Студопедия — Решение. 1. Определяем коэффициент турбулентной диффузии для равнинных рек:
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Решение. 1. Определяем коэффициент турбулентной диффузии для равнинных рек:






1. Определяем коэффициент турбулентной диффузии для равнинных рек:

2. Рассчитываем коэффициент, учитывающий влияние гидравлических факторов:

3. Рассчитываем коэффициент смешения по формуле Родзиллера:

4. Рассчитываем кратность разбавления сточной воды:

Кратность разбавления стоков на расстоянии 3, 5 км от места сброса составит 12, 6 раза.

5. Концентрация загрязняющего вещества в створе составит:

Учитывая, что ПДКPb = 0, 03 мг/л, можно заключить, что на расстоянии 3, 5 км от места сброса разбавления концентрации свинца до норм ПДК не произошло.

Для установления места (расстояния от сброса) полного разбавления свинца необходимо провести расчеты для большей величины L.

6. Максимально допустимая концентрация загрязняющего вещества в сточной воде:

 

Пример 4.2. По условиям примера 4.1 рассчитать допустимую концентрацию взвешенных веществ в сточных водах, сбрасываемых в рыбохозяйственный водоем, если концентрация взвешенных веществ в речной воде СВВ = 8 мг/л.

 

4.3. Очистные сооружения для нефтесодержащих стоков

 

Источниками нефтесодержащих стоков на нефтебазах и перекачивающих станциях являются танкеры, резервуары, системы охлаждения подшипников насосов, ливневые воды с территории резервуарных парков, открытых площадок, технологических установок, не имеющих водонепроницаемого покрытия и др.

 

4.3.1. Методы очистки нефтесодержащих стоков

В воде нефтяные частицы находятся в грубодисперсном, тонкодисперсном (эмульгированном) или (и) растворенном состоянии.

В основном, нефтяные частицы, попав в воду, ввиду меньшей плотности легко всплывают на поверхность воды. Такие частицы называют грубодиспергированными или всплывающими. Их содержание в стоках нефтебаз составляет от 350 до 14700 мг/л.

Меньшая часть нефтяных частиц находится в тонкодиспергированном состоянии, образуя эмульсию типа «нефть в воде». Такие эмульсии в течение длительного времени сохраняют устойчивость и разрушить их относительно сложно. Содержание нефти в таких эмульсиях от 50 до 300 мг/л.

Некоторые компоненты нефти частично растворяются в воде. Содержание нефти в растворенном состоянии составляет 5 - 20 мг/л.

Для очистки нефтесодержащих вод используются механический, физико-химический, химический и биохимический методы.

Механический метод применяют для отделения грубодисперсных нефтяных частиц. Он реализуется, например, в нефтеловушках. После очистки в них вода может быть использована, в основном на технологические нужды предприятия или спущена в водоемы.

Для извлечения эмульгированных и частичного удаления растворенных нефтяных частиц используются физико-химические методы (например, флотация).

Окончательная очистка нефтесодержащих стоков осуществляется с помощью химических и биохимических методов.

Наибольшее распространение на предприятиях транспорта и хранения нефти и нефтепродуктов получили нефтеловушки.

Нефтеловушки предназначены для отделения воды от капель нефти методом отстаивания. Принцип работы основан на разности удельных весов воды и отделяемых частиц, в частности, нефти. В процессе отстаивания происходит всплывание нефти или нефтепродуктов и выпадение осадка механических примесей. Нефтеловушки обеспечивают очистку сточных вод до остаточного содержания нефти или нефтепродуктов 50—100 мг/л. В зависимости от объема сточных вод применяют нефтеловушки различной производительности и конструкции.

На рис.4.1 показана типовая нефтеловушка, рассчитанная на расход воды 30 л/с. Сточные воды поступают в распределительную камеру 2, из которой по самостоятельным трубопроводам распределяются по секциям нефтеловушки. На входе в отстойную часть секции устраивают щелевую перегородку, благодаря которой происходит равномерное распределение потока сточных вод в отстойной части секций. В конце отстойной части вода проходит под затопленной нефтеудерживающей стенкой и через водослив попадает в поперечный сборный лоток, а затем в сбросный коллектор. Всплывшие нефтепродукты собираются и отводятся щелевыми поворотными трубами 5, установленными в начале и в конце секции. Осадок, выпадающий на дно секции, сгребается к приямкам с помощью скреперного скребка 4, который передвигается вдоль каждой секции на непрерывном тросе, укрепленном на барабане электрифицированной лебедки. Осадок из приямков нефтеловушки удаляется гидроэлеватором 1 или шламовым насосом. Управление щелевыми нефтесборными трубами осуществляется с помощью штурвальных колонок. Уловленная нефть или нефтепродукт из нефтесборных труб по самотечному трубопроводу направляется в приемный колодец, а затем в нефтесборные резервуары.

Рис. 4.1. Типовая нефтеловушка пропускной способностью 30 л/с 1 — гидроэлеватор; 2 — распределительное устройство; 3 — нефтесборная труба; 4 — скреперный скребок

 

4.3.2. Подбор нефтеловушки

 

Исходными данными для расчета типоразмера нефтеловушки являются средний расход нефтесодержащих вод Qср, минимальный диаметр нефтяных частиц dн, которые должны быть отделены в нефтеловушке, а также температура очищаемых вод ТВ.

Нефтеловушка представляет собой динамический отстойник, в котором за время пребывания нефтесодержащих вод нефтяные частицы диаметром dн успевают достичь поверхности воды. Необходимая длина нефтеловушки рассчитывается по формуле:

(4.10)

где hп - глубина проточной части нефтеловушки, hп = l, 2 - 2 м;

w - средняя скорость потока; рекомендуется принимать w = 4 - 6 мм/с;

k - коэффициент использования объема нефтеловушки, учитывающий наличие зон циркуляции и мертвых зон, которые практически не участвуют в процессе очистки, k =0, 5;

u o - скорость всплытия (гидравлическая крупность) нефтяных частиц диаметром dн;

w* - удерживающая скорость потока; при ламинарном режиме течения в нефтеловушке w* = 0, а при турбулентном:

(4.11)

где λ - коэффициент гидравлического сопротивления.

Скорость всплытия нефтяных частиц определяется по формуле Стокса:

(4.12)

где ρ В, μ В, - соответственно плотность и динамическая вязкость воды при температуре ТВ (табл.4.1).

Расчетный часовой расход нефтесодержащих вод

(4.13)

где kчас - часовой коэффициент неравномерности поступления нефтесодержащих вод, kчас =1, 3.

Необходимая ширина секции нефтеловушки

(4.14)

где N - число секций нефтеловушки (табл.4.2).

Найденные величины L и В сравниваются с размерами типовых нефтеловушек, после чего выбирается ее тип.

 

Таблица 4.1 Зависимость динамической вязкости и плотности воды от температуры

 

Т, К                
μ В 103, Па .с 1, 792 1, 673 1, 519 1, 308 1, 140 1, 005 0, 894 0, 801
ρ В, кг/м3 999, 8 999, 9 1000, 0 999, 7 999, 0 998, 2 997, 1 995, 7

 

Таблица 4.2 Основные параметры типовых горизонтальных нефтеловушек

 

Пропускная способность, м3 Число секций Глубина проточной части, м Размеры одной секции, м Номер типового проекта
ширина длина высота
    1, 20     2, 4 и 3, 6 902-2-157
    1, 20     2, 4 и 3, 6 902-2-158
    1, 25     2, 4 и 3, 6 902-2-159
    1, 50     2, 4 и 3, 6 902-2-160
    2, 00     2, 4 и 3, 6 902-2-161
    2, 00     2, 4 902-2-3
    2, 00     2, 4 902-2-17
    2, 00     2, 4 902-2-18

 

Пример 4.3. Подобрать нефтеловушку для отделения нефтяных частиц диаметром dн = 76 . 10-6 м.

Исходные данные. Средний расход нефтесодержащих вод Qср = 3000 м3/сут, их температура ТВ =283 К. Плотность нефтяных частиц ρ н = 840 кг/м3.

Решение

1. Определяем расчетный часовой расход нефтесодержащих вод по формуле (4.13):

В соответствии с табл.4.2 предварительно принимаем к сооружению нефтеловушку по типовому проекту 902-2-161, для которой число секций N = 2, длина секции L = 30 м, ширина секции В = 3 м и глубина проточной части h = 2 м.

2. Средняя скорость потока в нефтеловушке:

3. Гидравлический радиус нефтеловушки:

4. Кинематическая вязкость воды при температуре 283 К:

5. Число Рейнольдса для потока в нефтеловушке рассчитываем по формуле:

6. Так как режим течения турбулентный, то коэффициент гидравлического сопротивления рассчитывается по формуле Блазиуса:

7. Удерживающая скорость потока – по формуле (4.11):

8. Скорость всплытия частиц диаметром dн рассчитываем по формуле (4.12):

9. Расчетная длина нефтеловушки рассчитывается по формуле (4.10):

Так как расчетная длина значительно превышает фактическую для выбранного типового проекта нефтеловушки, необходимо повторить расчет для другого типоразмера. Приняв типоразмер 902-2-3, повторим все вычисления:

Поскольку расчетная длина нефтеловушки типоразмера 902-2-3 меньше фактической, то выбор сделан верно.

 

5. ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРЕСНЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД НИЖЕЗАЛЕГАЮЩИМИ МИНЕРАЛИЗОВАННЫМИ ВОДАМИ

Пластовые воды нефтяных месторождений могут содержать микрокомпоненты, которые относятся ко 2-4 классу опасности: бром, бор, литий и другие. В этой связи загрязнение пресных подземных вод рассолами нижезалегающих горизонтов является опасным в экологическом отношении.

Оценка естественной защищенности пресных подземных вод верхнего этажа, залегающих выше флюидоупора, от проникновения в них рассольных вод из нижнего гидрогеологического этажа предусматривает определение предельных пластовых давлений, при которых возможны эти перетоки.

Высота подъема пьезометрического уровня пластовых вод продуктивного горизонта определяется по формуле:

(5.1)

где P – начальное пластовое давление, МПа;

H – высота столба воды, м;

- плотность воды, кг/м3.

 

Пример 5.1. Оценить возможность загрязнения пресных подземных вод минерализованными водами и определить значение пластового давления, ниже которого загрязнение происходить не будет.

Исходные данные. Пластовое давление продуктивного горизонта составляло 13, 5 МПа, плотность воды 1173, 1 кг/м3, абсолютная отметка ВНК (минимальная) – 1200 м. Условная минимальная отметка зоны пресных вод – 270 м.

Решение

1. Определим пьезометрический напор (высота столба) пластовой (минерализованной) воды при заданном давлении:

2. Оценим пьезометрический уровень пластовых вод:

1173, 1-1200 = -26, 9 м,

3. Оценим возможность достижения минерализованными водами зоны пресных вод:

-26, 9 – (-270) = 243, 1 м,

т.е. загрязнение пресных вод возможно.

4. Определим значение пластового давления, ниже которого загрязнение пресных подземных вод пластовыми происходить не будет:

где УПВ – уровень пресных вод.

 

6. ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ПОДТЯГИВАНИЯ ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЕПРОДУКТАМИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД К ВОДОЗАБОРНЫМ СООРУЖЕНИЯМ

 

Подобного рода прогнозные оценки выполняются по отношению к подземным водам, загрязненным в основном растворенными углеводородами. При этом рассматриваются либо
Рис. 6.1. Схемы размещения водозаборных скважин (В) относительно области НПЗ и с учетом направления потока подземных вод: а -НПЗ ниже водозабора; б - НПЗ выше водозабора; в - НПЗ сбоку от водозабора
одна водозаборная скважина, либо группа скважин, расположенных близко друг от друга, которые работают с постоянной производительностью Q. Оценивается возможность подтягивания к водозабору загрязненных вод от области нефтепродуктового загрязнения (НПЗ) при разных размещениях скважин относительно НПЗ и направлениях потока подземных вод. Типовые схемы размещения водозаборных скважин и области НПЗ сучетом направления потока подземных вод представлены на рис.6.1.

При работе водозаборной скважины или их группы в потоке подземных вод подтягивание к ней загрязненных вод возможно только в том случае, если область питания скважины захватывает область загрязненных вод, каковой в нашем случае является область НПЗ.

Область питания водозаборной скважины В, показанная на рис.6.2, ограничена вниз по потоку подземных вод и с боковых сторон водораздельной линией MAN, но не ограничена вверх по потоку подземных вод. Граница MAN отделяет область питания водозаборной скважины В от остальной части водоносного горизонта. Внутри данной области питания все движение подземных вод направлено к скважине, т.е. все линии тока заканчиваются в точке В. За пределами области питания скважины движение подземных вод минует данную скважину, т.е. линии тока не попадают в нее. Здесь движение подземных вод направлено к области разгрузки, каковой может быть река, водоем, берег моря. Область питания скважины имеет размеры: длину, расстояние ХA от скважины до водораздельной точки А, расположенной вниз по потоку от скважины; ширину, т.е. боковые размеры, которые характеризуются величинами Yо (ширина по линии скважины) и Y¥ (ширина вверх по потоку от скважины), причем Y¥ > Yo. Эти размеры определяются по следующим формулам:

(6.1)

(6.2)

(6.3)

где Ve - скорость фильтрации, м/сут, (Ve = k·I, где k-коэффициент фильтрации водоносных пород, м/сут; I- градиент потока);

h - мощность водоносного горизонта, м;

Q - производительность водозаборной скважины, м3/сут.

Рис. 6.2. Область питания водозаборной скважины и условия захвата области загрязнения: а - область питания водозабора и ее размеры, область НПЗ не захватывается областью питания; б - область НПЗ, расположенная ниже водозабора, захватывается областью питания; в - область НПЗ, расположенная сбоку от водозабора, не захватывается областью питания; г - область НПЗ, расположенная сбоку, захватывается водозабором
Из формул (6.1) - (6.3) следует, что чем больше производительность скважины Q, тем больше величины ХА, Yо и Y¥ , т.е. тем больше область питания скважины.

Если область загрязнения подземных вод расположена вниз по потоку подземных вод от водозаборной скважины и на расстоянии Х1 от нее, как это показано на рис.6.2 (схемы а, б), то подтягивание загрязненных вод от области НПЗ к скважине возможно только в том случае, если область питания скважины захватит область загрязнения, т.е. если водораздельная точка А окажется в области загрязнения. Этому случаю соответствуют условие ХA > Х1.

Если же точка А не попадает в область загрязнения, т.е. при ХA < Х1, загрязненные воды никогда не подтянутся к водозаборной скважине.

Такие же условия имеют место при подтягивании загрязненных вод от области НПЗ, расположенной сбоку от водозаборной скважины, на расстоянии Y1 от нее (рис.6.2, схемы в, г). Если имеет место соотношение Y¥ > Y1, то область питания водозабора захватывает область загрязненных подземных вод HII3 и произойдет подтягивание последних к водозабору. При условии Y¥ < Y1, область питания водозабора не захватывает области загрязненных вод НПЗ и не произойдет их подтягивания к водозабору.

 

Пример 6.1. Оценить возможность подтягивания к водозабору загрязненных вод при разных размещениях скважины относительно области загрязнения нефтепродуктами.

А: область загрязнения располагается в области питания водозабора, граница загрязненных вод находится ниже по потоку подземных вод на расстоянии Х1 от скважины (рис.6.2, б).

Б: область загрязнения располагается в области питания водозабора, граница загрязненных вод находится сбоку от скважины на расстоянии Y1 (рис.6.2, г).

Исходные данные. Коэффициент фильтрации водоносных пород 0, 06 м/сут, градиент потока 0, 01, мощность водоносного горизонта 12 м, производительность водозаборной скважины 400 м3/сут, пористость водоносных пород 0, 2. Расстояние Х1 принять равным половине ХА, расстояние Y1 принять равным одной трети Y¥ .

Решение

1. Рассчитаем скорость фильтрации:

2. Определим размеры области питания скважины, длину и ширину:

3. Оценим возможность подтягивания загрязненных подземных вод к водозабору для ситуации А и ситуации Б, сравнив расстояния от скважины до области загрязнения и размеры области питания скважины:

Поскольку ХA > Х1 и Y¥ > Y1, область питания водозабора захватывает область загрязнения.

4. Рассчитаем время, за которое первые порции загрязненных вод подтянутся к водозабору.

А. Отрезок Х1 разбиваем на несколько одинаковых по длине отрезков. Для точки середины каждого отрезка рассчитываем скорость движения подземных вод по формуле:

(6.4)

где Х1i - координата точки середины отрезка (отсчитывается от начала координат);

n - пористость водоносных пород.

По известной скорости движения подземных вод (Vqi) и длине отрезка ( X1) определяем время прохождения водой каждого отрезка:

Общее время прохождения первыми порциями загрязненных вод всего пути X1 от границы области загрязнения до скважины получится суммированием частных времен:

Б. В этом случае время подтягивания загрязненных вод к водозабору приближенно определяется по формуле:

(6.5)

Если времена подтягивания загрязненных вод, к водозабору на расстояниях Х1 и Y1 достаточно большие (свыше 20 - 30 лет), нет непосредственной угрозы для водозабора.

Если время подтягивания загрязненных вод окажется более коротким (10 - 15 лет и менее), то следует предусмотреть меры по локализации области загрязнения НПЗ или оборудовать новый хозяйственно-питьевой водозабор в другом более безопасном месте, а старый водозабор оставить для технического использования.

 

 







Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 1028. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Пункты решения командира взвода на организацию боя. уяснение полученной задачи; оценка обстановки; принятие решения; проведение рекогносцировки; отдача боевого приказа; организация взаимодействия...

Что такое пропорции? Это соотношение частей целого между собой. Что может являться частями в образе или в луке...

Растягивание костей и хрящей. Данные способы применимы в случае закрытых зон роста. Врачи-хирурги выяснили...

Общая и профессиональная культура педагога: сущность, специфика, взаимосвязь Педагогическая культура- часть общечеловеческих культуры, в которой запечатлил духовные и материальные ценности образования и воспитания, осуществляя образовательно-воспитательный процесс...

Устройство рабочих органов мясорубки Независимо от марки мясорубки и её технических характеристик, все они имеют принципиально одинаковые устройства...

Ведение учета результатов боевой подготовки в роте и во взводе Содержание журнала учета боевой подготовки во взводе. Учет результатов боевой подготовки - есть отражение количественных и качественных показателей выполнения планов подготовки соединений...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.013 сек.) русская версия | украинская версия