Производство древесно-стружечных плит

Размещено на http://www.allbest.ru/

31

Тема проекта

Производство древесно-стружечных плит



Содержание

Введение

1. Виды сырья для производства древесно-стружечных плит

2. Характеристика синтетических смол

3. Характеристика добавок

4. Технологический процесс производства древесно-стружечных плит

5. Биохимические методы

6. Схема очистки газового потока от формальдегида

6.1 Расчёт насадочного скруббера

6.2 Расчёт аэротенка

6.3 Расчёт насосной установки

6.4 Расчёт отстойника

6.5 Расчёт фильтра

Список используемой литературы



Введение

Исходные данные

Расход газового потока - 90000 м3/ч

Концентрация формальдегида - 2,7 кг/м3

Расход СВ - 10000 м3/сут

Степень очистки - не менее 95%

БПКполн поступающих сточных вод - 110 мг/л

БПКполн очищенных сточных вод - 15 мг/л

ДСП - древесностружечные плиты - изготавливают из различных видов древесины (неделовая древесина, отходы лесопиления, деревообработки, фанерного производства, технологической щепы, полученной из отходов лесозаготовок). В качестве связующих веществ в нашей стране используются при горячем прессовании плит преимущественно карбамидоформальдегидные смолы. Самым популярным материалом для производства мебели является ДСП, т.к. его основным достоинством является его низкая стоимость и простота обработки.

В зависимости от качества обработки поверхности ДСП, определяется его сорт.

Первосортная плита должна быть отшлифована, на поверхности не должно быть царапин, сколов, и других механических дефектов, края должны быть ровными.

Из первосортного шлифованного ДСП делают мебель.

Одними из основных достоинств ДСП является прочность, которая ничуть не хуже прочности натуральной древесины и лёгкость обработки, несмотря на большую плотность.

Сферы применения:

Обшивка стен и крыш;

Изготовление стеновых панелей;

Изготовление полов, оснований под ковровые и линолеумные покрытия, перегородок;

Изготовление съёмной опалубки;

Изготовление мебели, стеллажей, полок, упаковки;

Строительство ограждений и разборных конструкций;

Использование для декорирования и отделки, благодаря оригинальной текстуре поверхности.

Мебель из ДСП несомненно является самой лучшей альтернативой мебели из дерева, ведь это качественный материал, отвечающий мировым стандартам безопасности, и применяемый уже сейчас как основной материал для производства мебели.



1. Виды сырья для производства древесно-стружечных плит

Для производства древесностружечных плит в качестве сырья могут служить древесина, лубяные растения (солома, тростник, костра льна и конопли), отходы семян. Первоначально для изготовления древесностружечных плит использовались исключительно отходы деревообрабатывающих производств. В настоящее время всё шире используют неделовую древесину - дрова, низкосортный пиловочник и тонкомер.

В ряде стран (Франция, Бельгия, Чехословакия, Польша, СССР и др.) для изготовления древесностружечных плит используют конопляную костру, в Японии, Индии - отходы семян и др. При использовании в качестве сырья костры и отходов семян значительно упрощается технологический процесс, так как отпадает необходимость в измельчении и сушке.

При использовании не древесного сырья большое значение имеют условия сбора и хранения. Очень часто расходы на сбор и особенно доставку не древесного сырья бывают настолько высоки, что производство плит оказывается экономически невыгодным.

Для нашей страны с развитой лесной и деревообрабатывающей промышленностью, а следовательно, с большими объёмами неделовой древесины и древесных отходов, пригодных для переработки на плиты, льняная и конопляная костра, как и другое не древесное сырьё, не могут являться важным источником производства древесных листовых материалов, в том числе древесностружечных плит.

Основным сырьём для изготовления древесностружечных плит служит неделовая древесина. Наряду с этим используются отходы лесопиления и деревообработки: дровяной горбыль, карандаши, шпон- рванина, стружка- отходы от строгальных станков, опилки от лесопильных рам. Лесосечные отходы (сучья, вершины) также могут быть сырьём для производства древесностружечных плит экструзионного прессования.

Древесное сырьё.

В качестве древесного технологического сырья для производства древесностружечных плит используют:

Неделовую древесину (лесоматериалы, которые по качеству не соответствуют утверждённым стандартам и техническим условиям);

Древесные отходы лесопиления (горбыли, рейки, обрезки досок и другие крупнокусковые отходы, а также опилки), кусковые отходы и стружка - отходы мебельных и других деревообрабатывающих предприятий;

Технологическую щепу из отходов лесопиления и лесозаготовок (ветки, сучья, вершины, откомлевки) хвойных и лиственных, за исключением особо твёрдых лиственных пород.

Для однослойных и наружных слоёв трёхслойных и пятислойных плит используют все виды сырья, указанные выше, за исключением шпона- рванины. При этом рекомендуются следующие породы древесины: сосна, ель, кедр, пихта, берёза. Для многослойных и внутреннего слоя трёхслойных и пятислойных плит используют все виды сырья, указанные выше. При этом, кроме древесины хвойных пород, может быть рекомендована древесина лиственных пород: берёза, ольха, липа, бук и др. Для плит экструзионного прессования могут быть использованы все виды сырья, при этом допускается сырьё , содержащее не более 10-12% коры.



2. Характеристика синтетических смол

В качестве связующих в производстве древесностружечных плит служат вещества, обладающие способностью при воздействии тепла и давления склеивать древесные частицы. Основные связующие - синтетические смолы. Для производства древесностружечных плит применяют термореактивные синтетические смолы. Эти смолы под влиянием высокой температуры (около 100 ? С) или отвердителей (кислых катализаторов), а чаще при одновременном воздействии этих факторов превращаются в твёрдые, неплавкие (необратимые) и нерастворимые вещества, которые склеивают древесные частицы при горячем прессовании древесностружечных плит. В качестве связующего используют карбамидоформальдегидные смолы.

Карбамидоформальдегидные смолы.

Технология получения смол такого класса состоит, как правило, из трех стадий. Синтез проводят в аппарате с перемешивающим устройством, снабженным рубашкой. На первой стадии процесс поликонденсации ведут в щелочной среде при значении рН = 7,5-8 (щелочная конденсация) и мольном соотношении карбамид : формальдегид соответственно 1: 1,6-1,9. Вторую стадию ведут в кислой среде при рН = 4,5 -- 4,8 (кислая конденсация). Данная стадия характеризуется резким нарастанием вязкости вследствие увеличения молекулярной массы продукта. После окончания стадии кислой конденсации в смолу вводят дополнительную порцию карбамида, для доведения остаточного мольного соотношения карбамид : формальдегид соответственно 1 :1,3 - 1,4 и проводят сушки полученного связующего до требуемого значения условной вязкости (стадия сушки). После смолу охлаждают и проводят ее модификацию, направленную на улучшение ее токсических (снижение уровня свободного формальдегида до значения ниже 0,3%) и физико-механических свойств.

В качестве сырья для получения карбамидоформальдегидной смолы могут использоваться:

карбамид

карбамидоформальдегидный концентрат

формалин

Примерные свойства жидких смол:

Массовая доля сухого остатка %, не менее -- 51,0

2.Плотность - 1,2 кг/м?

3.Массовая доля свободного формальдегида %, не более 0,3

4.Вязкость условная, с, 20-35

5.Концентрация водородных ионов (pН) 7,5-8,5

6.Предельная смешиваемость смолы с водой при которой наблюдается коагуляция, по объему 1:1-1:10

7.Время желатинизации при 100 °C, с, не более 110

Срок годности смолы при надлежащем хранении должен составлять не менее 45 суток с момента изготовления.

Прогресс современной деревообрабатывающей промышленности во многом обусловлен использованием недорогих связующих на основе формальдегида. Они на порядок дешевле альтернативных смол (эмульсии ПВА, эпоксидных) и при этом обеспечивают приемлемые показатели прочности. Но их главное «достоинство» - они содержат фенол и формальдегид. При этом любые смолы и клеи содержат в себе эти яды .

Формальдегид (метаналь), H2CO

Газ; температура плавления - 118 ? С; температура кипения - 19 ? С; КПВ 7,0 - 72,0 %; плотность 0,82. Хорошо растворяется в воде.

Содержится в выбросах производств химических, строительных материалов, линолеума, толя, рубероида, пергамина, пенопласта, минерало-ватных, синтетических материалов.

ПДКм.р установлена 0,035 мг/м3; ПДКс.с установлена 0,012 мг/м3.

Класс опасности -2

ПДК м.р. - 0,30 мг/м3

ПДК с.с. - 0,12 мг/м3

Воздействие на человека - ощущение жжения, кашель, головная боль, тошнота, затруднённое дыхание, отёк лёгких.

Газ; температура плавления - 118 ? С; температура кипения - 19 ? С; КПВ 7,0 - 72,0 %; плотность 0,82. Хорошо растворяется в воде.

Содержится в выбросах производств химических, строительных материалов, линолеума, толя, рубероида, пергамина, пенопласта, минерало-ватных, синтетических материалов.

ПДКм.р установлена 0,035 мг/м3; ПДКс.с установлена 0,012 мг/м3.

Фенол (гидроксибензол),C6H5OH

Класс опасности - 2

ПДК м.р. - 0,1 мг/м3

ПДК с.с. - 0,07 мг/м3

Воздействие на человека - при вдыхании ощущение жжения, кашель, головокружение, головная боль, тошнота, одышка, потеря сознания, рвота. Может проникать через кожу, серьёзные ожоги кожи, шок, коллапс, кома, судороги. Глаза- постоянная потеря зрения, сильные глубокие ожоги.



3. Характеристика добавок

Кроме синтетических смол, в производстве плит для приготовления отвердителей, гидрофобных эмульсий, антисептических добавок и антипиренов используют следующие химические вещества: хлористый аммоний (NH4Cl), отвечающий требованиям ГОСТ 2210-73, мочевину техническую [CO(NH2)2] - ГОСТ2081-75, аммиачную воду техническую (NH4OH) 25% - ой концентрации - ГОСТ9-67, парафин технический - ГОСТ16960-71, олеиновую кислоту (C12H33CO2H) - ГОСТ10475-63, кремнефтористый натрий (Na2SiF6) - ГОСТ87-66 и фтористый натрий (NaF) - ГОСТ2871-67.

В табл.2. приведены рецепты некоторых парафиновых эмульсий для гидрофобизации древесностружечных плит.

Табл.2. Рецепты парафиновых эмульсий, масс.ч.

Компоненты	ЦНИИФ	Бардяная
	№1	№2
Парафин технический	100	28,15	100
Олеиновая кислота	11,8	-	10
Аммиачная вода 25%-ная	5,8	-	5
Стеарин	-	3,1	-
Триэтаноламин	-	6,25	-
Концентрат сульфитно-спиртовой барды (ГОСТ 8518-57)	-	-	1000
Вода	260	62,5	-



4. Технологический процесс производства древесно-стружечных плит

На рис.1 приведена планировка цеха древесностружечных плит. Отходы деревообрабатывающего производства и неделовая древесина поступают по ленточному транспортёру 1 в цех через металлоискатель 2, который сигнализирует о наличии в сырье металлических включений. Ленточный транспортёр подаёт сырьё в рубильную машину 3.

При измельчении древесины стараются получить стружку определенных размеров и качества.

Наиболее высокая прочность стружечных плит получается из плоских гладких стружек. В скобках первое число для плит П-1, второе для П-2. Такие стружки нельзя получить на рубительных машинах, поэтому для измельчения кусковых отходов в производстве ДСП применяют стружечные станки. В этих станках материал подается так, чтобы волокна древесины были под небольшим углом или параллельно к режущей кромке ножа. При этом получается длинноволокнистая тонкая стружка.

Измельчают кусковые отходы на стружечных станках ДС-6. Ножевой вал станка имеет 12 пазов по окружности, в каждый из которых установлено (по длине паза) два ножа. Кругляк системой подачи подается на вращающий вал так, что оси вала и кругляка примерно параллельны. Производительность станка 2500 кг стружек/ч при ее толщине 0,2 мм и 5000 кг стружек/ч при толщине 0,4 мм. Ширина получаемых на станке стружек много больше требуемой. Для получения требуемой ширины стружку дополнительно измельчают в дробилках ДМ-7. На вращающемся роторе установлены молотки, которые дробят стружку по ширине. Снизу ротор охвачен сменными ситами, через которые проходит измельченная стружка.

Измельчённые в щепу древесные частицы длиной 15-20 мм через циклон 4 направляется на сортировку 5.

Щепа, не прошедшая через верхнее сито сортировки, сбрасывается в молотковую дробилку 6 и после измельчения вместе с кондиционной щепой через циклон 7 подаётся в бункера 8. Каждый бункер оборудован виброжелобом 9, обеспечивающим дозированную выдачу щепы из бункеров в стружечные станки 10. Из них стружки поступают в барабанные сушилки 11.

Конечная влажность стружек должна быть 4-6 %, для внутренних слоев 2-4 %. Для сушки могут быть использованы сушилки разных типов: роторные, барабанные, ленточные, пневматические. Сушильным агентом служат горячий воздух или топочные газы. В роторных сушилках стружки, находящиеся в барабане, перемешиваются лопатками медленно (4-20 мин-1) вращающегося ротора и постепенно перемещаются к выходному отверстию. Роторные сушилки имеют небольшую производительность -- до 300 кг стружек/ч.

Барабанные сушилки представляют собой цилиндр диаметром 1-2 м и длиной 5-18 м, который медленно вращается (10-15 мин-1). В барабане стружки, пересыпаясь, сушатся горячим воздухом (газом). По образующей цилиндра (внутри) установлены лопатки для перемешивания стружек. Производительность модернизированной газовой барабанной сушилки «Прогресс» 1,2-4,5 т стружек/ч (в зависимости от размеров стружек). В ленточных сушилках стружки перемещаются лентами, а перемешиваются при пересыпании с верхней ленты на нижнюю. Газовая ленточная сушилка ЦНИИФ-14 с семью этажами лент имеет производительность 3000 кг стружек/ч. Пневматическая (аэрофонтанная) сушилка состоит из вертикального цилиндра высотой 3-5 м. В низу цилиндра над сетчатым дном вращается мотовило, перемешивающее стружки. Последние подаются по центральной трубе; крупные стружки падают на сетку и сушатся, мелкие витают в воздухе. Сушильный агент (топочный газ) подается через сетчатое дно. По мере высыхания стружки поднимаются и уносятся в выходное отверстие. Крупные стружки через отверстие выносятся из сушилки и поступают на дополнительное измельчение. После подсушки до влажности 12 % они уносятся во второй цилиндр, где досушиваются до влажности 4-6 %. Производительность двухсекционной сушилки 800-1500 кг стружек/ч.

Отсюда высушенные стружки самотёком подаются на грохот 12, оборудованный двумя ситами. Не прошедшие через первое сито стружки направляются в молотковую дробилку 13, где происходит доизмельчение стружек до требуемого размера.

Стружки прошедшие через первое сито, попадают на второе сито, расположенное под первые. Здесь от них отсеиваются мелочь и пыль, после чего кондиционные стружки по наклонной плоскости сита сбрасываются в приёмник пневмотранспорта, по которому через циклон 14 подаются в бункер 15 сухих стружек.

В эту же линию пневмотранспорта поступают доизмельчённые стружки из дробилки 13. Из бункера стружки попадают в смеситель 16, куда одновременно подаётся связующее.

Смеситель ДСМ-2 представляет собой горизонтально расположенный цилиндр, внутри которого вращаются лопатки (80 мин-1), поддерживая стружки во взвешенном состоянии.

В цилиндре 36 форсунок, распыляющих клей. Вход стружек находится в одном конце цилиндра, выход -- в другом. Для поддержания необходимого соотношения клея и стружек подаются стружки весовыми дозаторами непрерывного действия (ДВ-2), клей дозируется подающим насосом.

В высокооборотном смесителе ДСМ-5 внутри горизонтального цилиндра вращается полый вал (980 мин-1) с распылителями в первой половине и лопастями во второй, выходной половине цилиндра.

Через полый вал и 24 трубки распылителя подается клей непосредственно в слой стружки.

Стружка с клеем передвигается во вторую половину, лопастями масса перемешивается и клей равномерно распределяется по поверхности стружки. Время смешивания: 5-50 с (для ДМС-2, 10-12 мин). Производительность 1-8 т/ч.

Осмоленные стружки из смесителя самотёком поступают в бункер 17, откуда пневмотранспортом через циклон 18 направляются в расходные бункера 19, установленные над каждым экструзионным прессом 20. Выходящая из пресса непрерывная лента плит по наклонным направляющим с большим радиусом кривизны, переходящим в горизонтальную плоскость, подаётся к форматно-обрезному станку 21, где разрезается по длине на плиты заданных размеров, которые поступают в штабелеукладчик 22.

Готовые плиты контролируют, маркируют и отправляют на склад. На современных предприятиях все операции производства ДСП объединены на автоматизированных линиях, которые представляют собой автоматизированные цехи.

В настоящее время действуют автоматизированные цехи по производству ДСП мощностью 50; 70; 100 тыс. м3 плит в год. Вводятся в эксплуатацию заводы мощностью 250 тыс. м3 плит в год.



Рис.1.

1-ленточный транспортёр; 2-металлоискатель; 3- рубильная машина; 4- циклон; 5- сортировка; 6- молотковая дробилка; 7- циклон; 8- бункера щепы; 9- виброжелоб; 10- стружечные станки; 11- барабанные сушилки; 12- грохот; 13- молотковая дробилка; 14- циклон; 15- бункер сухих стружек; 16- смеситель; 17- бункер осмоленных стружек; 18- циклон; 19- расходные бункеры; 20- экструзионные прессы; 21- форматно-обрезные станки; 22- штабелеукладчик;

Рис.1.

1-ленточный транспортёр; 2-металлоискатель; 3- рубильная машина; 4- циклон; 5- сортировка; 6- молотковая дробилка; 7- циклон; 8- бункера щепы; 9- виброжелоб; 10- стружечные станки; 11- барабанные сушилки; 12- грохот; 13- молотковая дробилка; 14- циклон; 15- бункер сухих стружек; 16- смеситель; 17- бункер осмоленных стружек; 18- циклон; 19- расходные бункеры; 20- экструзионные прессы; 21- форматно-обрезные станки; 22- штабелеукладчик;

Фенол, формальдегид и другие химические вещества можно просто удалять из рабочей зоны и производственных помещений с помощью вытяжной вентиляции и выбрасывать в атмосферу. Но при этом возникает два основных затруднения:

- необходимость подавать и, соответственно, подогревать приточный воздух в помещения;

- ограничения государственных органов по выбросу вредных веществ в атмосферу.

Так как в производстве ДСП на стадии осмоление происходит выброс органических примесей (формальдегидные смолы) целесообразно применить биологический метод очистки газов.



5. Биохимические методы

Биохимические методы очистки основаны на способности микроорганизмов разрушать и преобразовывать различные соединения. Разложение веществ происходит под действием ферментов, вырабатываемых микроорганизмами в среде очищаемых газов. При частом изменении состава газа микроорганизмы не успевают адаптироваться для выработки новых ферментов, и степень разрушения вредных примесей становится неполной. Поэтому биохимические системы более всего пригодны для очистки газов постоянного состава.

Биохимическую газоочистку проводят либо в биофильтрах, либо в биоскрубберах. В биофильтрах очищаемый газ пропускают через слой насадки, орошаемый водой, которая создает влажность, достаточную для поддержания жизнедеятельности микроорганизмов. Поверхность насадки покрыта биологически активной биопленкой (БП) из микроорганизмов.

Микроорганизмы БП в процессе своей жизнедеятельности поглощают и разрушают содержащиеся в газовой среде вещества, в результате чего происходит рост их массы. Эффективность очистки в значительной мере определяется массопереносом из газовой фазы в БП и равномерным распределением газа в слое насадки. Такого рода фильтры используют, например, для дезодорации воздуха. В этом случае очищаемый газовый поток фильтруется в условиях прямотока с орошаемой жидкостью, содержащей питательные вещества. После фильтра жидкость поступает в отстойники и далее вновь подается на орошение.

В настоящее время биофильтры используют для очистки отходящих газов от аммиака, фенола, крезола, формальдегида, органических растворителей покрасочных и сушильных линий, сероводорода, метилмеркаптана и других сероорганических соединений.

К недостаткам биохимических методов следует отнести:

низкую скорость биохимических реакций, что увеличивает габариты оборудования;

специфичность (высокую избирательность) штаммов микроорганизмов, что затрудняет переработку многокомпонентных смесей;

трудоемкость переработки смесей переменного состава.

Для улавливания формальдегида можно применить насадочный скруббер.

Насадочные скрубберы (рис.4) представляют собой колонны, заполненные телами различной формы. Корпус скруббера с насадкой обычно изготавливают из металла и реже из других материалов. Внутрь аппарата на специальную решетку, которую называют колосниковой, помещают насадку. В верхней части аппарата над насадкой устраивают оросительное устройство, состоящее из различного вида разбрызгивателей и форсунок. Газ вводят в нижнюю часть скруббера под насадку. Он движется снизу вверх, проходит через смоченную поверхность насадки и в верхней части аппарата выводится через патрубок. Жидкость, смачивающая насадку, стекает с ее поверхности и собирается в бункере, откуда через гидрозатвор выводится из аппарата. Если скруббер с насадкой работает под повышенным давлением газа, то для поддержания требуемого уровня жидкости в бункере устанавливают поплавковый регулятор (затвор).

В насадочных скрубберах газ движется по смоченным каналам, образуемым элементами насадки. При проходе через насадку газ многократно изменяет направление движения. В результате этого содержащаяся в газе пыль или капельные компоненты по инерции попадают на смоченную поверхность насадки и улавливаются пленкой стекающей жидкости. Поэтому в скрубберах с насадкой пыль улавливается более эффективно, чем в полых. Степень очистки в насадочном скруббере, например, доменного газа составляет около 75%. Но пыль зачастую при увлажнении осаждается в отверстиях насадки, забивая их. При этом резко возрастает гидравлическое сопротивление проходу газа и снижается производительность скруббера. Загрязнение насадки весьма трудно устранить, и для ее очистки в большинстве случаев насадку приходится вытаскивать из аппарата. Поэтому скрубберы с насадками не оправдали себя как пылеуловители, и в последнее время их стали заменять более эффективными мокрыми аппаратами, эксплуатация которых не вызывает затруднения. Насадочные скрубберы широко применяют как абсорберы для улавливания из газа газообразных компонентов (SO2, HC1, H2S и др.), а также для охлаждения и увлажнения малозапыленного газа.

Широкое распространение насадочные колонны нашли в химической технологии, где применяется большое число насадок различных видов.



6. Схема очистки газового потока от формальдегида

Процесс, где для очистки газового потока используется насадочный скруббер, представлен на следующей технологической схеме (рис.2).

Очищаемый газ поступает в насадочный скруббер, орошаемый суспензией активного ила. В аэротенке, куда поступает вода и питательные вещества, происходит биохимическая очистка сточных вод. Часть циркулирующей суспензии поступает в отстойник, затем на доочистку в фильтр. После чего, ил отправляется на захоронение, если в иле не содержится тяжёлых металлов его можно применять для удобрения.

6.1 Расчёт насадочного скруббера

Расчёт гидравлического сопротивления.

Для расчёта гидравлического сопротивления насадочных колонн наиболее удобным и универсальным (и в тоже время самым точным) является уравнение Жаворонкова [7] и Жаворонкова, Аэрова и Умник [8].

где - коэффициент сопротивления при прохождении газа через насадку; - высота насадки, м; - действительная скорость газа, м/с; - плотность газа, кг/м3; - эквивалентный диаметр насадки, м.

Значения , , , , принимаем в соответствии со справочными данными [6, табл.3.2., стр.670].

Табл.3. Технические характеристики насадок.

Размеры насадки	15х15х0,5 мм
Удельная поверхность	350 м-1
Свободный объём	0,92
Эквивалентный диаметр	0,012 м
Скорость газа, проходящего через насадку	2-7,5 м/с.

6.2 Расчёт аэротенка

При расчете аэротенков с регенераторами время пребывания сточных вод в собственно аэротенке ta и время в регенераторе tрег считают по формуле, приняв величину дозы ила в аэротенке ?а=1,5 г/л,

(3)

где ta- время пребывания сточных вод в собственно аэротенке, ч;

?а- дозы ила в аэротенке ,г/л;

La-БПКполн поступающих сточных вод, мг/л;

Lt- БПКполн очищенных сточных вод, мг/л.

Подсчитаем долю циркулирующего ила от расчетного расхода сточных под по формуле:

(4)

где ?-доля циркулирующего ила, г/л;

аа-доза ила в аэротенке, г/л, [1.c.120];

арег-доза или в регененраторе, г/л, [1.c.120].

Общее время окисления загрязнений t0 определяем по формуле, приняв Sл=0,3, а ?=20,9 мг/л*ч (СНиП 11-32-74, табл. 42):



(5)

где La-БПКполн поступающих сточных вод, мг/л; Lt- БПКполн очищенных сточных вод, мг/л; аа-доза ила в аэротенке, г/л; арег-доза или в регененраторе, г/л; Sл-зольность ила в долях единиц; ?-плотность воздуха, кг/м3.

Продолжительность необходимой регенерации циркулирующего ила равна:

(6)

где tрег- время регенерации циркулирующего ила, ч;

t0- общее время окисления загрязнений, ч;

tа- время пребывания сточных вод в собственно аэротенке, ч.

Продолжительность аэрации и регенерации с учетом поправки на среднегодовую температуру поступающей сточной воды Т=120С составит

(7)

где t*a- продолжительность аэрации с учетом поправки на среднегодовую температуру поступающей сточной воды, ч;

t*рег- продолжительность регенерации с учетом поправки на среднегодовую температуру поступающей сточной воды, ч;

Рассчитываем объемы аэротенка и регенератора.

Поскольку при заданном расходе сточных вод Кобщ <1.25, расчет ведут по среднечасовому притоку



где Va- объем аэротенка, м3; Vрег- объем регенератора, м3;

?-доля циркулирующего ила, г/л;

qрасч- среднечасовой расход сточных вод м3/ч.

где Q-среднесуточный расход сточных вод м3/сут.

Определяют общий объем сооружения V:

(10)

Находим расчетную продолжительность обработки сточных вод по формуле:

(11)

где t*a- продолжительность аэрации с учетом поправки на среднегодовую температуру поступающей сточной воды, ч;

t*рег- продолжительность регенерации с учетом поправки на среднегодовую температуру поступающей сточной воды, ч;

?-доля циркулирующего ила, г/л;

Полученную расчетную продолжительность сверим со значением t,при величине а, равной средней концентрации ила аср в сооружении, вычисляем по формуле:



г/л (12)

где а ср- средняя концентрация ила г/л;

аа - доза ила в аэротенке, г/л;

арег - доза ила в регененраторе, г/л;

Va - объем аэротенка, м3;

Vрег - объем регенератора, м3;

V- общий объем сооружения, м3;

(13)

где La-БПКполн поступающих сточных вод, мг/л;

Lt- БПКполн очищенных сточных вод, мг/л;

аср- средняя концентрация ила г/л;

Sл-зольность ила в долях единиц;

?-плотность воздуха, кг/м3.

Полученные значения расчетной продолжительности обработки сточных вод совпадают.

Относительный объем регенератора:

Следовательно, в проекте необходимо принять двухкоридорные аэротенки с выделением одного коридора в каждой секции под регенераторы. В проекте принимаем аэротенк - вытеснитель с шириной коридора 4,5 м, длиной коридора 36 м и глубиной рабочего слоя 3,2м.

Определяем удельный расход воздуха D. Принимаем мелкопузырчатый аэратор из керамических фильтросных пластин с отношением площади аэрируемой зоны к площади дна аэротенков f/F=0,1; k1=1,47 [1, табл.3.2]; k2=2.17 при глубине погружения аэратора, равной 3,2м [1, табл.3.3].

Коэффициент n1, учитывающий температуру сточных вод, подсчитываем по формуле

(15)

где Tср- среднемесячная температура сточных вод за летний период , С0.

Коэффициент n2 принимаем 0,85.

Значение Ст=9,21 при 190 С [1.c.122, табл. 3.14], растворимость кислорода воздуха в воде определяют по формуле:

(16)

где Ст- растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л;

ha- глубина рабочего слоя аэротенка, м.

Удельный расход воздуха D при очистке в аэротенках определяют отношением расхода кислорода, требующегося для обработки 1 м3 воды, к расходу используемого кислорода с 1 м3 подаваемого воздуха:

(17)

где Z-удельный расход кислорода в мг/мг БПКполн (равен для полной очистки1,1 мг/л);

La-БПКполн поступающих сточных вод, мг/л;

Lt- БПКполн очищенных сточных вод, мг/л;

к1-коэффициент, учитывающий тип аэратора (для мелкопузырчатых аэраторов в зависимости от отношения площади аэрируемой зоны к площади аэротенка);

к2-коэффициент, зависящий от глубины погружения аэратора.

n1-коэффициент, учитывающий температуру сточных вод;

n2-коэффициент, учитывающий отношение скорости переноса кислорода в иловой смеси к скорости переноса его в чистой воде;

Ср- растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л;

С- средняя концентрация кислорода в аэротенке, мг/л.

По найденным значениям D и t определяют интенсивность аэрации I

Вычисленная интенсивность аэрации I равна Imin [1, табл.3.3].

Общий расход воздуха Dобщ вычисляем по формуле:

м3/сут (19)

где Q-среднесуточный расход сточных вод м3/сут.

Определим площадь аэротенка Fa по полученному значению интенсивности аэрации:

(20)

где Dобщ-общий расход воздуха, м3; I -интенсивность аэрации, м3/м2ч.

Приняв ширину коридора аэротенка Ba=4,5 м [1, с.114]., подсчитаем его длину



(21)

где na- число секций аэротенка; nk- число коридоров в каждой секции.

Определяем прирост ила в аэротенке ПР:

(22)

где -b концентрация взвешенных веществ, мг/л;

La- БПКполн поступающей сточной воды мг/л.

Рассчитаем число мелкопузырчатых аэраторов (фильтросных пластин). В качестве аэраторов принимаем керамические фильтросные пластины размером мм с удельным расходом воздуха qпл=80-120 л/мин на одну пластину. [1, с. 115].

(23)

где Dобщ-общий расход воздуха, м3.

Для обеспечения благоприятных условий процесса биологического окисления загрязнений, содержащихся в сточных водах и имеющих различные скорости окисления, назначают число рядов фильтросных пластин в коридорах равное 1. Число фильтросных пластин в одном ряду:

(24)

где nр- общее количество рядов фильтросных пластин, шт.; nпл- общее число пластин, шт. Общая площадь, занимаемая фильтросными пластинами,



(25)

Что составляет 6% от площади аэротенка Fa. Ряды фильтросных пластин располагают с одной стороны аэротенка на расстоянии 0,6-0,8 м от стены. Такое расположение аэраторов способствует созданию вращательного движения смеси обрабатываемой сточной воды и активного ила

6.3 Расчёт насосной установки

Выбор трубопровода.

Для трубопровода примем скорость течения исходной смеси, равную 1 м/с. Тогда диаметр равен:

Выбираем стальную трубу с наружным диаметром = 0,0065 м.

Отсюда внутренний диаметр равен:

Фактическая скорость смеси в трубе определяется по формуле:

Определение потерь на трение и местное сопротивление:



где вязкость смеси при 20 Re>2320. Примем абсолютную шероховатость равной Тогда коэффициент сопротивления трению определяем по формуле:

Определим потери напора на трение:

Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений в соответствии с таблицей 13[2,стр.495]:

- вход в трубу с острыми краями ?=0,5 - выход из трубы ?=1

Сумма коэффициентов местного сопротивления:

Определим потери напора на местные сопротивление:

Сумма потерь:



Рассчитываем напор насоса:

По объемному расходу = 0,12 и напору = 11 выбираем центробежный насос марки ХП 8/18 Д; n=2900 об/мин, расход=0,12 , напор = 11,5 м [7]

древесностружечный формальдегид скруббер

6.4 Расчёт отстойника

В отстойник поступает часть циркулирующей суспензии. Примем, что расход СВ, поступающей в отстойник, Q=3000 м3/сут

м3/с.

q=1,15•0,035=0,04025 м3/с.

При расчёте горизонтальных отстойников определяем ширину отделений В(м), которая определяется как:

где q - максимальный расход СВ; n - количество отделений; V- средняя скорость движения СВ (принимаем равной 6 мм/с); - глубина проточной части отстойника (принимаем равной 3м [9]).



Длину определяют:

где k=0,5; - скорость осаждения расчётных частиц, которая соответствует заданному эффекту осветления воды.

50 м.

6.5 Расчёт фильтра

Рассчитаем вспомогательные величины. Плотность влажного осадка находим по формуле:

Где - плотность твёрдой фазы (активного ила); W - влажность отфильтрованного осадка.

Значения принимаем в соответствии со справочными данными [6].

Отношение объема отфильтрованного осадка к объему полученного фильтрата - по уравнению:

где - массовая концентрация твёрдой фазы.

Значения принимаем в соответствии со справочными данными [6].

Массу твёрдой фазы, отлагающуюся при прохождении 1 м3 фильтрата, - по уравнению:

Расчёт требуемой поверхности фильтрования начинается с выбора конструктивной модификации барабанного фильтра. Так как суспензия невзрывоопасна и неагрессивна, то, в первую очередь, ориентируемся на фильтр общего назначения. Время фильтрования, необходимое для получения слоя осадка высотой =9 мм, находим из уравнения:

где - удельное сопротивление осадка; - сопротивление фильтрующей перегородки; - перепад давления при фильтровании и промывке;

Для определения времени промывки найдем вспомогательную величину Nпр по формуле:

Значения , принимаем в соответствии со справочными данными [6].

Тогда время промывки будет равно:

Окончательное время промывки определим по формуле

Где k - коэффициент запаса, учитывающий необходимость увеличения поверхности промывки по сравнению с теоретической, k =1,05+1,2.

Тогда

Для расчета угловой скорости вращения барабана, согласно технической характеристике фильтра БОП10-1,8-14, найдем следующие углы распределения технологических зон на поверхности барабана: ?с1 = 38,5?; ?0 = 20?; ?р = 20?; ?м2 = 5?; ?м3 = 13,5?. При числе ячеек барана ?я = 24 угол ?а будет равен:

Тогда суммарный угол сектора съема осадка и мертвой зоны

(48)

Угловую скорость вращения барабана рассчитываем по формуле:

Требуемый угол зоны фильтрования равен:

Время цикла (полного оборота барабана) находим по формуле:

Частоту вращения барабана находим по формуле:



Полученное число оборотов укладывается в каталожный диапазон скоростей вращения барабана. Удельный объем фильтрата находим из формулы:

Общую поверхность фильтрования рассчитываем по формуле:

где = 0,7 - 0,9 - коэффициент, учитывающий возможные колебания свойств суспензии; = 0,8 - коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления фильтрующей перегородки при многократном использовании.

Для обеспечения этой поверхности принимаем три фильтра БОП10-1,8-1У с площадью фильтрования Fф = 10 м2.

Уточненный расчет производительности фильтра производится на основании существующего распределения углов технологических зон в распределительной шайбе фильтра.



Список используемой литературы

1. http://www.air-cleaning.ru/air-cleaning-methods/

2. http: //fhtzb.ru/Lib/Lec/pe/pe07.htm

3. Отлев И.А. Технологические расчёты в производстве древесно- стружечных плит. М., 1979 - 242 с.

4. Шварцман Г.М. Производство древесно- стружечных плит. М., 1977 - 314 с.

5. Швыдский В.С., Ладыгичев М.Г. Очистка газов. М., Теплотехник, 2005. 642- 404 с.

6. Тимонин А.С. Инженерно - экологический справочник. М., Т1.

7. Жаворонков Н.М. Гидравлические основы скрубберного процесса и теплопередача в скрубберах. М., «Советская наука», 1944; 224 с.; Жаворонков Н.М. Хим.пром., 1948, №9, с. 269- 275.

8. Жаворонков Н.М., Аэров М.Э., Умник Н.Н. Хим.пром.,1948, №10, с.294-300.

9. Лапицкая М.П. Очистка сточных вод.[Текст]:учебное пособие для вузов/М.П. Лапицкая , Л.И. Зуев, Н.М. Белаескул, Л.В. Кумшова - Минск: Выш. школа, 1969.-168с.

10. Каталог, Центробежные погружные насосы, ВНИИ ГИДРОМАШ

11. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии, Ленинградское отделение,1976

Размещено на Allbest.ru