Расчет сооружений по очистке и повторному использованию промывных вод

Песколовки обеспечивают выделение и удаление из технологических стоков песка и гравия, вымываемого из загрузки очистных сооружений при промывке.

На действующих сооружениях наиболее распространены простейшие вертикальные песколовки, устроенные во входной части резервуара или отстойника промывных вод.

Вертикальная песколовка представляет собой железобетонный резервуар, состоя­щий из двух частей: верхней - прямоугольной формы (рабочая часть) и нижней (осадоч­ной) в виде перевернутой пирамиды. Стоки поступают в нижнюю часть прямоугольной формы. На выходе из песколовки для: поддержания постоянной скорости движения во­ды предусматривается водослив с широким порогом. Удаление песка из приямков про­изводится периодически гидромеханическим способом при помощи элеватора или пес-кового насоса.

Расчет вертикальных песколовок производится на основании максимальных рас­четных расходов, скоростей протекания и времени протока. Длина пути протекания Н_р равна высоте проточной части от впуска жидкости внизу до уровня воды в песколовке, площадь живого сечения определяется сечением песколовки в горизонтальной плоско­сти. Скорости течения воды в вертикальных песколовках принимаются V = 0,02-0,05 м/с, время осаждения

t_o = 2,0-2,5 мин, в отдельных случаях до 3,0-3,5 мин.

 

 

Рис. 3. Схема вертикальной песколовки:

1 - подводящий трубопровод; 2 -приемное отделение; 3 - рабочая часть;

4 - во­дослив с широким порогом; 5 - приямок для накопления песка

 

Длина пути протекания (рис. 3):

(1.1)

где V_p - расчетная скорость течения воды, м/с;

t_o - расчетное время осаждения, с.

 

Горизонтальные размеры вертикальных песколовок определяютсяна основании уравнения расхода:

(1.2)

где ω - площадь живого сечения, песколовки, м²;

Q_p - расчетный расход, м³/c;

V_p - рас­четная скорость течения воды, м/с.

 

Резервуары-усреднители промывных вод предназначены для приема периодически поступающей воды от промывки фильтров с целью ее дальнейшего равномерного пере­качивания в трубопроводы перед смесителем без отстаивания.

Конструктивно резервуары промывных вод представляют собой прямоугольную в плане железобетонную емкость. Входная часть резервуаров выполняется в виде верти­кальной песколовки для обеспечения выделения песка, выносимого с промывной водой. Днище резервуаров промывных вод выполняется с уклоном к грязевому приямку. Отбор осадка из грязевого приямка осуществляется, периодически при помощи центробежных насосов или гидроэлеваторов. Для взмучивания осадка, скапливающегося на дне резер­вуара, предусматривается система гидросмыва, располагаемая по периметру емкости. Отбор для перекачки перед смесителем осуществляется с поверхности воды в резерву­аре при помощи гибкого рукава, закрепленного на поплавке.

Производительность насосов для оборота промывных вод рассчитывается исходя из условия равномерного их перекачивания в голову сооружений.

Объем промывной воды за фильтроцикл определяется по формуле:

 

(1.3)

 

где N - количество фильтров;

F - площадь фильтра, м²;

q - интенсивность промывки, л×с/м²;

t - длительность промывки, мин.

Производительность насоса для перекачивания промывной воды:

 

(1.4)

 

где W - объем промывной воды за фильтроцикл, м³;

Т_ф - длительность фильтроцикла, час.

 

 

Количество резервуаров промывных вод принимается не менее двух. Вместимость каждого определяется по графикам периодического поступления и равномерного отка­чивания технологических сбросов, но не менее объема от одной промывки фильтра про­должительностью 10 мин. При расчете объема резервуаров промывной воды необходи­мо также учитывать необходимый объем зоны накопления осадка.

Осветление промывных вод отстаиванием рекомендуется применять при односту­пенчатом фильтровании и обезжелезивании. Отстойники в этом случае выполняют так­же функции резервуара для обеспечения равномерного перекачивания осветленной во­ды в трубопроводы, перед смесителями. Общая продолжительность цикла повторного использования определяется по формуле:

 

Т = Т_ф/N (1.5)

 

где Т_ф - длительность фильтроникла, час;

N - количество фильтров.

Продолжительность цикла повторного использования может быть изменена при возможности последовательной промывки нескольких фильтров. В этом случае N - чис­ло промывок за фильтроцикл.

Цикл повторного использования промывной воды складывается из следующих опе­раций:

 

(1.6)

 

где Т- длительность цикла повторного использования промывной воды, час;

t_пр - дли­тельность промывки фильтра, час;

t_сб - длительность пробега промывной воды от филь­тра до отстойника, час;

t_осв - длительность осветления промывной воды, час;

t_пов - дли­тельность перекачки промывной воды на повторное, использование, час;

t_осд - длитель­ность перекачки осевшего осадка на дальнейшую обработку, час.

 

Длительность отстаивания промывных вод согласно рекомендациям “Пособия к СНиП* 2.04.02-84. «Проектирование сооружений для обезвоживания осадков станций очистки природных вод» принимается для станций реагентного осветления и обезжелезивания - 2 часа, для станций безреагентной обработки - 4 часа. При использованииполиакриламида дозой 0,03-0,04 % от массы твердого вещества в осадке длительность от­стаивания принимается 1 час.

Вместимость отстойника промывных вод следует принимать с учетом зоны накоп­ления осадка:

(1.7)

 

где W _отс - объем отстойника промывных вод, м³;

W_осв - объем зоны осаждения, прини­мается на 20% более объема воды от одной промывки фильтра, м³;

W_осд - объем зоны на­копления осадка, м³.

 

Объем, зоны накопления осадка рассчитывается по формуле:

 

(1.8)

 

где,

 

(1.9)

 

где С_исх - содержание взвешенных веществ в воде поступающей на фильтры, г/м³;

С_ф - содержание взвешенных веществ в фильтрате, г/м³;

Q_ф - производительность филь­тра, м³/час;

W_ф - объем воды на промывку фильтра, рассчитывается по формуле 1.3.

Приложение В

 

СПОСОБЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ

 

К искусственным методам обработки и удаления водопроводного осадка относятся механическое обезвоживание на вакуум-фильтрах, фильтр-прессах и центрифугах, кис­лотная обработка, сброс в городскую канализацию и совместная обработка с осадками канализационных станций.

Кондиционирование снижает остаточный заряд струк­турообразующих частиц, и качественно перераспределяют различные формы связи с твердым веществом, с переводом части колоидно-связанной воды в свободное состоя­ние. Кондиционирование может осуществляться с применением реагентов, флокулян­тов, методов замораживания-оттаивания, радиационнойобработки, магнитной обработки и электрокоагуляции.

Обработка реагентами является наиболее распространенным способом подготовки водопроводных осадков к механическому обезвоживанию. Использование минеральных коагулятов - сульфата железа, хлорида железа и сульфата алюминия - практически не улучшает водоотводящую способность водопроводных осадков, содержащих в своем составе оксид алюминия. Однако введение присадочных материалов с химическими ре­агентами позволяет улучшить подготовку осадков к обезвоживанию. В качестве приса­дочных материалов используют активированный уголь, диатомит, пыль электрофильтров. Среди реагентов особое место занимает известь, являющаяся одновременно реагентом и присадочным материалом. Добавление ч извести к осадкам в количестве 20-100% (в пересчете на СаО от массы сухого вещества осадка) значительно улучшает их фильтрующие свойства: удельное сопротивление с 1200-2000-1010 см/г. Количество добавляемой извести для снижения удельного сопро­тивления фильтрации зависит от состава и начального удельного сопротивления осадка.

Обработка флокулянтами. При добавлении флокулянтов анионного и катионного типа к водопроводному осадку происходит изменение первоначальной структуры осад­ка. При введении флокулянта особое требование предъявляется к до­зе и продолжительности перемешивания флокулянта с осадком. Обработка водопровод­ного осадка активированной кремниевой кислотой в количестве 0,06-1% (по отноше­нию к твердому веществу осадка) не способствует сгущению и улучшению фильтрую­щих свойств осадка. Удельное сопротивление фильтрации во всех случаях остается вы­соким (~ 1150-2200×10^-10 см/г). Добавление полиакриламида в количестве 0,05-1% также не приводит к снижению удельного сопротивлению осадка. Однако при медленном пе­ремешивании осадка с добавкой коагулянта продолжительность уплотнения осадка со­кращается ~ в 4 раза.

Кислотная обработка. Наиболее широкое применение получила кислотная обра­ботка водопроводною осадка серной кислотой. Регенерируемый коагулянт состоит в ос­новном из сернокислого алюминия, незначительного количества сульфата железа и других соединений.

Осадки, полученные в результате регенерации коагулянта, обладают более высокой водоотдачей, чем первичные осадки. Для их обезвоживания используют механические методы обработки с добавлением извести. Метод кислотной обработки водопроводных осадков обладает рядом существенных недостатков:

- добавление кислоты в осадок снижает рН до 2, при этом происходит повторное растворение в жидкой фазе металлов, органических веществ, и, таким образом, эти ве­щества поступают опять в процесс очистки воды в ходе рециркуляции коагулянта;

- в процессе кислотной обработки увеличивается объем регенерируемого коагулян­та, что требует изыскания дополнительных методов его обезвоживания;

- большой расход кислоты влечет за собой строительство кислотного хозяйства на водопроводной станции, что связано с дополнительными капитальными и эксплуатаци­онными затратами.

При регенерации коагулянтов изосадков водопроводных станций решается одно­временно проблема сокращения объема осадка, уменьшения коагулянта, расходуемого в процессе очистки воды. Методы регенерации коагулянтов основаны на растворении продуктов их гидролиза в кислотах, щелочах или других органических растворителях.

Обработка хлором. Регенерация осадка водопроводных станций обработкой его га­зообразным хлором технологически и экономически оправдана. Следует отметить, что пока метод не вышел за пределы лабораторных исследований и не проверен на крупномасштабных установках из-за своей высокой стоимости.

 

 

Приложение Г