Вертикальные отстойники, радиальные отстойники, тонкослойные отстойники.

5.1 Вертикальные отстойники.

Применяются на ОС, при производительности до 5 тыс. м мутности до 1500 мг/л, и цветности до 120°. Основные параметры и принципы расчётов изложены в СНиП (п.6.69-6.67). эти сооружения позволяют получить качество воды по мутности 8-15 мг/л, по цветности до 20°

Отстойник представляет собой круглый железобетонный резервуар с центральной цилиндрической частью и центральной трубой, представляющий собой водоворотную камеру хлопьеобразования. Вода по трубопроводу 1 через Сопло 2 попадает в камеру ,двигаясь по ней сверху вниз, проходя через гаситель энергии 7, попадает в нижнюю часть зоны осветления, плавно двигаясь вверх, освобождается от взвешенных веществ и собирается кольцевыми желобами 4, по трубопроводу 5 отводится для дальнейшей очистки . Выделившийся из воды осадок скапливается в зоне в, которая устраивается с наклонными стенками, угол конусности 70-80°. Для обеспечения плавного сползания к трубе 6,по которой осадок периодически удаляется из отстойника. Выделение из воды взвешенных веществ в данном отстойнике происходит за счёт разницы скорости движения вверх.

Рисунок 14

=0,5-0,6; движения жидкости по сооружениям. Расчёт площади поперечного сечения вертикальных отстойников обозначается , и вычисляется по формуле:

;

коэффициент объёмного использования; зависит от отношения (1:1,5)

Если отношение ,то ;

Если отношение , то ;

м -боковые сборные желоба;

м -радиальные желоба;

После расчёта поперечного сечения определяется их количество, при рабочем количестве меньше 6-1 резервный; назначается диаметр отстойников - типовые(4,6,9) После чего рассчитывается сборная система осветлённой воды, перфорация желобов. Удаление осадка из вертикальных отстойников производится без его выключения по трубопроводу 6., в период между сбросами не менее чем через 6 часов. Объём зоны накопления определяется по формуле 10 СНиП.

5.2 Радиальные отстойники.

Радиальные отстойники используются на станциях водоподготовки для предварительной очистки вод высокой мутности (свыше 1500 мг/л). При очистке воды с добавлением коагулянта и флокулянта при реагентной очистке, качество воды на выходе из отстойника по мутности 250 мг/л, по цветности-20°. При безреагентной очистке мутность понижается на 30-50%, цветность-20°. Радиальный отстойник представляет собой круглый железобетонный резервуар, располагаемый вне очистной станции. В центре - распределительная камера в виде цилиндра или диффузора с перфорированными стенками.

Рисунок 15. Радиальный отстойник:

1 - подача исходной воды;

2 - скребок;

3 - кольцевой лоток:

4 - вращающаяся ферма;

5 - водораспределительное устройство;

6 - сборный карман;

7 - отвод осветленной воды;

8 - удаление осадка

При увеличении возрастают горизонтальные составляющие скорости движения частиц. Когда это отношение становится 3,5; то имеются только радиальные составляющие. Движение воды происходит от центральной части к периферии. Основным преимуществом отстойника является его незначительная глубина.

Глубина центральной части отстойника вычисляется:

;

i-0,004; R=5-60м;

Площадь радиального отстойника ведётся по СНиП (п.6.93):

; где:

q-полная производительность очистной станции;

U -гидравлическая крупность.

f -площадь вихревой зоны;

f = ;

r- радиус диффузора или цилиндрического входного устройства

После определения площади радиального отстойника, принимается количество отстойников и диаметр отстойника. Система сборных перфорированных желобов рассчитывается как вертикальный отстойник:

Диаметр отверстия-40-50мм;

Скорость в этих отверстиях-1м/с;

Объём зоны накопления осадка СНиП формула 10.

Время между сбросами осадка, если с использованием реагента-12-24 часа; без добавления реагента-4-5 часа.

5.3 Тонкослойные отстойники.

Рисунок 16

Используются как самостоятельные сооружения, так и как блоки ,входящие в состав других сооружений. Чаще всего тонкослойные отстойники применяют при реконструкции действующих отстойников с целью интенсификации работы. В данных сооружениях очень маленькая высота отстаивания, что уменьшает удельную нагрузку на площадь отстаивания. Поскольку турбулентность повышает транспортирующую способность отстойника, режим движения воды в отстойнике должен быть ламинарным. Число Re не более 500.Высота отстаивания в тонкослойных отстойниках от 0,15-0,5м, когда в обычных 3-3,5м.

Тонкослойные отстойники делятся на:

1) прямоточные;

2)поперечно-точные;

3)противоточные;

Рисунок 17

Конструкция этого отстойника применяется при обработке вод, содержащих тяжёлые осадки

Рисунок 18

.

Применяется для очистки воды от нефтепродуктов.

Рисунок 19

Направление движения воды не совпадает с движением осадка. Применяются для очистки вод, содержащих легковзмучиваемый осадок.

Места встраивания тонкослойных блоков в другие сооружения:

а) в вертикальный отстойник:

Рисунок 20. Вертикальный отстойник, оборудованный тонкослойными блоками:

1 - отвод отстоенной воды; 2 - подача исходной воды; 3 - камера хлопьеобразования.

4 - наклонные тонкослойные блоки; 5 - зона распределения воды; 6 - зона накоплс

ния осадка; 7 - удаление осадка

б) в горизонтальный отстойник:

Рисунок 21. Горизонтальный отстойник, оборудованный тонкослойными блоками:

1 - подача исходной воды; 2 - камера хлопьеобразования; 3 - тонкослойные блоки,

4 - сборные желоба; 5 - канал сбора осветленной воды; 6 - отвод осветленной воды,

7 - зона распределения воды; 8 - зона накопления осадка; 9 - удаление осадка

Как отдельное сооружение, схема тонкослойных отстойников следующая:

а) тонкослойные отстойники из труб

Рисунок 22

б) сотовая конструкция

Рисунок 22.Конструктивные параметры тонкослойных элементов в блоке:

/- длина тонкослойного элемента;

b_Q - ширина тонкослойного элемента;

Н_о -Высота тонкослойного элемента;

Н - высота тонкослойного сотоблока;

L - длина тонкослойного сотоблока;

В - ширина тонкослойного сотоблока

Длина 1,2-1,5м

Ширина 0,15-0,2м.

Размер встраиваемого блока 1/1,5;

Расчёт тонкослойного отстойника сводится к определению геометрических размеров.

Продолжительность отстаивания зависит от высоты и гидравлической крупности.

Т= ;

Н-высота отстойника, равна: Н= ; где

-высота слоя сползающего осадка;

высота зоны отстаивания;

Скорость движения воды по тонкослойному отстойнику зависит от концентрации взвеси в исходной воде:

- при концентрации до 50 мг/л-скорость 1,5 м/с;

-при концентрации от 50 до 500 мг/л-скорость 1,7 м/с;

-при концентрации от 500 до 5000 мг/л-скорость 2 м/с;

- при концентрации более 5000 мг/л-скорость 2,5 м/с;

Удельная нагрузка на тонкослойный отстойник:

g= V ;

Зная удельную нагрузку и полную производительность очистной станции найдём количество блоков:

n= ;

Объём иловой части тонкослойного отстойника находится по формуле(10) СНиП. Кроме тонкослойных отстойников, в которых движение воды происходит под действием сил тяжести, существуют напорные тонкослойные отстойники.

Рисунок 23

1.исходный трубопровод

2.камера хлопьеобразования

3.напорный тонкослойный отстойник

4.сборный канал

5.отводящий трубопровод.

6. Теория осветлённой воды в слое взвешенного осадка.

6.1 Осветлители - основной принцип работы.

Идея метода осветления воды в слое взвешенного осадка возникла в России в 30-х годах 20 века. в процесс работы над вертикальными отстойниками. Конструкция первых осветлителей похожа на конструкцию вертикальных отстойников с увеличенной центральной трубой.

Рисунок 24

Осветлители применяются при мутности исходной воды от 50 до 1500 мг/л., при обеспечении равномерной подачи исходной воды. Колебание расхода не более 1м . При обеспечении постоянной температуры исходной воды(колебание температуры не более 1° в час. Данное сооружение позволяет получить воду качества с мутностью 8-15 мг/л, цветность до 20° Осветлители оказываются экономичнее отстойника , при суточной производительности до 50000 м , а применяются с расходов 5000 м . Принцип работы осветлителей можно рассмотреть на схеме работы коридорного осветлителя.

Рисунок 25.Схема коридорного осветлителя:

Л - рабочие коридоры;

В - осадкоуплотнитель;

1 - перфорированные водораспреде-иительные трубы;

2 - слой взвешенного осадка;

3 - зона осветления воды;

4 - сбор­ные желоба;

5 - отвод осветленной воды из осадкоуплотнителя; 6 – осадкоприемные окна;

7 - защитные козырьки;

8 - слой уплотненного осадка;

9 - сброс осадка;

10 - сборный канал;

11 - отвод воды на фильтры;

12 - задвижка, регулирующая отсос

избытка осадка;

13 - опорожнение рабочих коридоров

Осветлители применяются только при предварительной обработке воды коагулянтом и флокулянтом.

Обязательные условия существования взвешенного слоя:

1)должен быть постоянный восходящий поток в сооружении.

2)не должны быть факторы, влияющие на структуру взвешенного слоя

4)постоянство расхода.

5)постоянство температуры.

Принцип работы:

После смешения реагента с водой, вода по трубопроводу 1 подаётся в зону осветлителя 2 в его нижнюю часть, равномерно распределяясь по площади осветлителя, движется снизу вверх, проходит через слой взвешенного осадка 4, т.е массу взвешенных веществ, находящихся в покое в восходящем потоке жидкости. Взвешенные вещества находятся в непрерывном хаотичном движении, но в целом слой остайтся неподвижным, так как скорость восходящего потока равна скорости осаждения хлопьев. Средняя скорость осаждения хлопьев в осветлителях меньше гидравлической крупности. Это характерно для стеснённого осаждения. При движении воды через слой взвешенного осадка , величина взвешенного слоя постоянно увеличивается. Для отвода излишек взвешенного слоя происходит с помощью окон 5, которые отводят лишний осадок в уплотнитель 3,где он уплотняется и сбрасывается по трубопроводу 11 для дальнейшей обработки. Осветлённая вода отводится желобами 8 и трубопроводами 10 для дальнейшей обработки на фильтр.

6.2 Стеснённое осаждение.

Существует два вида осаждения частиц:

1) осаждение в осаждённом объёме, когда осаждение одной частицы не препятствует осаждению других.

2)стеснённое осаждение, когда осаждению мешает осаждение других частиц.

Если частица оседает в свободном объёме, то скорость осаждения равна гидравлической крупности.

Если частица оседает в концентрированной массе частиц, то скорость стеснённого осаждения всегда меньше гидравлической крупности.

Рисунок 26

Скорость осаждения зависит от концентрации взвешенного слоя:

-при концентрации 10%-скорость осаждения в 2 раза меньше гидравлической крупности

-при концентрации 25%-скорость осаждения в 6 раз меньше гидравлической крупности.

Взвешенный в восходящем потоке слой, находится в состоянии стеснённого осаждения. Взвешенный слой размывается, когда скорость восходящего потока становится больше гидравлической крупности.

Общее условие состояния взвешенного слоя:

; где -минимальная скорость, из взвешенного слоя начинается выпадение осадка.

Если скорость потока приближена к гидравлической крупности, из слоя начинается вымывание взвешенных веществ, выносятся в осветлённую воду. В общем виде движение воды через взвешенный слой можно сравнить с движением воды через пористую структуру.

6.3 Основные закономерности осветления воды в слое взвешенного осадка.

Основной закономерностью работы осветлителей является отношение скорости восхождения потока к гидравлической крупности.

; ;

К-коэффициент (2,75)

С -концентрация хлопьев в слое взвешенного осадка (кг/м );

плотность хлопьев ,(кг/м )

Критерии подобия для различных скоростей придумали размерный комплекс, который выражается:

;

Если этот критерий рассматривать относительно изменения концентрации взвеси по толщине слоя ;

Рисунок 27

Для равных значений будут иметься одинаковые значения концентрации. можно использовать для моделирования осветлителей.

;

6.4 Технологическое моделирование процесса осветления в слое взвешенного осадка.

Рисунок 28. Лабораторная установка по моделированию:

По определяется скорость восходящего потока, толщина слоя, плотность слоя и т.д. После определения этих параметров модельно, приходят к определению натурных осветлителей. Подбираются типовые по , величине взвешенного слоя, плотности.