Усреднители концентраций и расходов сточных вод



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Усреднители концентраций и расходов сточных вод



 

При выборе способов и технологического оборудования для очистки сточных вод от примесей необходимо учитывать, что заданная эффективность и надежность работы любых устройств обеспечивается только в определенном диапазоне концентраций загрязняющих веществ и расхода сточных вод. Резкие колебания количества примесей и объема стоков затрудняют их очистку, приводят к тому, что требуемая степень очистки не достигается.

Например, поступление бытовых сточных вод на очистные сооружения неравномерно в течение суток и имеет ярко выраженные пики в утренние и вечерние часы. Большинство промышленных предприятий характеризуется постоянством расхода и состава сточных вод, однако некоторые технологические процессы могут вызывать изменения в количестве и составе стоков, связанные с завершением рабочих циклов (сброс технологических растворов гальванических и термообрабатывающих цехов, отвод побочных продуктов реакций в химическом производстве и т. п.).

Резко возрастает количество поверхностных стоков в период интенсивных осадков и таяния снегов. В последнем случае существенно изменяется и их состав.

Для обеспечения нормальной эксплуатации очистных сооружений в подобных случаях необходимо усреднение концентрации примесей или расхода сточных вод, а иногда и обоих показателей одновременно. С этой целью на входе в очистные сооружения устанавливают специальные аппараты – усреднители, выбор и расчет которых определяется характеристиками залповых выбросов.

По характеру движения воды через данные аппараты их подразделяют на контактные (периодического действия) и проточные (непрерывного действия). Усреднители первого типа применяют при небольших расходах сточных вод, второго – при средних и значительных расходах. В практике водоочистки наиболее распространены проточные аппараты, которые выполняются в виде многокоридорных резервуаров или резервуаров с перемешивающими устройствами.

Многокоридорные (многоканальные) усреднители с заданным распределением сточных вод по каналам применяют для выравнивания концентраций залповых сбросов сточных вод с содержанием взвешенных веществ гидравлической крупностью до 5 мм/с при концентрации до 500 мг/л. Усреднители с перемешиванием воды барботажного типа применяют для усреднения состава сточных вод с содержанием взвешенных веществ до 500 мг/л гидравлической крупностью до 10 мм/с при любом режиме их поступления, с механическим перемешиванием – для усреднения состава сточных вод с содержанием взвешенных веществ свыше 500 мг/л при любом режиме их поступления.

Многокоридорные усреднители (рис. 2.1) представляют собой емкости из железобетона прямоугольной или круглой формы в плане, разделенные перегородками на 8÷10 коридоров. Усреднение концентраций в них достигается за счет разделения поступающего в аппарат потока на ряд струй, протекающих по коридорам разной длины. В результате в сборном лотке смешиваются струи воды с различной концентрацией примесей, поступившие в аппарат в различное время. Основные характеристики некоторых усреднителей коридорного типа представлены в приложении 1.

 

 
 

б)
а)

 

 


Рис. 2.1. Многокоридорные усреднители:

а) прямоугольный: 1 – водоподающий канал; 2 – распределительный лоток;

3 – глухая диагональная перегородка; 4 – сборные лотки; 5 – продольные вертикальные

перегородки; 6 – водоотводящий канал;

б) круглый: 1 – водоподающий канал; 2 – распределительный лоток; 3 – глухая радиальная перегородка; 4 – сборный лоток

 

В усреднителях с перемешивающими устройствами выравнивание концентрации примесей в воде достигается за счет ее интенсивного перемешивания, которое может создаваться барботированием воды воздухом, специальными мешалками или циркуляцией воды насосами.

На рис. 2.2 показано устройство усреднителя концентрации и расхода барботажного типа, в котором вода перемешивается сжатым воздухом. Аппарат оборудован сборным устройством, обеспечивающим автоматическое усреднение расхода.

Для обеспечения равномерного распределения жидкости и воздуха вдоль усреднителя рекомендуется принимать длину секции не более 24 м, а ширину – не более 6 м. Глубина слоя воды в сооружении по конструктивным соображениям принимается в пределах от 3 до 6 м.

Воздух подается через перфорированные трубы, уложенные горизонтально на высоте 6÷10 см от дна. Диаметр отверстий 3 мм, шаг перфорации 8÷16 см. Интенсивность барботирования составляет 6 м3/ч на 1 погонный метр для барботеров, расположенных у стен сооружения и 12 м3/ч на 1 м. Для предотвращения выпадения взвешенных веществ в осадок интенсивность барботирования увеличивается в 2 раза.

 

 

 
 

 


Рис. 2.2. Усреднитель с перемешивающим устройством

1 – подающие лотки; 2 – впускные отверстия; 3 – резервуар усреднителя; 4 – барботер;

5 – выпускное устройство; 6 – выпускная камера

 

Расстояние между барботерами принимается равным (2÷3)Н, а между барботером и стенкой усреднителя (1÷1.5)Н, где Н – глубина погружения барботера.

Методика расчета усреднителей заключается в определении их объема, который зависит от значения коэффициента усреднения (коэффициента подавления):

 

, (2.1)

где Cmax – максимальная концентрация загрязнений в залповом сбросе;

Сср – средняя концентрация загрязнений в стоке;

Сдоп – допустимая концентрация загрязнений в стоке по условиям работы последующих очистных сооружений.

Объем усреднителей с перемешивающими устройствами (м3) при залповом сбросе определяют по формулам:

– при ky < 5 (2.2)
– при ky ≥ 5, (2.3)

где Q – расход сточных вод, м3/ч;

tзпродолжительность залпового сброса, ч.

Объем усреднителей с перемешивающими устройствами при циклических колебаниях концентрации примесей определяют по формулам:

 

– при ky < 5 (2.4)
– при ky ≥ 5, (2.5)

где tцпериод цикла колебаний.

Объем многокоридорных усреднителей (м3) при залповых сбросах высококонцентрированных сточных вод рассчитывают по формуле:

 

. (2.6)

 

Для повышения эффективности смешения и устранения осаждения взвешенных частиц коридорные усреднители также часто снабжают барботажными устройствами, осуществляя при этом дополнительное принудительное перемешивание.

Скорость горизонтального движения воды в усреднителях с перемешивающими устройствами составляет не более 2.5 мм/с [12, 18].

Для выравнивания расходов сточных вод, поступающих на очистные сооружения, применяют специальные регулирующие резервуары – усреднители расхода. Конструкцию таких резервуаров принимают аналогичной конструкции первичных отстойников с устройствами для удаления осадка.

Объем регулирующей емкости Vp3)для усреднения расхода определяется из следующих соотношений:

 

(2.7)
, (2.8)

где kp – коэффициент неравномерности расхода после регулирования;

kmaxмаксимальный коэффициент часовой неравномерности водоотведения;

Qсрсреднечасовой расход сточных вод, поступающих на очистку;

τрпродолжительность усреднения расхода, ч.

Зависимость между γр и τр можно принимать по таблице 2.1 [1]:

 

Таблица 2.1

γр 0,95 0,9 0,85 0,8 0,75 0,67 0,65
τр 0,24 0,5 0,9 1,5 2,15 3,3 4,4

 

Регулирующие резервуары размещают после решеток и песколовок с подачей в них сточных вод через разделительную камеру, отделяющую расход, превышающий усредненный.

 

 

Смесители

 

В технологии очистки сточных вод широко распространены различные аппараты смешения. Смесительные устройства предназначены для быстрого и равномерного распределения реагентов в обрабатываемой воде, что необходимо для скорейшего протекания реакций и более полного использования реагентов.

Конструкции смесителей весьма разнообразны, однако общим признаком любого из данных аппаратов является создание условий для значительной турбулизации потока жидкости в нем. Для обеспечения необходимой турбулизации скорость движения жидкости в наиболее узком сечении аппарата должна быть не менее 1 м/с.

При проектировании смесителей продолжительность смешения реагентов с водой принимают равной 1÷2 мин. при мокром и не более 3 мин. при сухом дозировании реагентов.

По конструктивным особенностям смесители можно разделить на следующие виды:

1) лотковые: ершовые, дырчатые, перегородчатые и типа «лоток Паршаля»;

2) вертикальные (вихревые);

3) механические.

Лотковые смесители представляют собой открытые каналы (лотки), поперечное сечение которых перекрыто перегородками. При огибании потоком перегородок или при прохождении его через отверстия в перегородках происходит интенсивное перемешивание воды.

 
 

 

 


Рис. 2.3. Ершовый смеситель:

1 – проточный лоток;

2 – ершовые перегородки

Ершовый смеситель (рис. 2.3) представляет собой железобетонный лоток с ершовыми перегородками. Данные устройства применяются при расходах сточных вод от 12 до 1400 м3/сут. [4].

Дырчатый смеситель (рис. 2.4) представляет собой железобетонный лоток с тремя вертикальными перегородками, установленными перпендикулярно к направлению движения воды. В перегородках имеются отверстия, расположенные в несколько рядов. Суммарная площадь отверстий в каждой перегородке не должна превышать 30 % ее рабочей площади. Расстояние между центрами отверстий по вертикали и горизонтали составляет от 1.5 до 2.5 их диаметров. С целью исключения возможности насыщения воды пузырьками воздуха предусматривают затопление верхних радов отверстий на глубину h = 0.10÷0.15 м. Скорость движения воды в отверстиях принимается не менее 1 м/с.

При расчете дырчатых смесителей количество вертикальных перегородок обычно принимают равным трем, расстояние между ними – не менее ширины лотка, диаметр отверстий – от 20 до 100 мм [9].

Число отверстий в перегородке определяют по формуле:

 

, (2.9)

где Qpрасчетный расход сточных вод, м3/с;

voскорость движения воды в отверстиях, м/с;

d – диаметр отверстий, м.

Потеря напора при прохождении воды через перегородки определяется по формуле:

 

, (2.10)

где μ – коэффициент расхода, зависящий от отношения диаметра отверстия к толщине перегородки δ и принимаемый в пределах от 0.65 при d/δ = 2 до 0.75 при d/δ = 1.

 

 
 

 

 


Задаваясь глубиной потока воды в конце смесителя (обычно 0.4÷0.5 м), определяют уровни воды в начале смесителя и между перегородками.

Перегородчатый смеситель с разделением потока по ширине (рис. 2.5) имеет три перегородки. В первой и третьей проходы располагаются в центре, в средней – два боковых прохода у стенок лотка. Для предупреждения засасывания воздуха в воду верхние кромки проходов должны быть затоплены на глубину 0.10÷0.15 м.

Вертикальный (вихревой) смеситель (рис. 2.6) представляет собой круглый или квадратный в плане резервуар с конической или пирамидальной нижней частью. Центральный угол между наклонными стенками составляет 30÷40º. Перемешивание в аппаратах такого типа происходит в конической части в результате разницы скоростей движения воды у стенок и вдоль оси смесителя. Интенсификации процесса способствует то, что скорости восходящего потока воды в конической части непрерывно меняются вследствие изменения площади проходного сечения. Для лучшего смешения воды с реагентами в конической части вертикального смесителя часто устанавливают дополнительные тарелки с отверстиями.

 

 
 
Рис. 2.5. Перегородчатый смеситель: 1 – подача реагента; 2 – подача воды; 3 – перелив; 4 – перегородки

 

 

 
       
   
 
 
Рис. 2.6. Смеситель типа «лоток Паршаля»: 1 – подача реагента; 2 – лоток.

 

 


При расходах сточных вод свыше 1400 и до 280000 м3/сут. применяют смесители типа «лоток Паршаля» (рис. 2.6). Этот смеситель состоит из подводящего раструба, горловины и отводящего раструба. Боковые стенки горловины строго вертикальны, а дно имеет уклон в сторону движения воды. В результате сужения сечения и резкого изменения уклона дна в отводящем раструбе образуется падающий поток, в котором происходит интенсивное перемешивание воды с реагентами. Основные размеры и потери напора в смесителях этого типа приведены в приложении 2.

 
 

 


Вихревые смесители (рис. 2.7) проектируются на время пребывания воды в них в течение 1.5÷2 мин. Площадь сечения смесителя рассчитывают, принимая скорость восходящего потока воды на уровне сборного устройства равной 25 мм/с. Систему сборных труб или лотков рассчитывают по скорости движения воды в них 0.6 м/с. Скорость выхода воды из подводящего трубопровода в нижнюю часть смесителя принимают в пределах 1÷1.2 м/с.

Механические смесители применяют в тех случаях, когда по условиям высотного расположения и компоновки отдельных сооружений станции водоочистки нельзя обеспечить перепад уровней воды, требуемый для смесителей гидравлического (лоткового) типа. На рис. 2.8 показано устройство механического смесителя пропеллерного типа.

Объем камеры Vc, м3, изображенного на рис 2.8 смесителя принимается равным объему воды, поступающей на очистку в течение 1÷2 мин. При этом количество прокачиваемой пропеллером воды Qn, м3/с,определяют по формуле:

 

, (2.12)

где z – число оборотов воды в смесителе за 1 мин (принимают обычно равным 5÷10).

Диаметр центральной трубы смесителя d, м, находят, принимая скорость движения воды в ней v = 1.5÷2.0 м/с:

. (2.13)

 

 
 

 

 


Иногда смешение реагентов с водой осуществляют непосредственно в трубопроводе. При этом длина участка трубы, на котором происходит смешение, должна быть не менее 50 ее диаметров.

Для подачи реагентов в трубопроводы используют трубки Вентури, эжекторы, дроссельные шайбы и другие устройства.

 



Последнее изменение этой страницы: 2016-04-23; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.236.50.201 (0.043 с.)