Коагуляция примесей воды

В гидроциклоне, кроме внешнего и внутреннего вращающихся потоков жидкости, образуется третий -- воздушный поток (воздушный столб) по оси аппарата. Потоки жидкости направлены по логарифмической спирали. Внешний поток ограничен стенкой аппарата н поверхностью внутреннего потока, который, в свою очередь, ограничен с внутренней стороны воздушным столбом.

Осветление воды в поле центробежных сил основано на переносе взвешенных частиц к периферии центробежной силой, равной разности значений центробежной силы для твердой и жидкой фаз. Эта сила Р, возникающая при тангенциальном впуске воды в аппарат под некоторым давлением, равна

где d -- эквивалентный диаметр взвешенных частиц, см;

ст и сж -- плотность твердой и жидкой фазы в осветляемой воде, г/см3;

v -- скорость движения воды на входе в аппарат, см/с;

r -- расстояние от центра аппарата до оси тангенциального питающего патрубка, см.

При больших значениях V и малых радиусах (r) сила, действующая на взвешенную частицу во вращающемся потоке жидкости, будет во много раз больше силы тяжести и скорость движения взвешенных частиц будет значительно больше скорости свободного их осаждения. В результате в поле центробежных сил выделение взвешенных частиц из воды происходит значительно быстрее, чем в отстойниках.

Гидроциклон представляет собой цилиндрический корпус с вытянутым коническим днищем (рисунок): вода подается в корпус 1 через тангенциально расположенный патрубок 3. При вращении воды частицы взвеси отгоняются к цилиндрической стенке корпуса 1 и сползают по ней в конусное днище, из которого удаляются через выпуск 4. Осветленная вода отводится из центра корпуса 1 через патрубок 5.

Производительность гидроциклона может быть определена по формуле:

где Q - количество осветляемой воды, м3/ч;

- коэффициент, учитывающий потери воды в осадке и равный 0,85…0,90;

- коэффициент расхода гидроциклона;

- площадь сечения подающего патрубка, м2;

- потери напора в гидроциклоне, м.



Рисунок 21 Гидроциклон

1 - корпус; 2 - коническое днище; 3-тангенциально расположенный подающий патрубок; 4 - выпускной патрубок; 5 - отводящий патрубок.

Эффективность работы гидроциклона возрастает с увеличением скорости вращения воды (и, следовательно, расхода воды). Причем эта скорость (при заданной производительности) будет тем больше, чем меньше диаметр гидроциклона. При этом одновременно будут возрастать ДН и расход энергии на подачу воды.

Рисунок 22 Принцип работы гидроциклона.

Для удаления тонкодисперсной взвеси оказывается рациональным применение гидроциклонов весьма малых диаметров (порядка 10 - 20 мм). Для возможности осветления заданных количеств воды при этом приходится использовать значительное число параллельно включенных гидроциклонов.

Рисунок 23 Мультициклон (б) I - сменная насадка-сгуститель; 3, 6 -- входной и выходной патрубки; 4 -- камера сбора осветленной воды; 7 -- шламовая камера; 8 -- гидроциклоны диаметром 15 мм; 9, 11 -- нижняя и верхняя разделительные плиты; 10 -- распределительная камера; 12 -- цилиндрический корпус аппарата

Применение гидроциклонов позволяет сократить затраты на строительство вследствие их неизбежной стоимости и эксплуатацию сооружений для осветления воды. Недостатками гидроциклонов являются: быстрый износ, особенно при обработке вод, содержащих крупные минеральные примеси; колебания эффекта осветления в зависимости от состава и содержания взвешенных веществ в исходной воде; не всегда наиболее полное выделение частиц заданного размера, поскольку гидроциклон действует как пропорциональный разделитель.



Рисунок 24 Гидроциклон

I - сменная насадка-сгуститель; 2 -- разъемная конусная часть; 3, 6 -- входной и выходной патрубки; 4 -- камера сбора осветленной воды; 5 -- сливной патрубок с диафрагмой

Теория отстаивания: жидкая среда, находящаяся в покое

Скорость выпадения частицы в стоячей воде при температуре 10° С называют гидравлической крупностью частицы. Величина частицы любой формы может быть условно выражена через теоретический (эквивалентный) диаметр. Эквивалентным диаметром называется диаметр такой шарообразной частицы, которая имеет ту же гидравлическую крупность, что и данная частица произвольной формы.

В стоячей воде на осаждающуюся частицу действуют силы:

G -- сила тяжести частицы в воде;

Ф-- сила сопротивления жидкости;

J -- сила инерции.

Уравнение движения осаждающейся частицы в самом общем случае имеет вид



G -- Ф = J . (1)

Сила тяжести частицы, погруженной в воду

G = (с - с0) g W, (2)

где с и с0 --плотность частицы и воды;

W--объем частицы.

Сила сопротивления жидкости Ф зависит от массы, размера и формы частицы, скорости ее выпадения и вязкости жидкости. В общем виде силу Ф можно представить так

Ф = ц с0u2d2, (3)

где ц -- коэффициент сопротивления, зависящий от числа Рейнольдса;

u -- скорость выпадения частицы;

d--эквивалентный диаметр частицы;

м-- вязкость жидкости.

Скорость выпадения частицы весьма быстро приобретает постоянное значение, не изменяющееся во все время выпадения, поэтому ускорение на большей части пути будет равно нулю J = 0 (силы инерции отсутствуют). Подставив значения сил (2) и (3) в (1) получим новый вид уравнения

(с - с0) ? g ? W = ц ? с0 ? u2 ? d2 . (4)

Отсюда скорость выпадения частицы u, будет равна



(5)

Для частицы произвольной формы, имеющей эквивалентный диаметр d, объём составит W = р d3 / 6

Тогда скорость выпадения взвеси равна:

. (6)

Характер зависимости коэффициента сопротивления ц от числа Re в логарифмической анаморфозе имеет вид графика на рисунке.

Рисунок 25 Зависимость коэффициента сопротивления от числа Re

Экспериментальная кривая, построена по опытам проф. А. П. Зегжда для песка и гравия, охватывает широкую область изменения чисел Re, а следовательно, размеров частиц и скоростей их осаждения. Для частиц весьма малого размера имеет место линейный закон сопротивления (левый участок линии), т. е. сила сопротивления будет пропорциональна первой степени скорости выпадения частицы. Для этих условий Стоксом при Re ? 1 дано выражение силы сопротивления Ф = 3р м u d . (7)

Сравнивая эту формулу с общим выражением (4) силы сопротивления жидкости, получим выражение для коэффициента сопротивления при линейном законе

(с - с0) g W = ц с0u2d2 = 3р м u d ,

, (8)

так как Re = u d / н = u d / (м/с), т. е. коэффициент ц может быть выражен в функции числа Рейнольдса. Подставив это выражение ц в полученную выше основную формулу (6) для скорости выпадения, получим

. (9)

При увеличении диаметра осаждающихся частиц и скорости их выпадения, т. е. с увеличением числа Re (при Re >l), как видно из рисунка, линейный закон сопротивления нарушается. При дальнейшем увеличении числа Re кривая ц = f (Re) постепенно переходит в прямую, параллельную оси абсцисс, т. е. значение ц становится постоянным, не зависящим от Re. Таким образом, при больших значениях Re мы имеем дело с квадратичной областью сопротивления, когда сила сопротивления пропорциональна квадрату скорости выпадения. В этой области коэффициент сопротивления будет зависеть от формы осаждающихся частиц.

При уменьшении температуры воды ее вязкость м увеличивается, и поэтому скорость выпадения будет меньше в холодной воде и большей в теплой (что легко видеть из формулы).

Формулу (9) называют формулой Стокса, область её применения для минеральных частиц d ? 0,12 мм и u ? 1,1 см/с, для рыхлых хлопьев d ? 1,2 мм и u ? 0,11 см/с (при t = 10 0С).

Приведенные выражения для скорости выпадения могут быть практически использованы лишь для случаев монодисперсной взвеси, т. е. когда частицы, замутняющие воду, имеют одинаковые (или весьма мало колеблющиеся) размеры. Так как обычно при осаждении как естественной, так и коагулированной взвеси приходится иметь дело с полидисперсной взвесью с большим диапазоном размеров частиц, характеристики осаждения такой взвеси получают эмпирическим путем.

Скорость осаждения более крупных и плотных частиц (Re > 1) следует вычислять по общей формуле (6), справедливой при любых значениях Re. Вычисления по этой формуле затруднены тем, что для определения коэффициента сопротивления ц с помощью экспериментальных графиков необходимо знать число Re, которое само зависит от скорости осаждения. Это затруднение можно избежать, введя в рассмотрение безразмерное число

К = Re ц0,5 (10)

Подставляя в формулу (10) значения ц по формуле (3) и Re, получаем K == (с Ф / н2)0,5 (11)

Из уравнения (11) видно, что К не зависит от скорости движения частицы, а только от силы сопротивления Ф и свойств жидкости -- плотности с и вязкости н.

При осаждении Ф = G. Учитывая значение G, по формуле (2) получаем

. (12)



Определив по формуле (12) значение числа К для частиц любого размера, можно найти гидродинамические характеристики падающей частицы ц и Re и, используя их, вычислить скорость осаждения.

Вязкость чистой воды в большой степени зависит от температуры. Если при 0° вязкость составляет 1,787 сП, то при 100°С - 0,283 сП, т.е. снижается в 6 раз. Для других веществ снижение составляет лишь десятки процентов. Эта особенность изменения вязкости воды в зависимости от температуры имеет большое значение в природных процессах. Используя формулу Стокса в спокойной воде, можно рассчитать падение частиц (табл.1).

Таблица - Изменение относительных величин вязкости и скорости падения частиц в спокойной воде в зависимости от температуры

Температура, °с	Относительная вязкость	Относительная скорость
0	1,0	1,0
4	0,87	1,14
9	0,75	1,33
13	0,67	1,50
20	0,56	1,80
25	0,50	2,00

Таким образом, при возрастании температуры от О до 25 °С вязкость воды снижается в 2 раза и во столько же раз возрастает скорость падения частиц. Взвеси и холодной воде при одинаковой турбулентности потока более устойчивы, чем в теплой, чем отчасти объясняется высокая мутность весенних талых вод.

Седиментация это процесс оседание частиц в растворе под действием силы тяжести. Из курса физики известно, что для шарообразных частиц с радиусом r при их падении сила трения F в жидкости с вязкостью з равна



F = 6рзrU,

где U - скорость оседания частиц.

Эффективный вес этих частиц равен:

G =4/3 р r3 (с - с0) g ,

где с -плотность частиц; с0 - плотность среды; g - ускорение силы тяжести.

Постоянная скорость оседания достигается при равенстве F = G, тогда 6рзrU = 4/3 рr3(с-с0)g,

откуда скорость оседания будет равна

U = 2/9 [r2(с - с0) g ] /з.

Поскольку процесс диффузии проявляется тем сильнее, чем меньше масса коллоидных частиц, более крупные частицы оседают либо всплывают в первую очередь.

Рис. 26 Кривая седиментации Рис. 8.2 Кривая распределения

Методы седиментации и ультрацентрифугирования применяются для изучения полидисперсности коллоидных систем, обусловленной существованием в коллоидных системах частиц различных размеров. Изучение полидисперсности коллоидных систем для установления количественного распределения частиц по размерам (т.н. кривых распределения) - седиментационный анализ - производится при помощи измерения возрастания веса осевших частиц w со временем. По результатам такого исследования строят кривые седиментации (рис. 8.1). Проводя анализ кривой седиментации, можно рассчитать кривую распределения для данной системы, которая характеризует относительное содержание в системе частиц разного размера (рис. 8.2). Обычно кривые распределения содержат один максимум, который соответствует rв - наиболее вероятному радиусу частиц дисперсной фазы.

Оптические свойства коллоидных систем

Особые оптические свойства коллоидных растворов обусловлены их главными особенностями: дисперсностью и гетерогенностью. На оптические свойства дисперсных систем в значительной степени влияют размер и форма частиц. Прохождение света через коллоидный раствор сопровождается такими явлениями, как поглощение, отражение, преломление и рассеяние света. Преобладание какого-либо из этих явлений определяется соотношением между размером частиц дисперсной фазы и длиной волны падающего света. В грубодисперсных системах в основном наблюдается отражение света от поверхности частиц. В коллоидных растворах размеры частиц сравнимы с длиной волны видимого света, что предопределяет рассеяние света за счёт дифракции световых волн.

Светорассеяние в коллоидных растворах проявляется в виде опалесценции - матового свечения (обычно голубоватых оттенков), которое хорошо заметно на тёмном фоне при боковом освещении золя. Причиной опалесценции является рассеяние света на коллоидных частицах за счёт дифракции. С опалесценцией связано характерное для коллоидных систем явление - эффект Тиндаля: при пропускании пучка света через коллоидный раствор с направлений, перпендикулярных лучу, наблюдается образование в растворе светящегося конуса. Процесс дифракционного светорассеяния на частицах, размер которых значительно меньше длины волны описывается уравнением Рэлея, связывающим интенсивность рассеянного единицей объёма света I с числом частиц в единице объёма н, объёмом частицы V, длиной волны л и амплитудой А падающего излучения и показателями преломления дисперсной фазы и дисперсионной среды n1 и n2 соответственно:

(8.13)

Из уравнения (IV.18) видно, что, чем меньше длина волны падающего излучения, тем больше будет рассеяние. Следовательно, если на частицу падает белый свет, наибольшее рассеивание рассеяние будут испытывать синие и фиолетовые компоненты. Поэтому в проходящем свете коллоидный раствор будет окрашен в красноватый цвет, а в боковом, отраженном - в голубой. На сравнении интенсивности светорассеяния золей, один из которых имеет известную концентрацию (степень дисперсности), основан метод определения концентрации либо степени дисперсности золя, называемый нефелометрией. На использовании эффекта Тиндаля основывается ультрамикроскоп - прибор, позволяющий наблюдать коллоидные частицы размером более 3 нанометров в рассеянном свете (в обычном микроскопе можно наблюдать частицы с радиусом не менее 200 нм из-за ограничений, связанных с разрешающей способностью оптики).

Осаждение взвеси в виде зависимости между относительным количеством выпавшей и продолжительностью осаждения графически характеризуется «кривой выпадения взвеси», которая для монодисперсной взвеси будет иметь вид наклонной прямой линии. Взвешенные частицы в речной воде полидисперсны с большим диапазоном размеров частиц, поэтому кривые выпадения взвеси получали только экспериментально, отстаивая исследуемую воду в группе цилиндров с различным временем отстаивания, с последующим отбором осадка из цилиндров через равные промежутки времени с определением его весового количества. В этом случае кривая выпадения взвеси будет иметь вид плавной кривой (рисунок).

Рисунок 27 Кривые выпадения взвеси

По таким кривым можно найти не только относительное количество взвеси, но и процентное содержание различных фракций. На основании полученных зависимостей для агрегативно-устойчивых взвесей можно также определить расчетные скорости ее осаждения и процент задержания взвешенных частиц или заданный эффект осветления воды.

Рисунок 28 Горизонтальный отстойник:

1 - вихревая камера хлопьеобразования; 2 - зона отстаивания; 3 - дырчатая перегородка; 4 - камера сбора отстоянной воды



Рисунок 29 Схема горизонтального отстойника:

1 - корпус; 2 - труба, подводящая осветляемую воду от смесителя; 3 - труба, отводящая воду из отстойника в фильтры; 4 - дырчатая входная сетка; 5 - дырчатая выходная перегородка; 6 - зона осаждения (осветления); 7 - зона накопления и уплотнения осадка; 8 - лоток для осадка; 9 - сбросная труба

ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ОТСТОЙНИКИ

В вертикальных отстойниках осветляемая вода движется вертикально - снизу вверх. Вертикальный отстойник представляет собой цилиндрический корпус с коническим или пирамидальным днищем и центральной цилиндрической трубой.

Рисунок 30 Вертикальный отстойник

1 - корпус; 2 - центральная труба; 3 - подающая труба; 4 - сборный желоб; 5 - отводная труба; 6 - гаситель; 7 - труба отвода осадка; 8 - зона накопления осадка; щ - скорость движения воды; u - скорость выпадения частиц (в неподвижной воде)

В вертикальных отстойниках осветляемая вода движется вертикально-- снизу вверх. Отстойник представляет собой круглый (иногда квадратный) в плане резервуар (1) с центральной цилиндрической трубой (2) и конической (или пирамидальной) нижней частью (3). Центральная труба (2) --камера хлопьеобразования водоворотного типа. Вода подается в нее по трубе (3), проходит камеру сверху вниз и через гаситель (6) поступает в нижнюю часть зоны осаждения отстойника. Далее вода движется со скоростью щ ? 0,5…0,6 мм/с вверх по кольцевому сечению между корпусом и центральной трубой и отводится через сборные желоба (4), сборный канал (5) и отводную трубу. Осадок скапливается в нижней конической части отстойника (8), откуда он периодически удаляется по трубе (7).

Осаждение взвеси происходит во время восходящего движения воды в отстойнике. Характер движения частиц взвеси зависит от скорости движения воды V и скорости выпадения частиц щ (в неподвижной воде). В вертикальных отстойниках обе скорости направлены вертикально, но в противоположные стороны. Взвешенные частицы во время восходящего движения воды стремятся опуститься со скоростью выпадения частиц щ вниз. Все частицы, у которых u ? щ будут задерживаться отстойником, также частицы, имеющие скорость щ = V. Так как при осаждении коагулированной взвеси (что всегда имеет место в вертикальных отстойниках) осаждающиеся частицы благодаря агломерации укрупняются и скорость их выпадения возрастает. Поэтому, приняв при расчете щ = V, практически всегда будем иметь выпадение взвеси. V -- средняя расчетная скорость движения воды в отстойнике принимается в пределах 0,5--0,6 мм/с.

Высота цилиндрической части отстойника Н = 4 - 5 м. Диаметр отстойника определиться по формуле:



где Q - расчетное количество воды, проходящей через отстойник, м3/с;

- коэффициент объемного использования отстойника;

d - диаметр центральной трубы определяется по соотношению:

ф = 9000-1200 с - продолжительность пребывания воды в КХ, с.

Рекомендуется в вертикальных отстойниках иметь отношение D/H1,5.

Чтобы обеспечить равномерность распределения скоростей движения воды по сечению отстойника (при диаметре его более 4 м), целесообразно для отвода воды кроме кольцевого периферийного желоба устраивать радиальные желоба.

Удаление осадка из вертикальных отстойников производится без выключения их из работы. Коническая (или пирамидальная) форма нижней части отстойника должна обеспечивать сползание осадка к отводной трубе. Для этого рекомендуется принимать угол а--50 ... 60° (см. V.21).

Объем зоны накопления осадка W3н и период времени накопления Т определяется той же формулой, что и для горизонтальных отстойников.

В настоящее время использование вертикальных отстойников рекомендуется лишь для станций небольшой производительности -- до 5 тыс. м3/сутки.

В потоке воды скорость процессов агрегации и выпадения взвесей зависит не только от глубины осаждения, но и от турбулентности среды, поскольку этими же факторами определяется частота эффективных столкновений седиментирующих частиц и интенсивность роста сверхмицеллярных структур. В связи с этим в производственных отстойниках скорость осаждения агрегирующихся взвесей может в 10 - 20 раз превышать скорость, наблюдающуюся в лабораторных условиях. Скорость осаждения агрегатов хлопьев значительно выше скорости осаждения отдельных частиц и растет с глубиной осаждения. ?[21] Энцикл. Нефти и газа

Рисунок 31 Вертикальный отстойник:

1 - рабочая зона (осаждения); 2 - камера хлопьеобразования; 3 - зона накопления и уплотнения осадка; 4 - подача исходной воды на Сегнерово колесо; 5 -решётка КХ; 6 - сборный периферийный лоток с карманом; 7 - отвод отстоянной воды; 8 - отвод осадка



Рисунок 32 Вертикальный отстойник непрерывного действия:

1 - корпус отстойника, 2 - спускная труба, 3 - кольцевой желоб

Рисунок 33 схема многоярусного отстойника непрерывного действия, используемого для очистки воды:

Вода поступает в резервуар, где обрабатывается известью и содой. После этого суспензия направляется в корпус, где находятся несколько ярусов конических перегородок. Каждый ярус такого отстойника работает самостоятельно. Вода после очистки направляется по центральной трубе и выводится из аппарата. Осадок, который накопился на поверхности конических перегородок, сползает и удаляется через патрубок. Важно, чтобы угол наклона этих перегородок превышал угол естественного откоса осадка. Собирающийся на дне осадок отводится периодически.

Горизонтальные отстойники

Горизонтальный отстойник представляет собой бассейн прямоугольной формы в плане. Вода, подлежащая осветлению, подводится к одной из его торцовых стенок, проходит вдоль отстойника до противоположной торцовой стенки и там отводится. В отстойнике следует различать его рабочую часть, где происходит осаждение взвеси (зону осаждения) и нижнюю часть, где собирается выпавший осадок -- зону накопления и уплотнения осадка.

Рассмотрим характер движения воды и частиц взвеси в зоне осаждения горизонтального отстойника. Возьмем некоторую частицу взвешенную в потоке, положение которой определяется координатами х и у (рисунок).

Отдельная частица, опускаясь на дно отстойника за промежуток времени dt проходит путь dy со скоростью, равной гидравлической крупности частицы u dt = - dy / u . (1)

Одновременно частица имеет и поступательное движение по направлению основного потока в отстойнике. Вдоль отстойника частица проходит некоторый путь dx со скоростью, равной (приближённо) средней скорости потока V dt = dx / V. (2)

Из формул (1) и (2) получим уравнение траектории частицы в дифференциальной форме 

(3)

где u -- скорость выпадения частицы;

V--скорость ее горизонтального перемещения с потоком.

Разделив переменные - Vdy = udx

и проинтегрировав - ?Vdy = ?udx ,

получим - Vdy = udx + C,

постоянную С находим из граничного условия х=0 при y=h.

- V h = C

- V y = u x - V h

u x - V h + V y = 0.

Тогда уравнение траектории частицы примет вид:

u х -- (h -- у) V = 0. (4)

Если предположить в первом приближении, что величины V и u не являются функцией координат, то это уравнение (4) будет представлено прямой а1б1 отсекающей на осях координат отрезки y = h (при х=0) и

l = h v / u (при у=0). Отрезок l представляет собой расстояние от начальной точки отстойника до точки, где частица упадет на его дно. Траектории частиц, вошедших в отстойник на разной высоте (при принятых допущениях), будут представлены семейством параллельных прямых. Очевидно, что самый длинный путь совершит частица, вошедшая в отстойник в поверхностном слое воды (на высоте h -- H, где Н -- глубина зоны осаждения отстойника). Эта частица выпадет на дно (выйдет из зоны осаждения) на расстоянии L от входа в отстойник (прямая аб). Таким образом, для задержания всех частиц, вошедших в отстойник, он должен иметь длину

. (5)

Формула эта является весьма приближенной. Если скорость u для агрегативно-устойчивой взвеси можно считать постоянной, то скорость V будет различна в разных точках отстойника по его глубине и ширине. Если представить эпюру распределения скоростей V в отстойнике по глубине (рисунок) кривой Ов (характерной для каналов), то, очевидно, что траектория частицы не будет прямой линией, а примет форму кривой 1. Кроме того, скорости поступательного движения воды будут распределяться неравномерно по ширине отстойника -- скорости в отдельных точках его поперечных сечений (в плане) будут отличаться от расчетной средней величины V. Вследствие этого частицы, одновременно вошедшие в отстойник на одной высоте, будут выпадать на дно на разных расстояниях от входа.

При турбулентном режиме движения воды (который, как показано рядом исследователей, обычно имеет место в отстойниках) выпадение частиц будет тормозиться наличием вертикальных составляющих щ. Поэтому действительная скорость выпадения взвеси в отстойнике будет ио= и -- щ, т. е. меньше, чем и, следовательно, длина отстойника для задержания взвеси той же крупности будет больше, чем при определении ее по скорости и. На основании сказанного в приведенную выше формулу для определения длины отстойника вводят коэффициент б = и / (и--w), после чего формула получает вид:

L = б Н V / и (6)



и который используется при расчёте отстойников.

Эффективность работы горизонтального отстойника зависит от распределения воды в его секциях. Необходимо стремиться, чтобы вода двигалась по всему сечению горизонтального отстойника. Обычно для этой цели применяют дырчатые перегородки, которые устанавливают на расстоянии 1 - 2 м от торцовых стенок в начале и конце отстойника. Дно отстойника имеет продольный уклон не менее 0, 02 против направления движения воды и 0, 05 в поперечном направлении.

ОСВЕТЛИТЕЛИ СО СЛОЕМ ВЗВЕШЕННОГО ОСАДКА

Эти сооружения применяют на первой ступени водоподготовки вместо отстойников и камер хлопьеобразования. Они могут успешно работать только при условии предварительной обработки примесей воды коагулянтом или флокулянтом. Осветлители со взвешенным слоем обеспечивают более высокий эффект осветления воды (до 5--8 мг/дм3 и имеют более высокую производительность, чем отстойники, но конструктивно и в эксплуатации они более сложны.

Конструкции осветлителей со слоем взвешенного осадка

Рисунок 35 Осветлитель с камерой реакции:

1 - осветлитель; 2 - камера реакции; 3 - подача воды в камеру реакции; 4 - отвод осветленной воды; 5 - зона накопления осадка; 6 - удаление осадка; 7 - желоб, собирающий осветленную воду; 8 - стояки, подающие воду из камеры реакции в нижнюю часть осветлителя; 9 - дырчатое дно.



Рисунок 35 Осветлитель-рециркулятор:

1 - рабочая камера; 2 - смеситель; 3 - камера хлопьеобразования; 4 - направляющий аппарат; 5 - распределительная трубка; 6 - осадкоуплотнитель; 7 - лоток; 8 - окна; 9 - защитный козырек; 10 - слой взвешенного осадка; 11 - трубы для перепускавзвешенного осадка; 12 - трубы для выпуска уплотненного осадка; 13 - патрубок; 14 - сопло

Рисунок 36 Осветлитель типа «ACCELERATOR»

Рисунок 37 Схема осветлителя ЦНИИ-2:

1 - вход воды; 2 - воздухоотделитель; 3 - распределительные трубы; 4 - сопла; 5 - вертикальные перфорированные перегородки; 6 - шламоприемные окна; 7 - шламоуловитель; 8 - "стакан"; 9 - верхняя распределительная решетка; 10 - сборный кольцевой желоб; 11 - задвижка отсечки; 12 - трубопровод отсечки; 13 - распределительное устройство с успокоительной перегородкой; 14 - выход обработанной воды; 15 - ввод коагулянта; 6 - линия непрерывной продувки; 17 - линия периодической продувки; 18 - задвижка опорожнения осветлителя; 19 - дренажная задвижка; 20 - кран с сервоприводом; 21 - тарировачная воронка; 22 - пробоотборные точки



Рисунок 38 Схема осветлителя ЦНИИ-2:

1 - исходная вода; 2 - воздухоотделитель; 3 - распределительные трубы; 4 - шламоотводные трубы; 5 - шламоотделитель; 6 - сброс осадка (шлама); 7 - ввод раствора коагулянта; 8 - приямок распределительного устройства; 9 - задвижка; 10 - распределительная решетка; 11 - желоб осветлённой воды; 12 - патрубок отвода осветлённой воды промежуточные баки; 13 - гасительные перегородки вращательного движения воды; 14 - калиброванные отверстия (измерители напора); 15 - опорожнение всего осветлителя; 16 - опорожнение шламоотделителя;

Корпус осветлителя состоит из двух цилиндров разного диаметра, соединенных переходом, имеющим форму усеченного конуса. Днище осветлителя имеет кольцевую коническую форму. В центральной части осветлителя расположен цилиндрический шламоотделитель с коническим днищем и шламоотводными трубами. Исходная вода 1 подается по трубопроводу в воздухоотделитель 2, предназначенный для удаления из воды воздуха, который может вызвать в осветлителе взмучивание и вынос шлама. Далее по центральной и распределительным трубам 3, которые заканчиваются тангенциально расположенными соплами, вода поступает в нижнюю смесительную часть осветлителя. Сюда же вводится раствор коагулянта 7. Иногда раствор коагулянта вводится в трубопровод исходной воды. Сопла, расположенные горизонтально, приводят воду во вращательное движение в нижней части осветлителя, имеющей кольцевую форму. Такое движение воды способствует перемешиванию ее с реагентами, усиливает контакт выделяемых из воды примесей с частицами шлама и улучшает условия протекания процессов коагуляции, кристаллизации, сорбции и адгезии.

Вращательное движение воды далее гасится смесительными перегородками 13 и переходит в восходящее поступательное движение снизу вверх. Продукты коагуляции, выделяющиеся в виде хлопьев, поддерживаются водой во взвешенном состоянии и образуют зону взвешенного шлама, т. е. контактную среду, способствующую ускорению и углублению процесса очистки воды. У верхней границы зоны взвешенного шлама вода освобождается от взвешенных хлопьев, проходит через зону осветления и распределительную решетку 10. Затем осветленная вода собирается в желобе 11 и через приямок распределительного устройства 8 отводится по патрубку 12 в промежуточные баки, откуда на-сосами перекачивается на осветлительные фильтры.

Избыток осадка из зоны взвешенного шлама непрерывно отводится с некоторым количеством воды через шламоотводные трубы 4 в шламоотделитель 5. Шламоотделитель 5, действующий как вертикальный от-стойник, отделяет часть поступающей в него воды и подает ее по трубе через задвижку 9 в распределительное устройство 8. Расход этой воды и количество осадка, отводимого из осветлителя, регулируются с помощью задвижки 9 на отводящей трубе и измеряются по величине напора воды над калиброванными отверстиями 14 в перегородке распределительного устройства. Остальная часть воды с повышенной концентрацией шлама непрерывно удаляется в канализацию по трубе 6. Для опорожнения шламоотделителя служит труба 16, а всего осветлителя - труба 15.

Размещено на Allbest.ru

...