Камеры хлопьеобразования. Типы отстойников и область их применения

Определение назначения камер хлопьеобразования в технологической схеме очистки воды. Устройство камер гидравлического типа, флокуляторов и аэрофлокуляторов. Классификация и область применения горизонтальных, вертикальных и радикальных типов отстойников.

Рубрика Производство и технологии
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 04.09.2011
Размер файла 1,3 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

23

Реферат

Камеры хлопьеобразования. Типы отстойников и область их применения

Содержание

1. Место камер хлопьеобразования в технологической схеме, их классификация

2. Камеры хлопьеобразования гидравлического типа

3. Флокуляторы

4. Аэрофлокуляторы

5. Типы отстойников и область их применения

6. Горизонтальные отстойники

7. Радиальные отстойники

8. Вертикальные отстойники

9. Отстойники с малой глубиной осаждения

ЛИТЕРАТУРА

камера хлопьеобразование отстойник очистка вода

1. Место камер хлопьеобразования в технологической схеме, их классификация

Процесс конвективной коагуляции во времени состоит из двух этапов. Ход процесса перекинетической коагуляции определяется интенсивностью теплового броуновского движения. В момент ввода и распределения раствора коагулянта в воде ионы алюминия или железа начинают взаимодействовать с гидроксильными ионами и спустя некоторое время появляется опалесценция и вода мутнеет от формирования огромного количества первичных мельчайших хлопьев. Под действием броуновского движения хлопья контактируют друг с другом и укрупняются, а их число в единице объема уменьшается. Наступает момент, когда энергия броуновского движения недостаточно для перемещения первичных агрегатов с целью их дальнейшей агломерации. На этом заканчивается перекинетическая фаза коагуляции и наступает ортокинетическая, для успешного протекания которой необходимо обеспечить дальнейшее контактирование уже сформировавшихся агрегатов.

Таким образом, камеры хлопьеобразования предназначены для создания благоприятных условий на завершающей второй стадии процесса коагуляции -- хлопьеобразования, чему способствует плавное перемешивание потока. На размеры образующихся хлопьев в процессе медленного перемешивания обрабатываемой воды влияет его интенсивность и продолжительность, солевой состав воды, природа примесей (коллоидные или диспергированные), а также силы адгезии, удерживающие частицы примесей связанными между собой. Укрупнение образующихся в процессе гидролиза коагулянта хлопьев происходит постепенно в течение некоторого времени, варьируемого согласно СНиПа в пределах 6 ... 30 мин и более. Первоначально протекает стадия скрытой коагуляции, характеризующаяся формированием первичных мельчайших хлопьев, которые затем укрупняются и образуют крупные видимые агрегаты. При этом структура образующихся хлопьев гидроксида железа значительно прочнее и они имеют большую плотность, чем гидроксид алюминия. На структурообразование хлопьев оказывает влияние солевой состав воды. Так, возрастание концентрации гидрокарбонатов и хлоридов повышает прочность формирующихся хлопьев и, наоборот, увеличение содержания сульфатов понижает ее.

Как показали результаты исследований, выполненных в МГСУ (Г. И. Николадзе, А. Мирзаев и др.) и в НИИ КВОВ АКХ (Г. Н. Луценко и др.), существенное влияние на процесс хлопьеобразования оказывают интенсивность и продолжительность перемешивания обрабатываемой воды в камерах хлопьеобразования. При этом основополагающей является интенсивность перемешивания G = 50 ... 60 с-1, влияние продолжительности процесса проявляется в меньшей степени.

Ниже приводятся формулы для определения градиента скорости в камерах хлопьеобразования разных типов:

Перегородчатая

Вихревая и водоворотная

флокулятор (механическая)

в аэрофлокуляторе

где n -- число перегородок; х1 и х2 -- соответственно скорости движения воды в коридоре камеры и на повороте, м/с; Q -- расход коагулируемой воды, м3/с; р -- плотность воды, кг/м3; V -- объем камеры, м3; т]-- динамическая вязкость воды, Пас; о -- скорость входа воды в камеру из подводящего трубопровода, м/с; т -- частота вращения мешалки, с-1; N -- начальная мощность, затрачиваемая на вращение, Вт; q -- расход воздуха, м3/с; ро -- атмосферное давление, Па; Л -- высота слоя воды над воздухораспределительной системой.

Интенсивность перемешивания воды в камерах хлопьеобразования не должна быть слишком большой, чтобы не разрушить сформировавшиеся хлопья.

Необходимая интенсивность перемешивания воды достигается путем изменения скорости ее движения или частоты вращения мешалки во флокуляторах, а оптимальная продолжительность процесса обеспечивается надлежащим объемом сооружения.

Из практики известно, что скорость хлопьеобразования понижается при низкой температуре обрабатываемой воды, а размер и структура образующихся при этом хлопьев неудовлетворительны.

Это негативное явление удается локализовать путем увеличения интенсивности и продолжительности перемешивания.

При обработке маломутных цветных вод ускорения хлопьеобразования можно достичь искусственным замутнением обрабатываемой воды, вводя в нее осадок из отстойников или суспензию глины, частицы которых являются центром агрегации.

Такой же результат дает применение флокуляторов в сочетании с флокулянтами. Из сказанного становится очевидной роль и назначение камер хлопьеобразования.

Рис. 6.1. Камеры хлопьеобразования вихревого (а) и зашламленного (б) типа, встроенные в горизонтальный отстойник.

1 -- отвод осветленной и подача исходной воды; 2 -- водосборный карман; 3 -- лотки децентрализованного сбора осветленной воды; 4 -- тонкослойные модули; 5 -- зона осветления воды; 6 -- струенаправляющая перегородка; 7 -- лотки для сбора и отведения воды из камеры; 8 -- камера хлопьеобразования; 10 -- перфорированные водораспределительные трубы; 11 -- удаление осадка из отстойника; 12 -- короба для сбора и удаления осадка из отстойника; 13 -- затопленный водослив; отделяющий камеру от отстойника.

В современной практике камеры хлопьеобразования встраивают в отстойники или располагают вплотную к ним с тем, чтобы избежать разрушения хлопьев при передаче воды из камеры в отстойник. Согласно СНиП скорость движения воды из камеры в отстойник не должна превышать 0,1 м/с для мутных вод и 0,05 м/с для цветных.

По принципу действия камеры хлопьеобразования подразделяют на гидравлические, механические (флокуляторы) и аэро- флокуляторы. Из камер гидравлического типа на практике отдают предпочтение вихревым (рис. 6.1,а) я зашламленного типа (рис. 6.1,б), водоворотным (рис. 6.2,а) и контактным (рис. 6.2,б), перегородчатым с горизонтальным или вертикальным движением воды, камерам с рециркуляцией осадков (рис. 6.3). При числе камер хлопьеобразования менее шести следует принимать одну резервную.

Рис. 6.2. Водоворотная (а) и контактная (б) камеры хлопьеобразования, встроенные в вертикальный отстойник.

1,5 -- подача исходной и отвод осветленной воды; 2 и 3 -- кольцевой и радиальные водосборные лотки; 4 -- водоворотная камера; 6 -- зона осветления воды; 7 -- гаситель; 8 -- зона накопления и уплотнения осадка; 9 -- конусный отражатель; 10 -- удаление осадка; 11 -- контактная загрузка из вспененного полистирола; 12 --* сетка; 13 -- контактная камера

2. Камеры хлопьеобразования гидравлического типа

При выборе типа камеры хлопьеобразования следует руководствоваться производительностью водоочистного комплекса, качеством исходной воды и конструкцией отстойника.

Перегородчатая камера хлопьеобразования (применяют с горизонтальными отстойниками) представляет собой прямоугольный железобетонный резервуар с перегородками, образующими 9 ... 11 коридоров шириной не менее 0,7 м, через которые последовательно проходит вода со скоростью 0,2 ... 0,3 м/с в начале камеры и 0,05 ... 0,1 м/с в конце за счет увеличения ширины коридоров. Подключая к работе то или иное число коридоров, можно регулировать продолжительность пребывания обрабатываемой воды в камере в зависимости от ее качества. Дно коридоров камеры выполняют с продольным уклоном 0,02 ... 0,03 для удаления осадка при чистке. Среднюю глубину камеры принимают 2 ... 2,5 м, продолжительность пребывания воды в камере 20 ...40 мин (минимальное время -- для мутных вод, максимальное -- для цветных с пониженной температурой).

В перегородчатых (одно- или двухэтажных) камерах, вплотную примыкающих к горизонтальным отстойникам, перемешивание воды достигается многократным изменением направления ее движения в вертикальной или горизонтальной плоскости. Перегородчатые камеры применяют на крупных водоочистных комплексах: с вертикальным движением воды до 60 тыс. м3/сут; с горизонтальным -- при большей подаче.

Расчет камеры перегородчатого типа заключается в нахождении ее объема, размеров в плане, числа и ширины коридоров и общей потери напора в сооружении.

Вихревая камера хлопьеобразования (рис. 6.1, а), предложенная Е. Н.Тетеркиным, выполнена в виде железобетонного конического или пирамидального резервуара (с углом конусности 50... 70°), обращенного вершиной вниз. Обычно ее встраивают в горизонтальный отстойник или располагают вплотную к нему. Принцип работы камеры заключается в том, что перемешивание воды происходит при ее движении снизу вверх вследствие значительного уменьшения скорости движения (от 0,7 ... 1,2 до 0,004 ... 0,005 м/с) в результате резкого увеличения площади поперечного сечения. Время пребывания воды в камере составляет от 6 (для мутных вод) до 12 мин (для цветных вод). Передачу воды из камеры в отстойник следует осуществлять при скорости ее движения в сборных лотках или трубах, а также в их отверстиях не более 0,05 м/с для цветных вод и 0,1 м/с -- для мутных.

При устройстве желоба необходимо предусматривать треугольные водосливы или затопленные отверстия для равномерного сбора воды. В современных конструкциях вихревых камер хлопьеобразования предусматривают встраивание тонкослойных модулей, что повышает эффект хлопьеобразования и улучшает гидравлические условия их работы.

Камера хлопьеобразования зашламленного типа (рис. 6.1,б), предложенная И. М. Миркисом, с вертикальными перегородками применяется для вод с мутностью до 1500 мг/л. Ее размещают в начале коридора отстойника или вплотную с ним и выполняют в виде железобетонного пирамидального резервуара (с углом конусности порядка 45°). В основаниях перевернутых пирамид размещают напорные перфорированные водораспределительные трубы, расстояние между которыми в осях -- 2 м, от стенки камеры-- 1 и. Отверстия трубы диаметром не менее 25 мм направлены вниз под углом 45°, их суммарная площадь должна составлять 30 ... 40% от площади сечения распределительной трубы. Скорость движения воды в распределительных трубах принимают 0,5 ... 0,6 м/с. Для соблюдения постоянства скорости движения воды распределительные трубы рекомендуется выполнять телескопическими с косыми переходами.

При скорости восходящего потока 0,65 ... 1,6 (для вод мутностью 50 ... 250 мг/л) и 0,8 ... 2,2 мм/с (для вод мутностью 250 ... 1500 мг/л) образуется и поддерживается во взвешенном состоянии слой осадка высотой не менее 3 м, частицы которого являются центрами коагуляции. Время пребывания воды в камере не менее 20 мин. Применение камер хлопьеобразования со слоем взвешенного осадка позволяет увеличить расчетную скорость осаждения взвеси в отстойниках при осветлении вод средней мутности на 15...20% и для мутных вод-- на 20%. Передача воды из камеры в отстойник осуществляется при скорости ее движения до 0,1 м/с для мутных вод и до 0,05 м/с -- для цветных.

При расчете камеры первоначально определяют ее объем по времени пребывания воды и площадь ее верхней части по скорости восходящего движения. Затем находят габариты широкой и узкой частей камеры, вычисляют их объемы, складывают и проверяют фактическое время пребывания воды в ней.

Водоворотная камера хлопьеобразования (рис. 6.2,а) совмещается с вертикальным отстойником и располагается в центральном стакане. Вода подается в верхнюю часть камеры соплом, расположенным на расстоянии 0,2 диаметра камеры от стенки на глубине 0,5 м от поверхности воды, или соплами, закрепленными в ее центре в виде неподвижного сегнерова колеса. Выходя из сопел со скоростью 2 ... 3 м/с, вода приобретает вращательное движение вдоль ее стенок и движется сверху вниз. Для гашения вращательного движения воды при ее переходе в отстойник, которое могло бы ухудшить его работу, в низу камеры устанавливают гаситель в виде крестообразной перегородки высотой 0,8 м с ячейками 0,5x0,5 м. Время пребывания воды в камере принимают 15 ... 20 мин, а ее высоту 3,5 ... 4 м.

Область применения водоворотных камер определяется применимостью вертикальных отстойников, т. е. качество обрабатываемой воды практически любое при суточной подаче до 5--8 тыс. м3.

При расчете водоворотных камер первоначально находят ее площадь по времени пребывания воды, а затем зная ее высоту, определяют диаметр.

Для интенсификации процесса хлопьеобразования при коагулировании примесей маломутных и цветных вод в свободном объеме А. Б. Гальберштадтом предложена гравийная камера с псевдоожиженной зернистой загрузкой, позволяющей в результате оптимизации параметров турбулентности потока увеличить число взаимных контактов первичных агрегатов и снизить кинетическую энергию их взаимодействия. Оптимальные условия протекания процесса хлопьеобразования создаются при использовании зернистой загрузки из антрацита (керамзита, песка и др.) с эквивалентным диаметром 0,6 ... 0,9 мм и высотой слоя в статических условиях 0,3 ... 0,5 м, работающей при расширении 10 ... 15%, что соответствует восходящей скорости потока 2,6 ... 4,0 мм/с. Первоначально контактный слой антрацита покоится на слое гравия крупностью 5 ... 20 мм высотой 0,3 ... 0,4 м.

Примерно аналогичная конструкция контактной камеры хлопьеобразования (без поддерживающего гравийного слоя) предложена М. Г. Журбой. Для создания псевдоожиженного слоя использованы вспененные гранулы полистирола марки ПСВ (ОСТ 6--05--202--83) крупностью 0,5 ... 4,5 мм, удерживаемые в верхней части камеры дренажной сеткой. Первоначальная высота слоя гранул около 1 м. Восходящая скорость движения воды в камере 5 ... 6 мм/с.

Применение на практике вышеописанных контактных камер хлопьеобразования позволяет увеличить в 3 ... 4 раза нагрузку на единицу объема камеры, снизить на 20 ... 25% расход коагулянта, уменьшить примерно в 1,5 раза продолжительность осветления воды в отстойниках.

Хорошо себя зарекомендовала на практике при обработке маломутных цветных вод камера хлопьеобразования зашламленного типа с рециркуляцией шлама, предложенная ЛНИИ АКХ им. К. Д. Памфилова (рис. 6.3). Обрабатываемая вода вводится в нижние части секций камеры со скоростью 1 м/с и поступает в центрально расположенные эжектируемые вставки, засасывая воду с осадком из объема секций. Таким образом, в каждой секции происходит непрерывное движение взвешенного осадка, обеспечивающее контактирование агрегативно неустойчивых примесей и их агрегацию. Постепенно обрабатываемая вода переходит из камеры в камеру и далее в отстойник. Время пребывания воды в камере 20 ... 30 мин.

3. Флокуляторы

В механических камерах хлопьеобразования (флокуляторах), рекомендуемых СНиП при обработке мутных вод и применяемых на крупных водоочистных комплексах (рис. 6.4), плавное перемешивание воды для завершения процесса коагулирования ее примесей осуществляется механическими пропеллерными или лопастными мешалками. Мешалка может иметь одну или несколько лопастей. Флокуляторы обычно встраивают в горизонтальные отстойники и рассчитывают на время пребывания воды в них 30 ... 40 и до 60 мин при реагентом умягчении. Число мешалок принимают 3 ... 5. Скорость движения воды во флокуляторе уменьшается по ходу потока от 0,5 до 0,1 м/с за счет сокращения числа оборотов мешалок или уменьшающейся по ходу воды площади их лопастей. Скорость вращения мешалок принимают 0,3 ... 0,55 м/с в зависимости от качества исходной воды.

Флокуляторы устраивают с мешалками на вертикальной или горизонтальной оси. В первом случае их обычно оборудуют моторами с переменной скоростью вращения, во втором -- один двигатель обслуживает несколько мешалок. Мешалки располагают в начале коридора отстойники в два ряда и более и разделяют перегородками для циркуляции воды. Флокуляторы выполняют различной формы в плане: квадратными, круглыми и прямоугольными.

Оптимально применение пропеллерных мешалок, создающих аксиальные потоки, что ослабляет процесс разрушения образовавшихся хлопьев.

Исследования флокуляторов, выполненные в МГСУ (Г. И. Николадзе, Ч. С. Лай), показали, что число цилиндрических секций камеры следует принимать не менее трех с зигзагообразной траекторией движения воды, структура градиента скорости должна быть убывающей по ходу воды от 100 до 25 ... 50 с-1 в последней секции, мешалки целесообразно размещать на вертикальной оси.

Данные табл. 6.1 дают представление о величинах критерия Кэмпа при обработке вод разного состава.

Таблица 6.1

Схема очистки воды

Критерий GT

Маломутные цветные воды, рН = 5,5 ...6,5, обрабатываемые сульфатом алюминия

40*103…55*10

То же, при рН = 4,5 ... 5,5, обрабатываемые хлорным железом

100*103…150*103

Маломутные цветные воды, рН = 5,5 ... 6,8, обрабатываемые ПАА

200*103…300*103

Воды средней мутности и средней цветности, рН=6...7, обрабатываемые сульфатом алюминия

25*103…36*103

Воды средней мутности, рН = 6,6 ... 7,2, обрабатываемые хлорным железом

35*103…50*103

Преимуществами флокуляторов по сравнению с камерами гидравлического типа являются небольшие потери напора, конструктивная простота, оптимизация процесса хлопьеобразования адекватно качеству обрабатываемой воды.

К числу недостатков флокуляторов следует отнести дополнительный расход электроэнергии, наличие в воде деталей, к материалам на изготовление которых предъявляются высокие требования, что удорожает сооружение в целом.

Методика расчета флокуляторов аналогичная принятой для перегородчатых камер хлопьеобразования

4. Аэрофлокуляторы

Хорошее хлопьеобразование достигается барбатированием обрабатываемой воды сжатым воздухом.

При этом одновременно с хлопьеобразованием происходит насыщение воды кислородом воздуха и удаление оксида углерода.

Равномерное распределение воздуха в массе обрабатываемой воды достигается либо системой из пористых или перфорированных труб (рис. 6.5), либо ложным дном из пористых плит.

Глубина слоя воды принимается в пределах 2,5--4,5 м, интенсивность подачи воздуха варьируется в пределах 0,05-- 0,06 л/(с-м2), давление воздуха в подающем трубопроводе должна быть порядка 5 МПа.

Воздухораспределительные трубы, располагаемые поперек камеры с шагом 0,2--0,3 м, на расстоянии 1,0 м от дна, имеют по нижней образующей отверстия диаметром 2 мм при шаге 0,125--0,15 м.

По А. В. Бутко преимущества аэрофлокуляторов заключаются в гибкости регулирования процесса хлопьеобразования адекватно качеству обрабатываемой воды, низкой стоимости и простоте устройства.

К числу недостатков следует отнести дополнительный расход электроэнергии на компрессию воздуха.

Рис. 6.5. Схема аэрофлокулятора.

1 и 2 -- подача исходной воды н воздуха; 3 -- камера аэрофлокулятора; 4 и 8 -- воздухо- и водораспределительная система; 5 -- затопленный водослив; 6 -- струенаправляющая перегородка; 7 -- горизонтальный отстойник

5. Типы отстойников и область их применения

В практике водоподготовки для предварительного осветления воды перед поступлением ее на скорые фильтры применяют горизонтальные (рис. 6.1), вертикальные (рис. 6.2), радиальные (рис. 8.5) и тонкослойные (рис. 8.6) отстойники. Название отстойников дано в соответствии с направлением и характером движения воды в них. По высоте в отстойниках различают зоны: осаждения, накопления и уплотнения осадка. Содержание взвешенных веществ в осветленной воде после отстойников не должно превышать 8--15 мг/л. Горизонтальный отстойник -- прямоугольный, вытянутый в направлении движения воды железобетонный резервуар, в котором осветляемая вода движется в направлении, близком к горизонтальному вдоль отстойника.. Различают одно-, двух- и трехэтажные горизонтальные отстойники. Отстойники, используемые для предварительного осветления воды, могут быть устроены в земле креплением или без крепления откосов. Горизонтальные отстойники в отечественной практике рекомендуется применять при мутности до 1500 мг и цветности 120 град обрабатываемой воды и при производительности водоочистного комплекса не менее 30 тыс. м3/сут. Вертикальный отстойник -- круглый в плане и в очень редких случаях квадратный железобетонный (реже стальной) резервуар значительной глубины, в котором обрабатываемая вода движется вертикально -- снизу вверх. В отечественной практике вертикальные отстойники рекомендуется использовать при мутности и цветности обрабатываемой воды до 1500 мг/л и до 120 град и при производительности водоочистного комплекса до 5000 м3/сут. Радиальный отстойник (рис. 8.5) -- круглый в плане железобетонный резервуар, высота которого невелика по сравнению с его диаметром. Вода в отстойнике движется от центра к периферии в радиальном направлении, близком к горизонтальному. СНиП рекомендует использовать радиальные отстойники при обработке высокомутных вод и в системах оборотного водоснабжения.

Рис. 8.5. Схема радиального отстойника с рециркуляцией осадка (а) тонкослойными модулями (б)

1, 11 -- подача и отвод воды; 2 -- сопло; 3 -- грязевой приямок; 4 -- рециркулятор; 5 -- скребки; 6 -- вращающаяся ферма; 7 -- служебный мостик; о -- водосливные окна; 9 -- зона осветления воды; 10 -- кольцевой водосборный лоток; 12 -- тонкослойные блоки; 13 -- отвод осадка; 14 -- крепления блоков

Отстойники с малой глубиной осаждения (рис. 8.6). Среди методов интенсификации процесса осаждения примесей воды одним из наиболее перспективных является отстаивание в тонком слое.

Сущность его заключается в ламинаризации потока воды (Re = 60 ... 80), при которой исключается влияние взвешивающей составляющей. В России и за рубежом разработаны различные конструкции тонкослойных отстойников с использованием пластмасс, стеклопластиков и других материалов, обеспечивающих легкое сползание и удаление осадка с поверхности.

6. Горизонтальные отстойники

Горизонтальные отстойники с рассредоточенным по площади сбором осветленной воды (см. рис. 6.1, 6.4, 6.5) в условиях нашей страны с продолжительными периодами устойчивых минусовых температур устраивают в здании или с покрытиями и обсыпают землей с боков и сверху. В перекрытии отстойников предусматривают люки для спуска в сооружение, отверстия для отбора проб, располагаемые на расстоянии до 10 м друг от друга и вентиляционные трубы. Обычно со стороны входа воды отстойники совмещают с камерами хлопьеобразования зашламленного или вихревого типа (см. рис. 6.1). В южных районах с теплым климатом отстойники устраивают открытыми.

Для равномерности распределения воды в поперечном сечении отстойника его объем делят в продольном направлении перегородками на самостоятельно действующие секции шириной 3 ... 6 м (в зависимости от шага колонн, поддерживающих перекрытие). При количестве секций менее шести необходимо предусматривать одну резервную. Дно отстойника должно иметь продольный уклон не менее 0,005 в направлении, обратном движению воды, а в поперечном направлении оно может быть плоским или призматическим с углом наклона граней 45°. Для удаления осадка без отключения отстойника из работы по предложению И. М. Миркиса предусматривают гидравлические системы в виде перфорированных труб, которые обеспечивают его удаление в течение 20 ... 30 мин. При открытой задвижке на сбросе осадок под действием гидростатического давления поступает в систему и в виде пульпы удаляется из отстойника.

Другим способом удаления осадка является выпуск его через специальную дренажную систему, укладываемую по дну отстойника (см. рис. 6.1). Опыт эксплуатации показал, что при ширине секции отстойника не более 3 м осадок из нее может удаляться одной дырчатой трубой, прокладываемой по ее продольной оси (при большей ширине секции нужны две параллельные дырчатые трубы). Поэтому расстояние между осями труб назначают не более 3 м -- при призматическом днище, и 2 м -- при плоском. В трубах для удаления осадка принимают отверстия диаметром не менее 25 мм, располагаемые с шагом 0,3 ... 0,5 м в шахматном порядке вниз под углом 45° к оси трубы. Отношение суммарной площади отверстий к площади сечения трубы должно быть равным 0,5 ... 0,7. В верхней части начала сбросной трубы предусматривают отверстие диаметром не менее 15 мм для удаления воздуха. Скорость движения пульпы в конце трубы принимают не менее 1 м/с, а в ее отверстиях -- 1,5 ... 2 м/с. Потеря воды с осадком в среднем не превышает 0,8% от производительности отстойника, в то время как при выключениях отстойника из работы на очистку от осадка средняя потеря воды превышает 4%.

Из открытых горизонтальных отстойников осадок можно- удалять специальными плавучими землесосными снарядами, серийно выпускаемыми нашей промышленностью. При движении такого снаряда по коридору отстойника напорный шланг снаряда попеременно присоединяется к патрубкам трубчатой системы, по которой осадок под напором, развиваемым насосом землесосного снаряда, перекачивается за пределы очистной станции.

В.А. Михайловым и В.А. Лысовым при осветлении мутных и высокомутных вод была предложена и внедрена напорная гидравлическая система смыва осадка с периодическим отключением подачи воды в отстойник (рис. 8.7). Она состоит из телескопических дырчатых труб с насадками, насосной установки, резервуара промывной воды и емкости для сбора и предварительного уплотнения осадка перед передачей его на сооружения обезвоживания.

В качестве механизированных средств удаления осадка без отключения отстойника можно применять скребковые транспортеры, которые сгребают осадок в приямок, откуда этот осадок откачивается эжектором или насосом.

Децентрализованный сбор осветленной воды, способствующий увеличению коэффициента объемного использования сооружения, осуществляют системой горизонтально расположенных желобов с затопленными отверстиями или треугольными водосливами, либо перфорированных труб, расположенными на участке 2/3 длины отстойника, считая от задней торцовой стенки.

Расстояние в осях между водосборными трубами или желобами назначают до 3 м. При оборудовании отстойника тонкослойными модулями подобную систему сбора воды устраивают на всю его длину. Кромку водосборного желоба с затопленными отверстиями располагают на 0,1 м выше максимального уровня воды в отстойнике, а заглубление водосборных труб определяют расчетом по методике А. И. Егорова. Отверстия водосборных устройств диаметром не менее 25 мм размещают на 5 ... 8 см выше дна желоба, а в трубах -- горизонтально по оси с двух сторон. Скорость входа воды в отверстия принимают 1 м/с, а скорость движения воды в конце водосборных труб и желобов 0,6 ... 0,8 м/с. Излив воды из водосборных устройств отстойника в торцовый карман (канал) должен происходить без его подтопления. Высоту отстойников следует определять как сумму высот зоны осаждения и зоны накопления осадка с учетом превышения строительной высоты над расчетным уровнем воды не менее 0,3 м.

Основой расчета горизонтальных отстойников является определение такой длины зоны осаждения отстойника, которая при принятой средней скорости движения воды в отстойнике обеспечит требуемый эффект ее осветления, т. е. задержание заданного процента взвеси. При этом, по В. Т. Турчиновичу, исходят из упрощенного представления, согласно которому частицы взвеси в отстойнике осаждаются также, как в неподвижном объеме воды, с той лишь разницей, что этот объем перемещается в горизонтальном направлении со скоростью движения воды в отстойнике.

Расчет отстойников следует производить на два случая: при минимальной мутности и при минимальном зимнем расходе обрабатываемой воды, а также при наибольшей мутности при наибольшем расходе воды, соответствующем этому периоду. 6При длине отстойника L и скорости горизонтального движения потока в нем v теоретическая продолжительность пребывания воды в отстойнике будет

Это время, определяемое из соотношения , должно быть равно продолжительности осаждения, необходимой для получения заданного эффекта осветления воды. Как уже отмечалось выше, при расчете отстойников пользуются обычно фиктивной скоростью осаждения (или так называемой «процентной скоростью осаждения»), которая определяется по формуле . Подставляя в эту формулу значения Тр, получим

где hp = 3 ... 3,5--глубина зоны осаждения отстойника; v -- скорость горизонтального движения воды в начале отстойника, принимаемая равной 6 ... 8; 7 ... 10 и 9 ... 12 мм/с соответственно для вод маломутных, средней мутности и мутных; и -- скорость осаждения взвеси, мм/с, принимаемая равной:

Мутные воды, не обрабатываемые коагулянтом ...... (0,8 ...0,15)

Воды средней мутности, обрабатываемые коагулянтом . . . (0,45 ... 0,5)

Маломутные цветные воды, обрабатываемые коагулянтом . . (0,35 ... 0,45)

При коагулировании и применении флокулянтов скорость осаждения взвеси следует увеличить на 15 ... 20%. После нахождения длины отстойника следует проверить отношение L/hp, которое должно быть не менее 10.

П. И. Пискуновым, К. В. Гнединым и другими показано, что режим движения воды в горизонтальных отстойниках турбулентный, вследствие чего выпадение частиц взвеси в воде тормозится наличием вертикальных составляющих скоростей турбулентного потока. Вместе с тем действительная продолжительность пребывания воды в отстойнике всегда меньше теоретической из-за неизбежного неравномерного распределения скоростей потока по сечению отстойника, поэтому действительная скорость движения воды в отстойнике больше скороости v в формуле (8.24), вследствие чего эффект осветления воды ухудшается. Поэтому для обеспечения заданного эффекта осветления воды площадь отстойника, вычисляемая по формуле (8.25), должна быть несколько увеличена. Это достигается введением в указанную формулу коэффициента а, всегда большего единицы. Площадь горизонтальных отстойников в плане, м2, находят из выражения

где б=1,3 -- коэффициент объемного использования отстойников; q -- расчетный расход воды для периодов максимального и минимального суточного водопотребления, м3/ч. Применение горизонтальных отстойников со встроенной камерой хлопьеобразования и отбором осветленной воды через тонкослойные блоки, размещаемые в зоне осаждения, сулит значительные технологические преимущества. Принципиальное отличие отстойников данной конструкции состоит в том, что осветление воды происходит не в свободном объеме отстойника, а в тонкослойных элементах (блоках) с ламинарным движением в них воды. Блоки устанавливают наклонно, что способствует постоянному сползанию осадка и удалению его из осветленной воды. Применение отстойников с тонкослойными блока: ми вместо обычных отстойников в результате сокращения времени отстаивания воды позволяет значительно увеличить нагрузку (в 2 ... 3 раза) или соответственно снизить объем сооружений. При установке в зоне осаждения тонкослойных блоков по всей длине отстойника его площадь при коагулировании примесей следует определять, исходя из удельных нагрузок, отнесенных к площади зеркала воды, занятой тонкослойными модулями: для мутных вод -- 4,6 ... 5,5; для вод средней мутности -- 3,6 ... 4,5, для маломутных и цветных вод -- 3 ... 3,5 м3/(Ч*м2). Объем зоны накопления и уплотнения осадка У3.н. следует определять для отстойников с механизированным удалением осадка скребковыми механизмами в зависимости от размеров скребков, а при гидравлическом удалении или напорном смыве осадка при продолжительности работы отстойника между чистками не менее 12 ч из выражения

где Т -- период работы отстойника между сбросами осадка, ч; Мо=8 ... 15 -- мутность воды, выходящей из отстойника; г/м3; б -- средняя по высоте осадочной части концентрация твердой фазы осадка, г/м3, зависящая от мутности исходной воды и продолжительности периода между сбросами, принимается по

СНиПу; N -- количество рабочих отстойников; Са --концентрация взвешенных веществ в воде, поступающей в отстойник

где М -- мутность исходной воды, г/м3; Кк -- коэффициент, принимаемый для очищенного сульфата алюминия -- 0,5, для нефелинового коагулянта-- 1,2, для хлорного железа -- 0,7; Дк -- доза коагулянта по безводному продукту, г/м3; Ц -- цветность исходной воды, град; Вя -- количество нерастворимых примесей* вводимых с известью, г/м3, определяемое по формуле Ви = Ди/Ки--Ди, где /Си -- долевое содержание СаО в извести; Ди -- доза извести по СаО, г/м3.

При работе горизонтальных отстойников режим движения воды в них турбулентный, т.е. наблюдается образование «взвешивающей составляющей» w, которая по П. И. Пискунову равна где m1 -- коэффициент шереховатости дна и стенок отстойника; n -- коэффициент равный 0,2.

Вертикальная взвешивающая составляющая, препятствующая осаждению взвеси в отстойнике, возрастает с увеличением скорости горизонтального движения воды в нем. Для ее уменьшения необходимо предусматривать меры по увеличению коэффициента объемного использования отстойника и гидравлической крупности осаждаемых примесей.

7. Радиальные отстойники

Радиальный отстойник -- круглый в плане железобетонный резервуар (см. рис. 8.5), в который осветляемая вода подводится снизу в центр и изливается через воронку, обращенную широким концом кверху. Вокруг воронки располагается цилиндр-успокоитель радиусом 1,5 ... 2,5 м/с с глухим дном и с дырчатой стенкой, суммарную площадь отверстий которой находят при скорости движения воды в них 1 м/с, при этом диаметр отверстий принимают 40 ... 50 мм. Наличие такого цилиндра способствует более равномерному распределению воды по рабочей высоте отстойника. Вода медленно движется от центра к периферии и сливается в периферийный желоб с затопленными отверстиями или треугольными водосливами.

Для равномерного отбора осветленной воды по периметру кольцевого периферийного желоба следует в стенках его на глубине 120 ... 150 мм от поверхности воды устраивать отверстия; диаметром 25 ... 30 мм или треугольные водосливы высотой 40…60 мм, располагаемые на расстоянии 100 ... 150 мм в осях. Общую площадь отверстий подсчитывают по скорости движения воды в них 0,7 м/с. Скорость движения воды в желобе принимает 0,5 .. . 0,6 м/с.

Для удаления осадка служит медленно вращающаяся металлическая ферма с укрепленными на ней скребками, сгребающими осадок к центру отстойника, откуда он непрерывно или периодически выпускается или откачивается. Одним концом ферма опирается на опору в центре отстойника, а другим на тележку, двигающуюся по стенке отстойника.

Расчет радиального отстойника производят в следующем порядке. Устанавливают необходимый процент задерживания взвеси отстойником. Затем подсчитывают скорость выпадения взвеси и, соответствующую задержанию заданного процента ее [по формуле (8.21)], после чего определяют площадь, im2, радиального отстойника

где а=0,2 -- коэффициент; q -- расход воды, поступающей на отстойник, м3/с; ц=0,5 ... 0,6--скорость выпадения взвеси, мм/с; Дв.з. -- площадь вихревой зоны отстойника, радиус которой принимают на 1 м больше радиуса распределительного цилиндра, где вследствие вихреобразного движения воды осаждение взвеси почти не происходит, м2.

По вычислительному значению Ар.0. находят радиус отстойника. Глубину отстойника в центре можно определить по формуле

H = h + Ri,

где 1,2 .. . 1,3 --глубина отстойника у периферийного желоба, м; R -- радиус отстойника; м; t=0,04 ... 0,05 -- уклон дна отстойника. Обычно глубина отстойника в центре достигает 3--3,5 м. Отстойники диаметром до 18 м устраивают с центральным приводом, а при больших размерах с периферическим.

8. Вертикальные отстойники

Вертикальный отстойник представляет собой круглый или квадратный в плане резервуар с камерой хлопьеобразования водоворотного типа в центральной трубе и с конусным днищем. Для накопления и уплотнения осадка (см. рис. 6.2). Угол между наклонными стенками, образующими днище, следует принимать 70... 80°.

Сбор осветленной воды предусматривается периферийными и радиальными желобами с затопленными отверстиями или с треугольными водосливами. Сечение водосборных желобов определяют по скорости движения воды в них 0,5 .. . 0,6 м/с.

При площади отстойника до 12 м2 предусматривается только периферийный кольцевой желоб, при площади от 12 до 30 м2 добавляются еще четыре радиальных (в круглых отстойниках) или промежуточных (в квадратных отстойниках); при площади свыше 30 м2 предусматривается 6 ... 8 дополнительных желобов. Расчет вертикальных отстойников производят на те же два случая, что и для горизонтальных отстойников. Площадь зоны осаждения отстойника Aво., м2, должна соответствовать наибольшему значению

где а -- коэффициент объемного использования, принимаемый 1,3 ... 1,5 (нижний предел -- при D/H= 1, верхний -- при D/H= = 1,5, D и Я --диаметр и высота вертикальной части отстойника); хр --расчетная скорость восходящего потока, мм/с; принимается не более указанных выше.

При размещении в зоне осаждения тонкослойных блоков площадь зоны осаждения рассчитывается аналогично описанному ниже в п. 8.7. При условии более или менее равномерного распределения воды по площади зоны осаждения отстойника реально достижимыми скоростями восходящего потока воды являются скорости не менее 0,4 ... 6 мм/с, которые и следует вводить в расчет. Как показывает опыт эксплуатации вертикальных отстойников, при наличии таких скоростей восходящего потока основное количество коагулированной взвеси осаждается в отстойнике. Это объясняется тем, что в медленно восходящем потоке воды коагулированная взвесь, постепенно агломерируясь, достигает таких размеров, что скорость ее падения становится больше скорости восходящего потока.

В вертикальном отстойнике при наличии конусообразного днища и отражательного щита (см. рис. 6.2) выпуск накопившегося и уплотненного осадка может производиться во время работы отстойника.

При найденном диаметре отстойника и заданном угле конусности днища емкость осадочной части является фиксированной. Поэтому ее лишь проверяют по продолжительности работы отстойника, Гр, ч, между выпусками осадка, которая должна быть не менее 6 ч. Проверку производят по формуле

При числе рабочих отстойников менее шести необходимо предусматривать один резервный.

Высота зоны осаждения вертикального отстойника, которая практически совпадает с его вертикальной частью, составляет 4--5 м, а отношение диаметра к высоте: 1,0--1,5.

Период работы отстойника между сбросами осадка должен быть не менее 6 ч., а при мутности обрабатываемой воды свыше 1 г/л -- не более 24 ч. отстойник вода осветление

9. Отстойники с малой глубиной осаждения

В сооружениях тонкослойного осветления осаждение взвеси протекает в малом слое воды, образуемом устройством наклонных элементов, обеспечивающих быстрое выделение взвеси и ее сползание по наклонной поверхности элементов в зону хлопьеобразования и осадкоуплотнения. Уменьшение высоты потока снижает удельную нагрузку на площадь отстаивания, что влечет сокращение количества движения жидкости, переносимой частицами, повышает стабильность его гидродинамической структуры. Стабилизация течения возможна в случае, если энергия движения частиц воды будет преобладать над силой тяжести. При всегда обеспечивается стабильность течения. Поскольку турбулентность повышает транспортирующую способность потока, режим течения в отстойнике должен быть ламинарным, т. е. для открытого канала! прямоугольной формы число Рейнольдса не должно превышать Re=u#/v<700, а для закрытого Re=хR/v<500. Тонкослойные элементы или блоки могут выполняться из мягких или полужестких полимерных пленок, соединенных в сотовую конструкцию, или из жестких листовых материалов в виде отдельных полок. Размеры в плане отдельных блоков для удобства их монтажа и эксплуатации следует принимать в пределах 1x1 ... 1,5x1,5 м с учетом фактических размеров сооружения. Высоту поперечного сечения тонкослойного ячеистого' элемента рекомендуется принимать в пределах 0,03.. . 0,05 м. Ячейки могут быть приняты любой формы, исключающей накопление в них осадка. Угол наклона элементов необходимо принимать в пределах 50 .. . 60° (меньшие значения для более мутных вод, большие -- для маломутных цветных). Длину тонкослойных элементов определяют специальным расчетом в пределах 0,6 ... 1,5 м. Установку отдельных блоков следует осуществлять с помощью специальных несущих конструкций, расположенных под или над ними, а также путем их крепления к элементам сборной системы (желобам, лоткам, трубам) и промежуточным стенкам сооружений. При этом могут быть использованы стальные или полимерные трубы, арматурная проволока, профилированные конструкции. При монтаже блоков необходимо обеспечить герметичность мест их примыкания к внутренним стенкам сооружений, например, с помощью резиновых прокладок. Сбор осветленной воды из тонкослойных сооружений следует осуществлять желобами с затопленными отверстиями или открытыми водосливами, например, треугольного профиля, расположенными на расстоянии не более 2 ... 3 м друг от друга.

Из графиков рис. 8.8 явствует, что высота тонкослойных элементов (hQ) существенно влияет на эффект осветления воды (Э).

По В.М. Корабельникову, при обработке маломутных цветных вод расчет технологических и конструктивных параметров сооружения, а также отдельных тонкослойных элементов следует производить по следующим зависимостям:

где vB -- удельная нагрузка или производительность сооружения, в расчете на площадь зеркала воды, м3/(м2-ч); или м/ч; 10 -- длина тонкослойных элементов блока, м; Н -- высота тонкослойного элемента, м; «о -- расчетная (охватываемая) скорость осаждения взвеси, м/ч; а -- угол наклона тонкослойных элементов, град; v0 -- средняя скорость потока в тонкослойных элементах,, м/ч; I -- коэффициент, учитывающий влияние гидродинамических условий потока в тонкослойных элементах; кф -- коэффициент, учитывающий форму поперечного сечения тонкослойных элементов; кст--коэффициент, учитывающий стеснение сечения, потока в тонкослойном элементе, сползающим осадком; кг.с. -- коэффициент, учитывающий гидравлическое совершенство тонкослойного сооружения и степень его объемного использования (отношение фактического и расчетного времени пребывания воды); р -- коэффициент стесненного осаждения взвеси под тонкослойными элементами; -- коэффициент агломерации; &к -- конструктивный коэффициент, учитывающий фактическую, открытую для движения потока площадь сооружения на выходе- из тонкослойных сооружений; ki и й2 -- обобщенные расчетные коэффициенты. Расчетная скорость осаждения взвеси должна приниматься в соответствии с опытом эксплуатации -сооружений, работающих в аналогичных условиях. При отсутствии такого опыта следует проводить технологическое моделирование процессов, хлопьеобразования и тонкослойного осаждения с целью определения требуемого значения. Коэффициент I следует определять по данным настоящей; таблицы, в которой В -- ширина тонкослойного элемента, Н -- высота тонкослойного элемента:

Значение kCT рекомендуется принимать в среднем равным 0,7 ... 0,8, большие значения для более мутных вод, меньшие -- для маломутных цветных вод. Величину произведения ty-k^.. следует принимать в пределах 1,15... 1,3, большие -- для тонкослойного осветлителя, меньшие -- для тонкослойного вертикального отстойника. Значение коэффициента формы зависит от фактической формы и конфигурации тонкослойных элементов (ячеек) в плане. Указанные значения составляют: для сечения прямоугольной формы-- 1,0; круглой -- 0,785; треугольной--0,5; шестиугольной -- 0,65 . . .0,75, при использовании труб и межтрубного пространства -- 0,5. Величину kr.c. для предварительных расчетов рекомендуется принимать равной 0,6 ... 0,75. Значение коэффициента к определяется по фактическим данным. Предварительно рекомендуется принимать его в пределах 0,75 .. . 0,9.

Полученные значения высоты тонкослойных элементов и тонкослойных сооружений в целом, а также значения удельных нагрузок следует проверить и скорректировать с учетом обеспечения минимального времени между продувками сооружения (6 ... 8 ч). При этом высоту защитной зоны для вертикального отстойника следует принять равной 1,5 м, для горизонтального -- 1м. Высоту зоны сбора осветленной воды рекомендуется принимать не менее 0,4 .. . 0,5 м.

В тонкослойных осветлителях для предотвращения образования зон повышенной концентрации взвеси нижнюю кромку тонкослойных блоков необходимо располагать непосредственно над верхней отметкой осадкоприемных окон.

Применение тонкослойных отстойников позволяет интенсифицировать процесс осветления воды осаждением, на 60% уменьшить площадь отстойников и на 25--30% повысить эффект обработки воды по сравнению с горизонтальными отстойниками. Производительность тонкослойных отстойников не лимитирована.

ЛИТЕРАТУРА

1. Алексеев Л.С., Гладков В.А. Улучшение качества мягких вод. М., Стройиздат, 1994 г.

2. Алферова Л.А., Нечаев А. П. Замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов. М., 1984.

3. Аюкаев Р.И., Мельцер В.3. Производство и применение фильтрующих материалов для очистки воды. Л., 1985.

4. Вейцер Ю.М., Мииц Д. М. Высокомолекулярные флокулянты в процессах очистки воды. М., 1984.

5. Егоров А.И. Гидравлика напорных трубчатых систем в водопроводных очистных сооружениях. М., 1984.

6. Журба М.Г. Очистки воды на зернистых фильтрах. Львов, 1980.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Характеристика и типы отстойников. Горизонтальные отстойники с рассредоточенным по площади сбором осветленной воды. Особенности конструкции и применение радиальных и вертикальных отстойников. Осветление воды в отстойниках с малой глубиной осаждения.

    реферат [1,8 M], добавлен 09.03.2011

  • Выбор и обоснование технологической схемы подготовки воды и сооружений. Определение полной производительности станции и расчетных расходов. Узел приготовления и дозирования раствора флокулянта и коагулянта. Расчет горизонтальных отстойников и смесителей.

    дипломная работа [136,0 K], добавлен 29.08.2014

  • Определение необходимого количества и производительности камер в условном материале. Тепловой расчет камер и всего цеха. Последовательность аэродинамического расчета и выбор вентилятора. Механизация работ по формированию и транспортированию штабелей.

    курсовая работа [228,7 K], добавлен 18.06.2012

  • Устройство и принцип действия сушильной камеры ВК-4 и вспомогательного оборудования. Обоснование режимов сушки и влаготеплообработки древесины. Расчёт количества сушильных камер. Определение параметров агента сушки. Организация технологического процесса.

    курсовая работа [599,7 K], добавлен 24.08.2012

  • Применение первичных отстойников для механической очистки сточных вод, условия их эксплуатации. Правила проектирования и основные виды (горизонтальные, радиальные и вертикальные). Применение аэротенков-вытеснителей для биологической очистки сточных вод.

    контрольная работа [899,0 K], добавлен 03.11.2014

  • Стабилизационная обработка воды. Определение полной производительности станции. Расчет емкостей расходных и растворных баков. Расчет хлораторной установки, горизонтальных отстойников, вихревого смесителя, песколовки, сгустителей и резервуара чистой воды.

    курсовая работа [603,6 K], добавлен 01.02.2012

  • Устройство и принцип действия сушильной камеры CM 3000 90. Выбор и обоснование режима сушки и влаготеплообработки древесины. Определение количества сушильных камер и вспомогательного оборудования. Тепловой расчет процесса сушки. План сушильного цеха.

    курсовая работа [540,7 K], добавлен 20.05.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.