 |
Сорбиционная очистка воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения с применением адсорбентов длительного использования
|
|
|
|
рис. 30
1 – насосная станция I подъема;
2 – блок микросеток;
3 – блок сорбиционных фильтров;
4 – резервуар чистой воды;
5 – отстойник периодического действия грязной промывочной воды;
6 – емкость рабочего реагенерационного раствора;
7 – насос для подачи воды на промывку фильтров;
8 – насос для подачи воды регенерационного раствора на фильтр.
Основные типа отстойников и их характеристики
Основным законом осаждения агрегативно-устойчивой взвеси (безреагентное осветление) является линейный закон Стокса:
[H], (1)
где Fc – сила сопротивления осаждению, Н;
μ – динамическая вязкость жесткости [Па∙с];
u – гидравлическая крупность или скорость осаждения частицы (при определённой температуре) [м/с];
α – размер частицы, м.
Природная взвесь источников водоснабжения так же, как и коагулированная взвесь, состоит из частиц различного размера. Их гидравлическая крупность измеряется в широких пределах. Такая взвесь называется полидисперсной. Полное представление об осаждении полидисперсной взвеси дают кривые выпадения взвеси, получаемые отстойным путем в лабораторных условиях. При этом кривые имеют следующий вид:
схема
Главная задача при проектировании отстойников – это обеспечение осаждения в них основной массы взвеси, содержащейся в обрабатываемой воде.
Все современные конструкции отстойников работают в режиме динамического осаждения при непрерывном движении воды в направлении от входа в отстойник до выхода. Скорость движения воды при этом колеблется от долей нм/с до нескольких мм/с. В зависимости от направления движения воды отстойники можно разделить на три типа: горизонтальные, вертикальные, радиальные.
|
|
|
Горизонтальный отстойник (представляет собой прямоугольный резервуар, выполненный из железобетона) для повышения равномерности распределения воды в поперечном сечении его делят на ряд коридоров шириной 3…6 м.
Дно отстойника устраивают с уклоном ≥0,01 в сторону входной части отстойника.
Для сгребания осадка в сторону приямка устраивается скребковый механизм, например, в виде транспортера со скребками. При открытой задвижке на сбросном трубопроводе под действием гидростатического давления осадок в виде пульпы удаляется из отстойника. Другим способом удаления осадка является выпуск его через специальную дренажную систему из дырчатых труб, укладываемых по дну отстойника.
Расстояние между осями двух соседних труб 2…3 м (из горизонтальных открытых отстойников осадок можно удалить специальным земснарядом).
Схема горизонтального отстойника
1- подвод осветляемой воды;
2 – отвод осветляемой воды;
3 – выпуск осадка;
4 – дырчатые переменные перегородки;
5 – приемка для сбора осадка;
6 – скребок для сгребания воды;
7 – полупогружной щит.
Высоту горизонтального отстойника определяют как сумму высот зоны осаждения и зоны накопления осадка с превышением на,0 м. Длина отстойника определяется по следующей формуле:
, м
hp – глубина зоны осаждения, принимается 3-3,5 м (4-5 см);
ϑ – скорость горизонтального движения воды в отстойнике принимается: до 50 мг/л для маломутных вод – 6-8 мм/с; для вод средней мутности (50-250 мг/л) – 7-10 мм/с и мутных вод (> 250 мг/л) – 9-12 мм/с;
u0 – скорость осаждения взвеси в отстойнике принимается:
для мутных вод не обрабатываемых коагулянтом 0,08-0,15 мм/с, для вод средней мутности, обработанных коагулянтом, 045-0,5 мм/с, для маломутных вод, обработанных коагулянтом 0,35-0,45 мм/с.
Если 
, то увеличивается L.
Вертикальный отстойник
1 – корпус отстойника;
|
|
|
2 – камера хлопьеобразования (к. х.);
3 – кольцевой водосборный желоб;
4 – гаситель энергии;
5 – отражательный щит;
6 – зона накопления осадка;
7 – трубопровод для сброса осадка;
8 – трубопровод для подведения воды на очистку;
9 – трубопровод для отведения воды на очистку;
10 – устройство для обеспечения вращательного движения воды (сегнерово колесо).
Вертикальный отстойник в плане круглый или квадратный резервуар с камерой хлопьеобразования (2) водоворотного типа, расположенный в центре корпуса отстойника, имеющее коническое днище (6), с углом между образующими 70°-80°.
Осветленная вода собирается в кольцевой периферийный желоб (3) с затопленными отверстиями или с треугольными водосливами.
Диаметр отстойника – от 5 до 10 м, глубина его может быть до 7 м.
При работе отстойника вода поступает в верхнюю часть камеры хлопьеобразования (2) с помощью специального устройства – сегнерова колеса (10) и приобретает вращательное движение. Вода проходит в направлении сверху вниз и на выходе из камеры хлопьеобразования (2) изменяет направление движения на противоположное, благодаря отражательному щиту (5) к периферийному водосборному желобу (3). При этом соблюдается условие отстаивания: скорость осаждения (u) должна быть больше скорости восходящего потока (V6).
При этом скорость восходящего потока осветляемой воды должна быть ≤ 0,6 мм/с. Время отстаивания около двух часов. Суммарная площадь отстаивания определяется по формуле (1):
(1)
где:
о – отстойника
в – восходящего потока
з.о. – зона осветления
к.х. – камера хлопьеобразования
q-объемный расход воды, подаваемый на осветление отстаиванием, 
(расчетный расход воды)
vв– скорость восходящего потока воды, мм/сек
t – время пребывания воды в камере хлопьеобразования- 15-20 мин.
H – высота камеры хлопьеобразования, H=0,9Hз.о.
Hз.о.-принимается 4…5 м.
*Потери напора на одном повороте потока, м
ξ- принимается =1,18
подробнее расчет решетки-гасителя см. стр. 77 справочника: “Очистка природных и сточных вод”Л. А. Пааль, Я. Я. Кару, Х. А. Мельдер, Б. Н. Репин-М.; Высшая школа 1994-336 с.
Радиальный отстойник (Qср≤30000-50000 м3/сут.)
Условные обозначения:
1-подача воды на очистку
|
|
|
2-приямок для сбора осадка
3-диффузор
4-сборный периферийный желоб
5-стакан-успокоитель
6-вращающаяся ферма для сгребания осадка в приямок
7-трубопровод для сброса осадка
8-механизм вращения фермы
9-трубопровод для отвода осветления воды
Радиальный отстойник – круглый в плане железобетонный резервуар, в который осветляемая вода подводится в нижнюю часть корпуса трубой (1) и поступает в диффузор конической формы (3), изливается и проходит через успокоитель (5), в форме стакана с дном, расположенным дном сверху. Вытекая из-под образующей перевернутого стакана, соосного с корпусом отстойника, вода движется к периферийному кольцевому водосборному желобу (4) переливаясь в который, отводится трубой (9) на дальнейшую очистку. Диаметр радиального отстойника, в зависимости от его производительности, находится в пределах от 15 до 50 м-100м. Глубина у центра отстойника 3,5 м, а у периферии 1,5-2,5м. Сгребание осадка в приямок (2) осуществляется с помощью металлической фермы (6), вращающейся со скоростью 1,5-2 оборота в час. Уклон днища отстойника к приямку i=0,04. площадь радиального отстойника Fр.о.определяется по формуле,
[м2]
где:
в. з. - вихревая зона
α - эмпирический коэффициент, α =0,2
q - объемный расход воды, поcтупающий в отстойник м3/с
uо - скорость осаждения взвеси 0,5…0,6 
(или В.Н. Кожинов 0,4…..1,5 
)
Fв.з. - площадь вихревой зоны отстойника, радиус которой принимают на 1м > радиуса успокоительного стакана, м.
По вычисленному значению Fр.о. определяют диаметр его и глубину отстойника в центре: Hц=Hп + I 
,I=0,04-0,08
Hп – глубина отстойника у периферии 1,3…1,5м – 2,5 (В.Н. Кожинов)
i-уклон днища 0,04-0,08
D-диаметр отстойника, м.
S- осветлитель со взвешенным осадком (Qсут>5000 м3/сут)
(Qсут.=3000-50000м3/сут, с=150?/л, цв. любав. В.Н. Кожинов
Изобретатели: Е.Н. Тетеркин и Н.И. Колотов
H- общая высота осветлителя
H1 – высота прямоугольной части
1 – корпус осветлителя
2 – зона осветления
3 – зона хлопьеобразования
4 – водоприемные желоба
5 – шламоотводящие окна
6 – шламозащитные козырьки
|
|
|
7 – водоподводящие перфорированные трубы
8 – шламоотводящие перфорированные трубы
9 – трубы для отведения осветленной шламовой воды 10 –зона осветления шламовой воды
11 – избыточный уплотненный шлам
См.план
{ 12 – водосборный лоток (желоб)
{ 13 – отвод осветленной воды
14 –вертикальный осадкоуплотнитель.
Эффект осветления воды повышается, если воду, подаваемую на трубопровод 7, пропускать через осадок с повышенной концентрацией, находящийся во взвешенном псевдоохлажденном состоянии. Впервые этот тип отстойного сооружения был применен Е. Н. Тетеркиным и Н.И. Колотовым.
В настоящее время в практике водоочистки используются три типа осветлителей со взвешенным осадком: осветлители ВНИИВОДГЕО, ЦНИИМПС, ВНИИГС. Наибольшее распространение получили осветлители ВНИИВОДГЕО коридорного типа, представленного на схеме.
|
|
|
