Осветление воды в слое взвешенного осадка

Осаждение производится не только под действием силы тяжести, что и во вращающемся объеме. В вращающемся объеме на частицу действуют центробежные силы, увлекающие ее в радиальном направлении от оси вращения.

Центральная сила равна

Где: r и r₀ - плотность частицы взвеси и воды

j - ускорение центробежной силы

W - объем частицы,

R - радиус вращения частицы

При быстром вращении и малом «R» могут быть получены ускорения j во много раз превышающие ускорения свободного падения «q».

Таким образом, во вращающемся объеме жидкости имеет место быстрое перемещение частиц взвеси от центра вращения к периферии.

На этом принципе основана работа гидроциклонов.

Гидроциклон представляет собой цилиндр с вытянутым коническим днищем. Вода подается в корпус через тангенциально расположенный патрубок.

Частицы взвеси отклоняются к цилиндрической стенке и сползают по ней в конусное днище, из которого удаляются через выпуск внизу.

Осветленная вода отводится через патрубок из центра конуса.

Производительность гидроциклона определяется по формуле:

Q = 3600

где Q - количество осветляемой воды м³/час

- коэффициент учитывающий потерю воды

m_r- коэффициент расхода гидроциклона определяется по формуле

где d - диаметр сливного патрубка в см

d_n- (эквивалентный) диаметр питающего отверстия

w-площадь сечения падающего патрубка

Н - потери напора в гидроциклоне

Применение гидроциклонов целесообразно для предварительного осветления в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения поверхностных вод, обладающих высокой кратковременной мощностью.

Для заданного количества осветления воды применяют мультициклоны, представляющие собой конструктивное оформление в одном корпусе целой батареи из нескольких десятков малых гидроциклов.

Наиболее рациональным является применение гидроциклонов малых диаметров (10-20 мм).

Гидроциклонные установки бывают напорные и открытые (безнапорные).

В водоснабжении применяются в основном напорные.

Идея осветления воды в слое взвешенного осадка впервые была высказана С.Х. Азерьевым в 1930г.

При исследовании вертикальных отстойников в г. Росто-ве-на-Дону.

Большие исследования в области разработки методов расчета и создания конструкций осветлителей проведенная проф. Е.Ф. Кургаевым и к.т.н. Е.Н. Тетеркиным.

Осветлители со слоем взвешенного осадка применяются для предварительной обработки воды перед фильтрами, только после химической обработки воды.

По технико-экономическим подсчетам применение осветлителей всегда более выгодней, чем вертикальных отстойников, но они пока не могут конструировать с горизонтальными отстойниками.

Принцип работы осветлителей с взвешенным осадком та­ков (см. схему).

Исходная вода, смешанная с реагентом, подается в осветлитель снизу и равномерно распределяется по его площади. Далее вода движется через слой взвешенного осадка, т.е. через массу взвешенных в восходящем потоке ранее образованных хлопьев.

Взвешенные в потоке хлопья непрерывно хаотически движутся, но весь слой в целом

неподвижен. Он находится в состоянии динамического равновесия, обусловленного равенством скорости восходящего потока и средней скорости осаждения хлопьев. Важно отметить, что средняя скорость осаждения хлопьев во взвешенном слое не равна их гидравлической крупности она значительно меньше гидравлической крупности.

Это характерно для так называемого стесненного осаждения частиц. Проходя через слой взвешенного осадка, вода осветляется. Процесс осветления имеет физико-химическую природу - коагуляционный процесс применения микроскопических частиц взвеси, поступающих с водой, к сравнительно крупным, макроскопическим частицам взвешенного осадка. Такой процесс представляет собой род контактной коагуляции.

Так, как при движении воды через осветлитель частицы, извлекаемые из нее, остаются в взвешенном слое, объем слоя должен увеличиться. Это не допускается. С этой целью предусматривается непрерывное удаление избыточного осадка из взвешенного слоя в осадко-уплотнитель, где он уплотняется и после сбрасывается в водосток.

Осветленная вода собирается с помощью желобов или труб.

Устойчивая работа осветлителей обеспечивается при постоянстве расхода и температуры осветляемой воды. Допускается плавное изменение расхода ± 10% от расчетного и плавное изменение температуры воды ± 1° в час.

Отличительной особенностью явления стесненного осаждения состоит в том, что скорость осаждения зависит не только от размеров и веса частиц, но и в большей степени от их концентрации.

Типы и конструкции осветлителей

Типы осветлителей, применяемых в СССР и за рубежом, весьма разнообразны.

Основными признаками, отличающими отдельные типы осветлителей являются:

а) форма рабочей камеры;

б) наличие или отсутствие дырчатого днища под слоем взвешенного осадка;

в) метод удаления избыточного садка из рабочей камеры;

г) конструкция и место расположения осадкоуплатнителей.

Осветлители бывают круглой или прямоугольной формы в плане. Нижняя часть осветлителей имеет форму конуса, пирамиды или призмы с уклоном стенок к горизонту около 60°.

1. Осветлитель коридорного типа (Союзводоканалпроект)

представляют собой прямоугольный в плане резервуар, разделенный на три секции. Крайние секции аналогичные, являются рабочими камерами осветлителя, средняя камера - осадкоуплатнитель. Вода подается по дырчатым трубам и осветленная отбирается желобами и трубами.

Верхний осветленный слой воды в осадкоуплатнителе также отводится по дырчатым трубам (принудительный отсос). Осадок через осадкоприемные окна поступает в осадкоуплотнитель, оседает на дно уплотняется и удаляется. Над осадко-

приемными окнами устанавливается козырьки для предотвращения подсоса.

2. Круглый осветлитель без дырчатого дна –

по принципу устройства, весьма близкий к предыдущему. Отличием этого осветлителя (кроме формы в плане) является способ распределения осветляемой воды, которая от центрально расположенного воздухоотделителя

рядом наклонных труб подается в нижнюю часть рабочей камеры.

3. Осветлитель с поддонным осадкоуплотнителем –

бывают круглыми или квадратными. Избыток осадка из взвешенного слоя удаляется принудительным отсосом через ряд осадкоотводящих труб.

4. Осветлители ЦНИИ-2 (Е.Ф. Кургаева) – большой производительности для

осветления мутных вод. Осветляемая вода, смешивается с реагентами через воздухоотдилитель и наклонные трубы поступает в нижнюю часть осветлителя.

Наклонные трубы оканчиваются с оплами, благодаря которым вода приобретает вращательное движение, что способствует более полному контакту осветляемой воды с хлопьями взве­шенного осадка. Для тех же целей (полное

перемешивания) на пути движения воды расположения щелевые перегородки. Для равномерного использования площади поперечного сечения осветлителя под зоной осветления под сборными желобами расположена дырчатая перегородка. Осадок отводится в осад-коуплатнитель с различной высоты.

5. С поддонным осадкоуплотнителем - вода по трубопро

водуподается в радиальный лоток, выполняющий роль воздухоодалителя. Далее во­да поступает через распреде­лительный цилиндр в дырча­тые распределительные тру­бы, располагающиеся между двумя перегородками.

Осветленная вода собирается кольцевым желобам с треуголь­ными водосливами. Избыток взвешенного осадка через осаж­дающие трубы поступает в поддон осветлителя, используемый в качестве осадкоуплотнителя.

Осадок сбрасывается в канализацию по дырчатой кольце­вой трубе.

6. Акселератор (акселератор фирмы Инфилко США)

Осветленная вода по трубопроводу подается в нижнюю часть акселератора. Туда же вводится реагенты. Далее вода попадает в зону осветления и осаждения, происходит через слой взвешенного

осадка и осветленная через затопленные отверстия собирается периферийным желобом и по трубопроводу отводится на фильтры.

Часть осадка из пределов взвешенного слоя подсасывается в камеру перемешивания. Частицы уже сформировавшись осадка, являясь центрами кристаллизации, ускоряют процесс укрупнения коллоидных соединений.

Избыток осадка поступает в осадкоуплотнитель, откуда периодически или непрерывно сбрасывается. Внизу трубопровод для опорожнения.

7. Пресипитатор - представляет собой перевернутый усеченный конус

относительно большего диаметра, в центре которого расположена хлопьеобразования с механической мешалкой.

8. Пульсатор - (Франция) - основанная идея пульсатора является

пульсирующая подача осветляемой воды под слой взвешенного осадка, что препятствует оседанию его на дно и образованию завалов.

Дата добавления: 2014-01-07