Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«Национальный исследовательский томский политехнический университет»

Инженерная школа природных ресурсов

18.03.01 “Химическая технология”

Отделение химической инженерии

Фильтрация сточных вод. Расчет зернистых фильтров.

Флотационная очистка сточных вод.

^{(Название работы)}

по дисциплине: Процессы и аппараты защиты окружающей среды

Выполнил студент гр. 2Д12 ____________ Чижова А.В.

^{(Номер группы) (Подпись) (Ф.И.О.)}

_____ _____________ 2024 г

^{(Дата сдачи отчета)}

Отчет принят:

к.х.н., доцент _________ Ротарь О.В.

^{(Ученая степень, ученое звание, должность) (Подпись) (Ф.И.О.)}

_____ _____________ 2024 г

^{(Дата проверки отчета)}

Томск 2024

Цель работы: Приобретение знаний и навыков по расчету зернистых фильтров.

Теоретическая часть Фильтрация сточных вод

Фильтрованием называют гидромеханический процесс, разделения жидких неоднородных систем с помощью пористых перегородок, задерживающих твердую фазу и пропускающих жидкость. Скорость фильтрации прямо пропорциональна разности давлений (движущей силе) на входе и выходе аппарата и обратно пропорциональна сопротивлению фильтра. По способу организации фильтры делятся на периодические и непрерывные. При этом, процессы фильтрования могут протекать при постоянной разности давлений и скорости фильтрации u или при переменном и u. По механизму фильтрования различают процесс с закупориванием пор или с образованием осадка. По способу выгрузки осадка различают процессы с механизированной и ручной выгрузкой. Для повышения качества фильтрации и предотвращения попадания твердых частиц в поры применяют фильтровальные вспомогательные вещества – тонкозернистые и тонковолокнистые материалы.

Зернистые фильтры относятся к периодическим фильтрам. В качестве фильтрующих веществ используют различные зернистые элементы – кварцевый песок, гранитный щебень, дробленные антрацит и керамзит, шлак и др. Для окончательной очистки часто используют фильтрование с насыпным материалом, тогда как очистку на решетках, песколовки и отстаивание используют для предварительной очистки. Конструктивная схема фильтра с восходящим потоком воды представлена на рисунок 1, высота слоев зависит от материала загрузки и размера зерен.

Подобные фильтры с насыпной загрузкой используются для окончательной очистки сточных вод. Исходная концентрация взвешенных частиц в сточных водах, поступающих в фильтры, должна быть: с = 10 - 40 мг/л, а получаемая после фильтрации с 3 мг/л.

Барабанный вакуум-фильтр относится к непрерывным фильтрам постоянного перепада давления. Барабанный вакуум-фильтр состоит из полого барабана с перфорированной боковой поверхностью, разделенный внутренними перегородками на отдельные ячейки. Ячейки покрыты снаружи сеткой, а затем фильтровальной тканью. Барабан приводится во вращение мотором с редуктором. Такие фильтры предназначены для разделения среднедисперсных и труднофильтруемых суспензий при очистке городских и промышленных сточных вод, в химической, целлюлозно-бумажной и других отраслей промышленности.

Ленточный вакуум-фильтр также относится к непрерывным фильтрам постоянного перепада давления, состоит из резинотканевой ленты, натянутой на два вращающихся барабана. Лента скользит по горизонтальному направляющему (столу) с прорезами, связывающими ленту с вакуум камерами. Под действием перепада давления жидкость проникает через фильтровальную ленту, осадок остается и снимается ножом или промывается. Поверхность фильтрации при ширине ленты 500 - 1580 мм составляет 1,8 – 30 . Фильтры такого типа предназначены для фильтрации суспензий с неоднородной крупностью твердой фазы, в частности для обезвоживания осадков.

Для тонкой очистки трудно фильтруемых суспензий также применяют листовые и дисковые фильтры, патронные фильтры, емкостные фильтры под давлением, рамные и камерные фильтр-прессы и виброфильтры.

При выборе типа и размера фильтров важны такие показатели производства, как мощность, непрерывность или периодичность технологического процесса, стабильность суспензии и другие. Для снижения вязкости жидкой фазы суспензии и повышения скорости фильтрации применяются фильтрование при повышенных температурах и разбавители, обладающие пониженной вязкостью.

При расчете фильтров необходимо определить суммарную площадь фильтров , число фильтров N, площадь одного фильтра F, , расчетную скорость фильтрации , м/ч, при следующих исходных данных: расход сточных вод Qр, /сут, продолжительность простоя одного фильтра при промывке t, ч, концентрация взвешенных частиц на входе в фильтр с, мг.

Рисунок 1- Схема зернистого фильтра с восходящим потоком: 1 – корпус; 2 – гравий; 3 – песок; 4 – пескоулавливающий желоб; 5 – карман; 6 – отвод осветлённой воды; 7 – сброс промывной воды; 8 – подача промывной воды; 9 – подача сточной воды.