Задание 2. Расчет водоочистных сооружений промывочно-пропарочной станции (ППС)

Промывочно-пропарочная станция, комплекс сооружений и устройств для пропарки ж.-д. цистерн и промывки их от остатков нефтепродуктов и подготовки под налив различных жидких горючих и пищевых продуктов. П.-п. с. обычно располагается в закрытом строении с двухсторонней эстакадой и имеет открытые эстакады для установки цистерн, оснащена вакуумными установками для удаления остатков светлых нефтепродуктов и производственных вод, системой подачи холодной и горячей воды, установкой для дегазации, системой водоочистки и др.

ППС расположены в зонах массовой погрузки и выгрузки нефтепродуктов на специально отведенных территориях, имеющих соответствующее путевое развитие и оборудование для мойки. В ряде случаев ППС располагается на одной территории с вагонным депо, специализирующемся на ремонте цистерн.

ППС загрязняют сточные воды. Очистку стоков от механических примесей производят в песколовках, отстойниках, гидроциклонах. Нефтяные примеси выделяют в нефтеловушках и флотационных установках, кислоты и щелочи подвергают нейтрализации.

Отстойники (нефтеловушки) применяют в качестве первой ступени очистных сооружений для удаления из сточных вод примесей с плотностью, меньше чем плотность воды ( всплывающих примесей), таких как, (нефть, смолы, масло, жиры и др.) По направлению движения воды они разделяются на горизонтальные, вертикальные и радиальные. Эффективность нефтеловушек составляет 60 %. Количество нефти в осадке обычно составляет 20 %. Удаление нефтепродуктов и осадка из таких нефтеловушек полностью механизировано. Сточная вода подается по трубопроводу, расположенному по днищем нефтеловушки. Внутри нефтеловушки трубопровод заканчивается раструбом. Вода в нем движется от центра к периферии. Нефтепродукты удаляются через нефтесборные трубы.

Расчет водоочистных сооружений промывочно-пропарочной станции (ППС) проводится по следующей схеме:

1. Средний суточный расход сточных вод определяется с учетом количества цистерн N, обрабатываемых на ППС в течении суток (м³/сут.):

Q =(P_пр +P_м) · N,

где P_пр- расход воды на пропарку одной цистерны, P_пр= 0,2 м³;

P_м- расход воды на промывку одной цистерны, P_м=8 м³;

N- количество цистерн, обрабатываемых на ППС.

Q =(0,2+8) · 184=1508,8 м³/сут.

Определим основные размеры и эффективность горизонтальной нефтеловушки, которая, как правило, имеет не менее двух отделений, используемой в обороте системы водоснабжения ППС для очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ. Работа нефтеловушки основана на принципе отстаивания.

2. Длина проточной части нефтеловушки определяется по формуле, м:

L_н = ( ν_н· H_н) / (k₀ · (u_н -ω_н),

где ν_н - скорость движения воды в нефтеловушке, м/с;

H_н – глубина проточной части нефтеловушки, H_н= 2м

  k₀- поправочный коэффициент, учитывающий вихревые и струйные преобразования в следствии конструктивных особенностей:

- для горизонтальных ловушек k₀= 0,5;

- для вертикальных ловушек k₀= 0,35;

- для радикальных ловушек k₀= 0,45;

  u_н - условная гидравлическая крупность частиц нефтепродуктов, принимается равной 0,005 м/с;

  ω_н – вертикальная турбулентная составляющая, равная 0,05 скорости движения воды в нефтеловушке, м/с:

ω_н =0,05 · ν_н,

где ν_н – скорость движения воды в нефтеловушке, м/с,

ω_н =0,05 · 0,008 =0,0004 м/с_.

L_н = ( 0,008· 2) / (0,5 · (0,005 -0,0004) = 6,96 м - длина проточной части горизонтальной нефтеловушки.

Ширина отделения нефтеловушки, м:

b_н =(Q · k_н)/ (H_н ·ν_н · n_н · 86400),

где Q – расход сточных вод, м³/ сут.;

k_н – коэффициент часовой неравномерности сброса сточных вод, k_н = 1,5;

n_н – количество отделений нефтеловушки.

b_н =(1508,8  · 1,5)/ (2 ·0,008 · 2 · 86400) = 0,819м – ширина отделения нефтеловушки.

4. Требуемый эффект очистки сточных вод от нефтепродуктов определяется по формуле, %:

Э_н = ((С_н1 – С_н2) / С_н1) · 100,

где С_н1 – концентрация нефтепродуктов в воде до нефтеловушки, мг/л;

С_н2 - концентрация нефтепродуктов в оборотной воде, мг/л.

Э_н = ((1360 – 170) / 1360) · 100 = 87,5 % - требуемый эффект очистки сточных вод от нефтепродуктов.

5. Количество улавливаемых нефтепродуктов, определяется по формуле, т/сут.:

W_н = (С_н1 · Э_н · Q ·10^-6) / ((100 – B_н) · γ_н,

где B_н – процент содержания нефти в воде, %;

  γ_н – объемная масса обводненных нефтепродуктов, т/м³;

С_н1 – концентрация нефтепродуктов в воде до нефтеловушки, мг/л;

W_н = (1360 · 87,5 · 1508,8 ·10^-6) / ((100 – 80) · 0,93 = 9653,08 т/сут. - количество улавливаемых нефтепродуктов.

6. Требуемый эффект очистки сточных вод от взвешенных веществ определяют по формуле, %:

Э_п = ((С_п1 – С_п2) / С_п1) · 100,

где С_п1 – концентрация взвешенных веществ в воде до нефтеловушки, мг/л;

С_п2 - концентрация взвешенных веществ в оборотной системе, мг/л.

Э_п = ((42 – 21) / 42) · 100 = 50 % - требуемый эффект очистки сточных вод от взвешенных веществ.

7. Объем задерживаемых в виде осадка взвешенных веществ определяется по формуле, м³/сут.:

W_п = (С_п1 · Э_п · Q ·10^-6) / ((100 – ρ) · γ_п,

где С_п1 – концентрация взвешенных веществ в воде до нефтеловушки, мг/л;

Э_п - требуемый эффект очистки сточных вод от взвешенных веществ, %;

Q – расход сточных вод, м³/ сут.;

ρ – влажность осадка, равная 0,95%;

 γ_п – объемная масса осадка, т/м³;

W_п = (40 · 50 · 1508,8 ·10^-6) / ((100 – 0,95) · 2,35 = 1296,4 м³/сут. - Объем задерживаемых в виде осадка взвешенных веществ.

8. Выпавший на песколовках и нефтеловушках осадок удаляется гидроэлеваторами либо на песковые площадки, либо в песковые бункера, где обезвреживаются. Площадь песковой площадки определяют по формуле, м²:

 f= (365 · W_п) / (h_год – n),

где h_год – годовая нагрузка песка на песковые площадки, согласно СНиП h_год = 3 м³/ м² в год;

n – число песковых площадок;

γ_п – объемная масса осадка, т/м³;

f= (365 · 1296,4) / (3 – 2) = 473186 м² - площадь песковой площадки