Места ввода реагентов

Различные реагенты вводятся в различных местах по ходу движения очищаемой воды. Пример:

1. Известь - для подщелачивания при коагулировании одновременно с коагулянтом;

- при стабилизационной обработке воды, как в смеситель станций, так и перед фильтрами в специальный смеситель, или всасывающий патрубок насоса.

2. Коагулирование - в трубопровод перед смесителем или в смеситель;

3. Полиакриламид - в трубопровод после смесителя через 1 -2 минуты, при осветлении высокомутных вод, с предварительной очисткой, перед предварительными отстойниками.

4. АК-В трубопровод перед смесителем .........

5. Хлор - при предварительном хлорировании - во всасывающий трубопроводной станции 1-го подъема или в водоводы.

- при обеззараживании хлор и аммиак - в фильтрованную воду.

- при наличии в воде фенолов аммиака вводится ранее хлора, как при предварительном, так и при окончательном хлорировании;

6. Активный уголь - при дозах до 5 мг/л - перед фильтрами. При больших

дозах - на насосной станции 1-го подъема, но не ранее чем через 10 минут

после введения хлора;

7. Гексаметофосфат натрия - в трубопровод фильтрованной воды.

Склады реагентов

Склады реагентов проектируются при сухом и мокром хранении их.

При сухом хранении коагулянта и известит склады рассчитываются на 15-30 дневнвый запас при максимальном расходе реагентов.

Площадь склада коагулянта и извести определяются по формуле:

где Qсут - полная производительность м³/сут;

Дк – расчётная доза коагулянта по максимальной потребности в г/м³;

Т – продолжительность хранения коагулянта в сутках;

- коэффициент, учитывающий площадь проходов на склад=115 ₀ - объёмный вес при загрузке можно принять = 2 т/м³

h_к – высота слоя коагулянта складе (для коагулянтов Al₂SO₄ и FeCl₃=2м; для извести – 1,5м)

Pc – содержание безводного продукта в коагулянте в %

Склады должны примыкать к помещению, где установлены баки для приготовления раствора. Объем баков для «мокрого» хранения очищенного коагулянта принимается 1,5 м³ на 1 т коагулянта. Склады для хранения кислот и хлора проектируются с учетом санитарных требований для сильнодействующих ядовитых веществ.

Транспортирование реагентов на складах должно быть механизировано.

Смесители

Для того чтобы химические реакции, при введении реагентов, протекали во всем объеме обрабатываемой воды, необходимо полное и быстрое смешивание реагентов с водой.

Смешивание должно закончиться до того, как начнется образование хлопьев во всей массе воды. Обычно продолжительность пребывания воды в смесителях не должно превышать 2 минут.

Существующие типы смесительных устройств могут быть, по принципу их действия, разделены на две группы:

1. Гидравлические, в которых смешивание воды с реагентами осуществляется за счет энергии турбулентного потока. К ним относятся: а) Трубопровод необходимой длины, б) смесительная диафрагма, ершовый, перегородчатый, дырчатый и вертикальный смесители;

2. Механические, в которых смешение воды с реагентами достигается за счет движущихся механизмов. К ним относятся:

центробежный насос и смеситель с лопастной мешалкой.

Преимущество механических смесителей в том, что они обеспечивают перемешивание независимо от расхода воды, в то время как гидравлические при расходах воды значительно ниже возможных, могут не обеспечить удовлетворительное смешение.

Однако ввиду большой простоты гидравлические системы находят широкое применение. Выбор смесителя обосновывается конструктивными соображениями станций.

Резервные смесители не предусматриваются.

Смеситель - труба, по которой поступает раствор реагента из дозатора, который непрерывно наполняется из расходных баков. Уровень воды в воронке поддерживается постоянным путем подачи воды от напорной линии через бочек с краном. (Так же вода подается и во всасывающую трубу насоса.)

Длина участка трубы, в котором вода смешивается с реагентом, подбирается так, чтобы суммарная потеря напора на этом участке равнялась 0,3 - 0,4 м.

Смеситель диафрагмы - шайбовый смеситель -наиболее приемлемый, так как применение его не лимитируются производительностью станции.

Соотношение диаметров диафрагмы и трубопровода принимается таким, чтобы потери в диафрагме были 0,3 - 0,4 м.

Потери напора в сужении трубопровода определяются по формуле:

где V₁ и V₂ - скорость движения воды соответственно в трубе и в суженой части.

Реагент вводится перед диафрагмой.

Ершовый смеситель (на станциях Q = до 12000 - 16000 м³ (сут)) представляет собой открытый желоб, внутри которого под углом 45 установлены вертикальные перегородки, обычно в количестве пяти.

Сужения между перегородками обеспечивает достаточно хорошее смешивание воды с реагентом. Расчет смесителя сводится к определению ширины сужений между перегородками и высоты уровня воды между ними.

Уровень воды до и после сужения определяется потерей напора между ними (в сужении), которую определяют по формуле:

где V - скорость движения воды в сужении, принимаемая равной 0,8 -1 м/с.

- эмпирический коэффициент, принимаемый = 2,5.

Глубина потока «Н» в отводящем лотке за смесителем принимают 0,4 - 0,5 м (для предотвращения воронки). Глубина жидкости

за первым сужением равна: Н₁ = Н + h

за вторым равна: Н₂ = Н + 2h

Поскольку скорость движения воды всех сужениях одинакова, ширина первого сужения равна

второго равна

Перегородчатый смеситель - представляет собой прямоугольный лоток с тремя перегородками, образующими попеременно боковые и центральные проходы.

Расстояние между перегородками принимается равной двойной ширине лотка. Скорость движения воды в лотке принимается не менее 0,6 м/с, в проходах 0-1,0 м/с.

Потери напора в каждом походе принимается равной 0,13 м.

Для предотвращения засасывания воздуха в воду верхние кромки проходов должны быть затоплены на 10-15 см. Дырчатый смеситель - (широко применяемый на станциях производительностью - 24000 м/сут.) Представляет собой лоток, разделенный по длине тремя дырчатыми перегородками.

Расстояние между перегородками равно ширине смесителя. Ширину определяют по скорости движения воды = 0,6 м/сек. Задавшись диаметром отверстий (20 - 100 мм) определяют их количество на каждой

перегородке по формуле:

где: n - число отверстий в перегородке,

q - расход воды поступающей в смеситель в м/сек. V - скорость движения воды в отверстиях перегородок, принимается равной 1 м/с.

d - диаметр отверстий в м.

Верхний ряд отверстий должен быть на глубине 10 – 15см.

Потери напора в отверстиях перегородки определяются

по формуле:

где М - коэффициент расхода = 0,65 - 0,75.

Зная потерю напора в перегородке и задавшись глубиной воды «Н» в конце смесителя 0,4 - 0,5 м, определяют уровень воды в начале смесителя.

Вертикальный смеситель - представляет собой цилиндр или параллелепипед с пирамидальным днищем. Вода подводится к смесителю снизу и поднимается вверх с постепенным убывающей скоростью.

Реагенты вводятся в нижнюю часть смесителя или перед ним. Сбор воды в верхней части смесителя желобами или дырчатыми трубами. При применении известкового молока следует применять вертикальный смеситель, обеспечивающий полное перемешивание. Ершовых и перегородчатых смесителях частица известкового молока как наиболее тяжелые, движутся вблизи дна смесителя, не смешиваясь должным образом с водой. Расчет размеров смесителя производится исходя из следующих данных: скорость входа воды из подводящего трубопровода 1 - 1,2 м/сек, скорость восходящего потока на уровне водосборного лотка 30-40 мм/с, угол между наклонными стенками днища 30 - 45°, продолжительность пребывания воды в смесителе 2 мин. скорость движения воды в водосборном лотке 0,6 м/с.

В смесителях обязательно предусматривается перелив.

Смесители с механическим перемешиванием

У нас применяются редко, только по условиям расположения станции. Продолжительность пребывания воды в смесителе с проперленными машинками 10-13 сек, при лопастных мешалках с вертикальной осью вращения 30-60 сек.

Камера хлопьеобразования (кам. реакции) - предназначены для образования в воде хлопьевидного осадка в результате обработки ее коагулянтом. Процесс образования идет более успешно при равномерном и медленном перемешивании воды, при котором создается оптимальное условие для агломерации мелких хлопьев в крупные. Вместе с тем перемешивание не должно происходить с большой интенсивностью (как в смесителях), так как это может привести к раздроблению образующихся хлопьев. По характеру движения воды различаются следующие камеры хлопьеобразования:

а) водоворотные

б) перегородчатые

в) механические

г) встроенные (камеры х/о) со слоем взвешенного осадка

д) вихревые.

Водоворотные - как правило, совмещенные с вертикальным отстойником, представляющие собой цилиндр, размещенный в центре отстойника.

Вода от смесителя подается в камеру через сопла, закрепленные в центре камеры в виде сегнерова колеса. Выходя из сопел со скоростью 2-3 м/с, вода приобретает вращательное движение вдоль периферии камер, создается благоприятное условие для равномерного перемешивания. Для гашения вращательного движения внизу центральной трубы устанавливается специальный гаситель, представляющий собой крестообразную поставленную перегородку высотой 0,8 м, с размером ячеек 0,5х0,5 м.

Сопла располагаются на расстоянии 0,2 d_xy от стенки камеры (d_kx - диаметр камеры х/о) на глубине -0,5 м от поверхности воды. Потери напора в сопле определяются по формуле:

h = 0,06 V , где V_c - скорость выхода воды из сопла = 2-3 м/сек.

Объем камеры назначается из условия пребывания воды в ней в течении 15-20 мин. Площадь в плане камеры х/о определяется по формуле:

м²

где t - время пребывания воды в камере = 15-20 мин.

q - расчетный расход м/час.

N - расчетное количество (отстойников) камер.

Н - высота камеры в м, принимаемая равной 0,9 высоты зоны осаждения.

Перегородчатые камеры - применяются на крупных (Q >300000 м/сут) водоочистных станциях и представляют собой

резервуар, разделенный перегородками на ряд последовательно

проходимых водой коридоров.

Число поворотов потока в камере принимается 8 - 10. Ширина коридора не менее 0,7 м (для прохода). Скорость движения воды в коридорах принимается 0,2 -0,3 м/с в начале и 0,05 - 0,1 в конце. Время пребывания воды в камере 20 мин (для мутных вод) 30 мин (для цветных вод). Потери напора в камере определяются по формуле:

где - число поворотов потока

V - скорость движения воды в камере, в м/сек.

Расчет камеры сводится у определению объема камеры, размеров в плане, числа и ширины коридоров и общей потери напора.

Среднюю глубину принимают конструктивно. Объем находят по времени. Ширину коридоров определяют по формуле:

где - расход воды в коридорах в м/сек;

V - скорость движения воды в коридорах в м/сек;

Н - средняя глубина камеры в м.

Существуют, но применяются редко камеры х/о с вертикальным движением воды. Движение воды происходит попеременно то вниз, то

вверх.

Механические камеры хлопьеобразования - применяются в основном за рубежом (называемые флокудянтами) представляют собой резервуары, в которых вода

перемешивается лопастными колесами,

приводящими в движение от электродвигателей. У нас применяются редко из-за сложности устройства и наличия механизмов.

Вихревая камера хлопьеобразования - предложенная Е.Н. Тетеркиным, является наиболее совершенным типом камер.

При наличии вихревого движения воды процесс хлопьеобразования в камере заканчивается значительно быстрее, чем в камерах иного типа, что позволяет уменьшить ее объем. Камеры могут применяться в виде одного или нескольких отдельных аппаратов, либо примыкать к торцу горизонтального от­стойника.

Обрабатываемая вода подводится к дну камеры, поднимается вверх и отводится

системой дырчатых труб /или желобов.

При расчете вихревых камер исходят из следующих параметров: угол между стенками 50 - 70°. Время пребывания воды в камере 6-10 минут (по времени находят объем камеры).

Скорость входа воды в камеру - 0,7 м/сек - 1,2 м/сек. Скорость восходящего потока воды на выходе из камеры 4-5 мм/сек. Вся сборная система для воды (трубы желоба, отверстия) рассчитываются по скорости движения воды в них не более 0,05 - 0,10 (СНиП 2.04-02-84). Устройства для отвода воды из камер должны обеспечить сохранность образовавшихся хлопьев. Трудность осуществления такого сбора воды является некоторым недостатком вихревых камер х/о, что заставляет работать над усовершенствованием данной конструкции.

РИСИ предложена и испытана и испытана камера х/о встроенная в средине отстойника.

Такая камера позволяет создать скорость движения воды из камеры в отстойнике в пределах 0,1-0,05 м/сек, что дает возможность

полностью сохранить образовавшиеся хлопья и улучшить процесс осветления.

Встроенные камеры хлопьеобразования со слоем взвешенного осадка

Представляет собой прямоугольный в плане резервуар, с постоянным сечением, встроенный непосредственно в горизонтальный отстойник, в его передней части.

Распределение воды по площади камеры х/о производится с помощью перфорированных каналов или труб с отверстиями, направленными вниз под углом 45°. Скорость движения воды в распределительных трубах 0,5 - 0,6 м/сек. Площадь отверстий в их стенках принимается 30 - 40% от площади сечения распределительного канала или трубы do > 25 мм.

Время пребывания воды в камере принимается = 20 мин. Скорость восходящего потока воды в верхнем сечении встроенной камеры принимается 2 мм/сек (для мутных вод) - 2,5 мм/сек (для средне мутных 300 - 600 мг/л) и 3 м/сек (при большой мутности).

Отвод воды из камеры в отстойник предусматривается над стенкой (затопленный водослив), отделяющий камеру от отстойника. Скорость движения воды через водослив не более 0,05 м/сек, в отверстиях затопленных желобов 0,25 мм/сек.

Работа камер хлопьеобразования характеризуется критериями КЭМПа. Ст.Т - градиент скорость Ст на время перемешивания.

где W - энергия, затраченная на перемешивание воды, отнесенная к единицы объема воды.

M - абсолютная вязкость воды.