);
м – высота яруса.
Задавшись углом наклона пластин , определенным экспериментально, определяем расстояние между пластинами:
м.
Задаемся количеством ярусов в блоке (модуле) из условия простоты монтажа шт. Определяем высоту блока по формуле:
м.
Ширину блока определяем из условия ширины материала листа и условий монтажа. Назначаем ширину одной секции м.
Определяем производительность одной секции по формуле 36 СНиП [1]:
м3/ч.
Толщиной пластин в блоке при технологическом расчете можно пренебречь.
Исходя из расхода дождевых вод (562,5/24=23,44 м3/ч), определяется количество секций отстойника:
шт.
Из конструктивных соображений и с учетом обеспечения гидравлического режима потоков воды, близкого к ламинарному, назначаются другие размеры секции отстойника:
м;
м.
м – из условия более равномерного сброса очищенной воды;
м – из условия более равномерности распределения воды между ярусами блока.
Таким образом, м.
Принимаем отстойник со следующими размерами:
м;
м;
м.
После механической очистки в тонкослойном отстойнике очищенная вода сбрасывается в городской коллектор для совместной очистки с бытовыми сточными водами.
8. Список литературы
1. СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения.
2. Самохин В.Н. Канализация населенных мест и промышленных предприятий. Справочник проектировщика. М.: Стройиздат, 1981. – 639 с.
3. Проектирование сооружений для очистки сточных вод. Справочное пособие к СНиП 2.04.03-85. М.: Стройиздат, 1990
4. Ласков Ю.М., Калицун В.И., Воронов Ю.В. Примеры расчетов канализационных сооружений: Учеб. пособие для ВУЗов. – М.: Стройиздат, 1987. – 255 с.
5. Абрамов В.В., Карелин Я.А. Водоснабжение и канализация нефтеперерабатывающих заводов. – М.: Стройиздат, 1948. – 227 с.