Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Химическая и физико-химическая очистка сточных водСодержание книги
Похожие статьи вашей тематики
Поиск на нашем сайте
Физико-химическая очистка сточных вод является одним из основных методов их обезвреживания. Она может применяться как самостоятельно, так и в сочетании с другими методами. Актуальность физико-химической очистки сильно возросла в связи с повышением требований к качеству воды, сбрасываемой в водоемы. В результате получили развитие системы оборотного водоснабжения предприятий, предусматривающие минимальный сброс сточных вод. Преимуществами физико-химических методов являются высокая степень очистки воды и возможность извлечения из нее ценных компонентов. Однако, в связи с тем, что многие из этих методов достаточно дороги, необходимо правильно сочетать локальные и общие системы при разработке схем очистки воды на предприятиях. Большинство физико-химических методов требуют глубокой предварительной очистки сточных вод от взвешенных веществ, поэтому применяются совместно с другими методами – отстаиванием и фильтрацией.
Нейтрализация
Производственные сточные воды от многих технологических процессов содержат щелочи, кислоты и соли тяжелых металлов. Попадая в очистные сооружения или водоемы, такие стоки приводят к коррозии конструкционных материалов, нарушению биохимических процессов в биологических окислителях и водных объектах, осаждению тяжелых металлов. Для предупреждения подобных негативных явлений кислые и щелочные стоки подвергают нейтрализации. В соответствии с [1] нейтрализации подлежат сточные воды, величина рН которых ниже 6.5 или выше 8.5, перед отводом в канализацию населенного пункта или в водный объект. Реакция нейтрализации – это химическая реакция между веществом, имеющим свойства кислоты, и веществом, имеющим свойства основания. В результате реакции нейтрализации характерные свойства обоих соединений теряются. Наиболее типичная реакция в водных растворах происходит между гидратированными ионами водорода и гидроксид-ионами, содержащимися в кислотах и основаниях: Н+ + ОН– = Н2О. При этом концентрация каждого из ионов становится равной той, которая свойственна самой воде (10-7), т. е. активная реакция водной среды приближается к рН = 7. В производственных стоках наиболее часто встречаются серная, соляная, азотная, фосфорная, уксусная и плавиковая (фтороводородная) кислоты. Среди щелочных реагентов распространены гидроксиды калия, натрия, кальцинированная сода. В практике водоочистки применяются следующие способы нейтрализации: – взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод; – нейтрализация реагентами (растворами кислот и щелочей); – фильтрование кислот через нейтрализующие щелочные материалы (известь, известняк, доломит, магнезит, мрамор, мел); – нейтрализация за счет щелочного резерва городских сточных вод. Рекомендации по применению различных способов нейтрализации кислых стоков [3] представлены в табл. 4.1.
Таблица 4.1 Условия применения различных способов нейтрализации кислых стоков
Примечание: «+» – способ рекомендуется; «0» – применение способа допускается; «—» – применение способа не рекомендуется. Процессы реагентной нейтрализации производственных сточных вод осуществляются на соответствующих станциях. В состав станций нейтрализации входят песколовки, резервуары-усреднители, склады нейтрализующих реагентов, баки для приготовления рабочих растворов, смесители сточных вод с реагентами, камеры реакции (нейтрализаторы), отстойники для удаления осадка из нейтрализованных вод, осадкоуплотнители (перед механическим обезвоживанием образующихся осадков), сооружения для механического обезвоживания осадков, а при их отсутствии – шламовые площадки, места для складирования обезвоженных осадков, устройства контроля за процессом нейтрализации. Принципиальная схема станции нейтрализации показана на рис. 4.1.
Теоретический расход щелочного реагента на нейтрализацию кислоты и осаждение гидроокиси металла, г/л, определяется по формуле:
где С – концентрация кислоты или ионов металла в растворе, г/л; Щ – эквивалентная масса используемого щелочного реагента, г/г-экв.; К – эквивалентная масса кислоты или иона металла, г/г-экв. Если известна величина водородного показателя воды, то пересчет концентраций содержащихся в ней кислот и щелочей производится по следующим формулам:
– для кислых стоков:
где Ск – концентрация кислоты, г/л; К – эквивалентная масса кислоты, г-экв;
- для щелочных стоков:
где Сщ – концентрация щелочи, г/л; Щ – эквивалентная масса щелочи, г-экв. Теоретические расходы реагентов определяются на основании уравнений реакции нейтрализации. Значения теоретических расходов некоторых соединений, используемых в качестве реагентов, приведены в приложении 19. В соответствии с [1] для нейтрализации кислот применяют гидроокись кальция (гашеную известь) в виде 5 % по активной окиси кальция известкового молока или отходы щелочей (едкого натра или калия) в виде 5÷10 %-ных растворов. Для подкисления и нейтрализации щелочных сточных вод рекомендуется применять техническую серную кислоту. На практике дозу реагента для обработки сточных вод принимают на 10 % больше теоретической, полученной по расчету. Расход реагентов G, кг/сут, для нейтрализации находят по формуле:
где k 3 – коэффициент запаса расхода реагента по сравнению с теоретическим. Для известкового молока k 3 = 1.1, для известкового теста и сухой извести k 3 = 1.5; Qсут – расход сточных вод, м3/сут; а – теоретический расход реагента на нейтрализацию, кг/кг; Ск,щ – концентрация кислоты или щелочи в стоках, кг/м3; В – количество активной части в товарном продукте, %. Поскольку в кислых производственных стоках практически всегда присутствуют ионы металлов, дозу реагента следует определять с учетом выпадения в осадок солей и гидроксидов тяжелых металлов:
где bi – расход реагента на осаждение металлов, кг/кг; СМе – концентрация металлов в сточных водах, кг/м3. Количество сухого вещества осадка М, кг/м3, образующегося при нейтрализации 1 м3 сточной воды, содержащей свободную серную кислоту и соли тяжелых металлов, определяют по формуле [1]:
где А 1 – количество активного оксида кальция, необходимое для осаждения металлов, кг/м3; А 2 – количество активного оксида кальция, необходимого для нейтрализации свободной серной кислоты, кг/м3; А 3 – количество образующихся гидроксидов металлов, кг/м3; Е 1 – количество сульфата кальция, образующегося при осаждении металлов, кг/м3; Е 2 – количество сульфата кальция, образующегося при нейтрализации свободной кислоты, кг/м3. Если выполняется условие: Е 1 + Е 2 < 2, то третий член выражения (4.5) не учитывается, поскольку весь образующийся при нейтрализации сульфат кальция находится в растворенном виде. Объем осадка, %, образующегося при нейтрализации 1 м3 сточных вод, вычисляется по выражению:
где Wос – влажность удаляемого осадка, %[3].
Общий объем образующегося за сутки осадка, м3, составит:
Приготовление рабочих растворов хорошо растворимых в воде щелочных реагентов (гидроксидов натрия, калия, соды) не вызывает трудностей. Их приготавливают в баках с перемешиванием воздухом или различными механическими мешалками (см. п. 4.2). Растворимость гидроксида кальция в воде невелика, поэтому рабочий раствор представляет собой суспензию (известковое молоко), включающую как растворенный, так и нерастворенный реагент. Для известкового молока используют специальные аппараты для гашения извести, в которые на 1 т товарной извести подают 7÷10 м3 воды, желательно подогретой до 60÷70 ºС. Для очистки известкового молока от нерастворимых примесей при стабилизационной обработке воды применяют вертикальные отстойники или гидроциклоны. Вертикальные отстойники рассчитываются исходя из скорости восходящего потока 2 мм/с. При очистке известкового молока на гидроциклонах необходимо обеспечивать двукратный его пропуск через гидроциклоны. Известковое молоко из известегасительных аппаратов после очистки направляется в баки с непрерывным гидравлическим перемешиванием (с помощью насосов) или механическими мешалками. Количество баков – не менее двух. При гидравлическом перемешивании восходящая скорость движения молока в баке должна составлять не менее 5 мм/с. В баках с лопастными мешалками частота вращения вала мешалки принимается равной не менее 40 об/мин. Для перемешивания допускается применять сжатый воздух при интенсивности подачи 8÷10 л/(с · м2). Баки должны изготавливаться из коррозионно-стойких материалов, иметь конические днища с наклоном 45° к горизонту и трубопроводы для сброса осадка диаметром не менее 100 мм. Объем каждого из растворных баков Vб, м3,определяется по выражению:
где N – количество баков; n – число заготовок известкового молока в сутки; ССа = 5 % – концентрация известкового молока по активному СаО. Число заготовок известкового молока зависит от расхода реагента и продолжительности работы станции нейтрализации. Обычно, это значение находится в пределах от 2 до 4. Трубопроводы при напорной подаче очищенного известкового молока должны иметь диаметр не менее 25 мм, неочищенного – не менее 50 мм, при самотечной подаче – не менее 50 мм. Скорость движения в трубопроводах известкового молока должна составлять не менее 0.8 м/с. Повороты на трубопроводах известкового молока следует предусматривать с радиусом не менее 5 · d, где d – диаметр трубопровода. Напорные трубопроводы проектируются с уклоном к насосу не менее 0.02, самотечные трубопроводы должны иметь уклон к выпуску не менее 0.03. Насосы для подачи известкового молока и дозирующие устройства должны быть приспособлены для работы с суспензиями. Часовой расход известкового молока:
где Т – продолжительность работы станции в течение суток, ч/сут. В дальнейшем оборудование станции нейтрализации должно рассчитываться на суммарный расход сточных вод Qp и известкового раствора qиз:
Смешение реагентов с водой рекомендуется осуществлять в смесителях гидравлического типа (вихревых, перегородчатых). При обосновании допускается применение смесителей механического типа. Количество смесителей должно быть не менее двух. Из смесителей сточные воды подаются в камеру реакции (нейтрализатор), в которой должно осуществляться непрерывное перемешивание воды механическими мешалками с частотой вращения не менее 40 об/мин. Продолжительность контакта сточных вод и реагента составляет 5 минут для кислых и щелочных вод и не менее 30 минут для кислых вод, содержащих ионы тяжелых и цветных металлов. При интенсивном перемешивании воды в камере реакции (при частоте вращения мешалки порядка 150 об/мин) время контакта может быть снижено до 15 минут. При расходах сточных вод до 50 м3/ч можно использовать камеры реакции периодического действия, число которых должно быть не менее двух. При бóльших расходах следует применять камеры непрерывного действия [7]. Для извлечения выпадающих в осадок соединений рекомендуется использование отстойников различных типов, в отдельных случаях допускается использование флотационных установок. Отстойники рассчитываются на продолжительность отстаивания не менее 2 ч при доведении рН обрабатываемой воды до величины 7.5÷8.5. Продолжительность отстаивания можно уменьшить введением в сточную воду перед отстаиванием флокулянтов (например, полиакриламида) в виде 0.1 %-го водного раствора. Доза флокулянта обычно находится в пределах 1÷5 мг/л и определяется экспериментально в зависимости от температуры и рН воды, интенсивности перемешивания и других факторов. Выделенный в отстойниках или флотаторах осадок подлежит обезвоживанию на шламовых площадках, оборудованных дренажем или на установках механического обезвоживания. Площадки обычно размещают в закрытых помещениях, оборудованных устройствами для погрузки осадка в автотранспорт. Нагрузка на площадки по осадку (шламу) qшл составляет 10÷15 м3/(м2 · год). Суммарная площадь шламовых площадок, м2:
Для механического обезвоживания осадков используются вакуум-фильтры, фильтр-прессы или центрифуги. Предварительно осадки следует направлять в осадкоуплотнители, время пребывания осадков в которых составляет 6 ч. Обезвоживание осадков на вакуум-фильтрах рекомендуется производить при количестве сухого вещества в осадке не менее 25 кг/м3. При расчете вакуум-фильтров нагрузку на фильтр принимают в пределах 15÷25 кг/(м2 · ч), частоту вращения – 0.4 об/мин, поддерживаемый вакуум – 50÷80 кПа. Применение фильтров, загруженных кусковым мелом, доломитом, известняком и пр. возможно при соблюдении следующих условий: 1) количество серной кислоты в стоках не должно превышать 1.5 мг/л, поскольку при большей концентрации количество образующегося сульфата кальция превысит предел его растворимости (2 мг/л) и он начнет выпадать в осадок, который, покрывая поверхность загрузки, затрудняет доступ к ней кислоты, в результате чего реакция нейтрализации прекращается. Исключение составляет загрузка из карбоната магния (магнезита), поскольку растворимость сульфата магния в воде весьма велика (355 г/л); 2) нейтрализуемые стоки не должны содержать растворенных солей металлов, так как при рН > 7 они будут выпадать в осадок в виде труднорастворимых соединений, засоряющих фильтр; 3) для непрерывно действующих фильтров начальная крупность загрузки должна составлять 3÷8 см. Вода фильтруется снизу вверх со скоростью не более 5 м/ч, продолжительность контакта воды с загрузкой – не менее 10 минут. При нейтрализации сточных вод, содержащих серную кислоту, на вертикальных фильтрах с доломитовой загрузкой (СаСО3 · MgCO3) высоту слоя загрузочного материала, м, можно определять по эмпирической формуле С.А. Вознесенского:
где d – диаметр зерен загрузочного материала, мм; Ск – концентрация кислоты, г-экв/л; если концентрация серной кислоты выражена в г/л, то для перевода в г-экв/л ее следует умножить на коэффициент 0.0204; v = 4÷8 м/ч – скорость фильтрации; К – эмпирический коэффициент, зависящий от сорта доломита; для подмосковного доломита равен 0.62, для уральского 1.31. Суточный расход реагента, т/сут., определяют по формуле:
где т – коэффициент, характеризующий стехиометрическое соотношение; (для подмосковного доломита равен 0.94); Ск – концентрация кислоты в стоке. Поскольку 100 %-ное использование активной части загрузочного материала фильтра практически невозможно, фактический расход материала принимают в полтора раза бóльшим: Gф = 1.5 · G. Продолжительность работы фильтра до перезагрузки, сут:
где F = Q / v – площадь фильтрации, м2; ρ – плотность загрузочного нейтрализующего материала, т/м3, равная 2.8 для доломита, известняка и мрамора, 3.0 для магнезита и 2.7 для мела. Нейтрализация сточных вод, содержащих щелочи, может осуществляться кислыми отходящими газами (СО2, SO2, NO2, N2O3 и др.). Достоинством данного метода является то, что наряду с обработкой стоков происходит эффективная очистка газовых выбросов от вредных компонентов. Процесс нейтрализации может осуществляться в реакторах с мешалками, а также в скрубберах различного типа (полых, насадочных, тарельчатых и т. д.).
Коагуляция и флокуляция
В процессе механической очистки из сточных вод достаточно легко удаляются частицы размером 10 мкм и более. Мелкодисперсные и коллоидные частицы в результате механической очистки практически не удаляются. Для очистки таких стоков применяют методы коагуляции и флокуляции, приводящие к нарушению агрегативной устойчивости коллоидных и мелкодисперсных систем. В общем случае коагуляция – это физико-химический процесс агломерации коллоидных и мелкодисперсных частиц при их тепловом движении, перемешивании или направленном перемещении в силовом поле. В результате коагуляции образуются более крупные вторичные частицы. В практике очистки сточных вод основным процессом коагуляционной обработки является взаимодействие находящихся в воде примесей с агрегатами, образующимися при введении в воду коагулянтов (преимущественно солей алюминия и железа). В результате реакции гидролиза образуются малорастворимые в воде гидроксиды, которые сорбируют на развитой хлопьевидной поверхности взвешенные, мелкодисперсные и коллоидные примеси. В дальнейшем образовавшиеся укрупненные частицы удаляются из воды при помощи методов отстаивания, фильтрования или флотации.
Флокуляцией называют процесс агрегации дисперсных частиц под действием высокомолекулярных соединений, называемых флокулянтами. Флокулянты используют для расширения оптимальных диапазонов коагуляции по рН и температуре, а также для повышения плотности и прочности образующихся хлопьев и снижения расхода коагулянтов. В результате повышается надежность работы и пропускная способность очистных сооружений. Количество коагулянтов и флокулянтов, необходимых для очистки сточных вод, зависит от вида реагентов, расхода, состава и требуемой степени очистки стоков и определяется экспериментально. Процесс очистки воды данными методами включает следующие технологические операции: приготовление водных растворов коагулянтов и флокулянтов, дозирование и смешение их со всем объемом обрабатываемой воды, хлопьеобразование, выделение хлопьев из сточной воды. Коагулянты используются в виде 1÷10 % растворов, а флокулянты – в виде 0.1÷1 % растворов. Растворы коагулянтов готовят в специальных баках, оборудованных перемешивающими устройствами (рис. 4.2). Количество растворных баков зависит от объема разовой поставки, способов доставки и разгрузки коагулянта, его вида, а также времени его растворения и должно быть не менее трех. Количество расходных баков должно быть не менее двух. Внутренняя поверхность баков должна быть защищена кислотостойкими материалами. Для смешивания сточных вод с растворами коагулянтами используют дырчатые, перегородчатые и вертикальные смесители. Смешение может осуществляться и непосредственно в трубопроводе. В этом случае для снижения высоты положения дозирующих устройств применяют различные дроссельные устройства – трубы Вентури, диафрагмы, дроссельные шайбы, эжекторы и т. д. Продолжительность пребывания сточных вод в смесителях – 1÷2 мин. При использовании в качестве коагулянта железного купороса (сульфата железа II) следует применять аэрируемые смесители, обеспечивающие перевод двухвалентного гидроксида железа в трехвалентный. Из смесителей обработанная коагулянтами вода поступает в камеры хлопьеобразования. Интенсивность перемешивания должна быть оптимальной, поскольку при малой интенсивности реагенты распределяются неравномерно и образуются непрочные хлопья, а при чрезмерной интенсивности образующиеся хлопья разрушаются и измельчаются. Интенсивность перемешивания можно оценить по величине градиента скорости, с-1:
где Р – мощность, расходуемая на перемешивание, Вт; V – объем воды в смесителе, м3; m - динамическая вязкость воды, Па · с. Оптимальное значение G при использовании сульфата алюминия находится в пределах от 150 до 300 с-1; при использовании более эффективных коагулянтов и флокулянтов градиент скорости может достигать 1000 с-1 (обычно 300÷500). Чтобы хлопья коагулянтов не разрушались в коммуникациях, камеры хлопьеобразования рекомендуется изготавливать примыкающими к сооружениям для осветления воды или встроенными в них. По конструкции камеры хлопьеобразования делятся на водоворотные, перегородчатые, вихревые, механические и барботажные. Водоворотная камера (рис. 4.3) представляет собой цилиндрический железобетонный или металлический резервуар высотой Н от 3.5 до 4.5 м. В верхнюю часть резервуара по трубопроводу, снабженному на конце соплами, подается вода. Сопла располагаются на расстоянии 0.2 d от стенок камеры (d – диаметр камеры хлопьеобразования) и на глубине 0.5 м от поверхности воды. Скорость истечения из сопел составляет 2÷3 м/с.
На выходе из камеры хлопьеобразования устанавливается металлическая или деревянная успокоительная решетка с размером ячейки 0.5×0.5 м высотой 0.8 м. Время пребывания воды в водоворотной камере принимается равным 15÷20 минут. Площадь поперечного сечения встроенной водоворотной камеры хлопьеобразования определяют по выражению:
где Т – продолжительность пребывания воды в камере, мин.; Н – высота камеры, м; N – расчетное количество отстойников на станции водоочистки. Перегородчатые камеры (рис. 4.4) хлопьеобразования представляют собой прямоугольные в плане железобетонные резервуары с железобетонными или деревянными перегородками.
По направлению движения воды между перегородками эти камеры подразделяют на устройства с горизонтальным и вертикальным движением воды. Перегородчатые камеры хлопьеобразования обычно используют в комплексе с горизонтальными отстойниками, устанавливая их в начале сооружений. Камеры конструируются с расчетом возможности изменения времени пребывания в них воды. Это достигается за счет отключения части коридоров при помощи шиберных заслонок. Для выпуска осадка дно перегородчатых камер хлопьеобразования выполняют с уклоном 0.02÷0.03. Продолжительность пребывания воды в камерах составляет 20÷30 минут. При расчете перегородчатых камер среднюю высоту их принимают равной 2÷3 м. Объем камеры Vк, м3, и площадь зеркала F, м2, определяют по выражениям:
где Н – средняя высота уровня воды в камере, м; Т – расчетное время пребывания воды в камере, ч. Для наиболее распространенных камер с горизонтальной циркуляцией воды среднюю ширину коридоров b, м, вычисляют по формуле:
где v – скорость движения воды в коридорах, м/с; Qp – расчетный расход сточных вод, м3/ч. Наименьшая ширина коридоров принимается равной 0.7 м. Скорость потока воды в коридорах должна убывать с 0.2÷0.3 м/с в начале до 0.05÷0.1 м/с в конце сооружения за счет увеличения расстояния между перегородками. Число поворотов потока п в камерах обычно составляет 8÷10. Потери напора при движении воды между перегородками h, м:
Конструкция вихревых (вертикальных) камер хлопьеобразования близка к конструкции одноименных смесителей (см. главу 2.2). Они могут иметь как круглую, так и прямоугольную в плане форму. В последнем случае вихревые камеры непосредственно примыкают к горизонтальным отстойникам. Осветляемая вода с коагулянтом подается в основание конической части камеры. Угол между наклонными стенками равен 50÷70º. Скорость воды на входе в аппарат составляет 0.7÷1.2 м/с, скорость восходящего потока на выходе – 4÷5 мм/с. Отвод воды из верхней части камеры осуществляется при помощи сборных лотков или перфорированных труб. Продолжительность пребывания воды в вихревых камерах 6÷10 мин, в камерах, встроенных в отстойник, – не менее 20 мин. Механические камеры хлопьеобразования представляют собой прямоугольные железобетонные резервуары, оборудованные 2÷5 парами мешалок. Наибольшее распространение получили камеры хлопьеобразования с мешалками, вращающимися вокруг горизонтальных осей. Расчетная скорость движения воды в камерах – 0.2÷0.5 м/с, время пребывания сточных вод – 30÷60 минут. Окружная скорость лопастных мешалок составляет 0.4÷0.55 м/с. Камеры данного типа часто совмещают с горизонтальными отстойниками, разделяя их дырчатой вертикальной перегородкой. Объем и площадь зеркала камеры вычисляют по формулам (4.16). Длина камеры Lк, м:
где α – коэффициент, равный 1.0÷1.5; п – количество осей с мешалками. Ширина камеры В, м:
Скорость горизонтального движения воды, м/с:
Перемешивание в барботажных камерах хлопьеобразования осуществляется продувкой сжатого воздуха через воду. На дно таких камер укладываются перфорированные трубы или пористые плиты. Расстояние между осями труб – 0.9÷1.5 м, диаметр отверстий – 1.8 мм, расстояние между ними – 75÷150 мм. Барботажные трубы обычно располагают на глубине 2÷3.6 м от поверхности воды. Максимально допустимая глубина воды в камере – 4.5 м. Расход воздуха составляет около 0.15 м3 на 1 м2 площади зеркала камеры в час. Наилучшие условия для хлопьеобразования обеспечиваются при градиенте скорости G = 50÷60 с-1. Величина градиента определяется по формулам:
где т – число перегородок; v 1 и v 2 – скорости движения воды в коридоре и на повороте, м/с; Q – расход воды, м3/с; V – объем камеры, м3; m – динамическая вязкость воды, Па · с; r – плотность воды, м3. При очистке сточных вод флотационными методами продолжительность пребывания воды в камерах хлопьеобразования составляет: для коагулянтов – 3÷5, для флокулянтов – 10÷20 минут.
При концентрации в сточных водах взвешенных веществ, способных к агрегации, до 2.5 г/л используют осветлители со взвешенным слоем осадка. В аппаратах данного типа последовательно осуществляются три основных процесса: смешение реагентов с водой, коагуляция и осветление сточных вод. В основе работы осветлителей со взвешенным слоем осадка лежит явление контактной коагуляции, протекающей на поверхности сорбента – хлопьев гидроксида. Восходящий поток осветляемой воды пропускается в аппарате через слой ранее выпавшего шлама (осадка). При этом скорость восходящего потока регулируется таким образом, чтобы частицы шлама не выносились из зоны выделившегося осадка. Коллоидные и взвешенные примеси, содержащиеся очищаемой в воде, под действием молекулярных сил прилипают к поверхности хлопьев гидроксидов или к ранее осевшим на них частицам. Для повышения эффективности осветления сточная вода, смешанная с коагулянтами, предварительно проходит через воздухоотделитель, в котором она освобождается от пузырьков воздуха. Осветлители рекомендуется применять на станциях водоочистки производительностью более 5000 м3 в сутки для очистки сточных вод с содержанием взвешенных веществ до 2500 мг/л. Осветлители могут иметь круглую форму в плане (диаметром не более 14 м) или прямоугольную (площадью не более 150 м2). На рис. 4.5 показано устройство осветлителей со взвешенным слоем осадка диффузорного типа с поддонным осадкоуплотнителем, которые используются на станциях водоочистки производительностью 5000 м3/ч и более. Площадь сечения осветлителей с поддонным осадкоуплотнителем вычисляется по формуле:
где Fосв – площадь зоны осветления, м2; Fшо – суммарная площадь сечения труб для отвода осадка, м2; k – коэффициент распределения воды между зоной осветления и осадкоуплотнителем (см. табл. 4.2); vосв – скорость восходящего потока воды в осветлителе, м/с (см. табл. 4.2); vшо = 0.04÷0.06 м/с – скорость движения воды с осадком в осадкоотводящих трубах. На станциях осветления и обесцвечивания воды производительностью 50÷100 тыс. м3/сут используются осветлители коридорного типа с вертикальными осадкоуплотнителями (рис. 4.6). Площадь сечения данных осветлителей рассчитывают по формуле:
где Fотд – площадь зоны отделения осадка, м2; a - коэффициент снижения скорости восходящего потока в зоне отделения осадка, равный 0.9.
Таблица 4.2 Скорость восходящего потока и коэффициенты распределения воды в осветлителях
* Скорости, приведенные в таблице, следует выбирать при использовании в качестве коагулянта сульфата алюминия. При обработке воды хлоридом или сульфатом железа (III) скорости восходящего потока следует увеличивать на 10 % по сравнению с табличными.
При проектировании осветлителей высоту взвешенного слоя осадка принимают равной 2.5 м. Нижняя кромка осадкоприемных окон или осадкоотводящих труб должна располагаться не менее чем на 1÷1.5 м выше наклонных стенок аппарата. Угол между наклонными стенками – 50÷70º, высота зоны осветления 1.5÷2.0 м. Вода в осветлители подается через дырчатые каналы и трубы или через погружные трубы. Скорость движения воды при входе в перфорированные каналы и трубы принимается равной 0.5÷0.6 м/с, скорость истечения из отверстий в них – 1.5÷2 м/с. Отверстия направляются вниз под углом 45º или горизонтально. Диаметр отверстий 15÷25 мм, расстояние между ними – не более 500 мм. Расстояние между распределительными трубами – 3 м. Скорость движения воды в осадкоприемных окнах составляет 10÷15 мм/с. Осадкоотводящие трубы и осадкоприемные окна должны оборудоваться ограждающими козырьками. Сбор осветленной воды в аппаратах осуществляют при помощи желобов с треугольными водосливами или с затопленными
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-04-23; просмотров: 765; 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 - 3.15.12.133 (0.013 с.) |