Расчёт и проектирование осветлителей.

При расчёте осветлителей учитывается 2 режима работы:

1. минимальная мутность при минимальном расходе

2. максимальная мутность при максимальном расходе

Определяющий расчётный параметр – скорость восходящего потока воды в зоне осветления, которая определяется на основании технологических исследований

Коэффициент распределения воды между зоной осветления

и отделения осадка K.

 

Мутность мг/л		W, мм/с зимний	летний
50-100	0,9 0,8	0,5 0,6	0,7 0,8
101-400	0,8 0,7	0,6 0,8	0,8 1,0
401-1000	0,7 0,65	0,8 1,0	1,0 1,1
1001-1500	0,64 0,6	1,0 1,2	1,1 1,2

 

Площадь зоны осаждения

Площадь зоны отделения и уплотнения осадка

При встраивании в зонах осветления, отделения и уплотнения осадка тонкослойных модулей площадь зоны осветления определяется по удельным нагрузкам, отнесённым к площади зеркала воды, занятой тонкослойными блоками.

 

Для мутных вод удельная нагрузка - 4,6 5,5

Для вод средней мутности 3,6 4,5

Для маломутных и цветных _­+ коагулянт 3 3,5

Высота взвешенного слоя H=2 2,5 м

см на 1 м высоты слоя

м

Осадкоприёмные окна рассчитывают по скорость движения воды с осадком.

Осадкоотводящие трубы

Распределение обрабатываемой воды по площади производят перфорированными трубами.

м/с

м/с

мм

и определяют исходя из расхода и

м под углом 45 градусов.

Объём зоны накопления и уплотнения осадка

 

 

- число осветлителей

- период между сбросами осадка, ( = 2-3 часа);

- расход часовой

- концентрация твёрдой фазы осадка

Вывод осадка – перфорированными трубами, мм;

Диаметр отверстий мм, шаг- м; м/с,в конце трубы м/с

Расстояние между трубами 3 м; время удаления осадка мин

Вывод очищенной воды по трубам ; м/с

Диаметр отверстий мм; скорость движения воды в них м/с;

 

Осветлители со взвешенным осадком применяют при реагентном методе очистки воды на ОС при Q>3 тыс. для осветления и обесцвечивания вод M>2500 мг/л и любой цветностью.

Их работа основана на контактной коагуляции, происходящей в слое взвешенного осадка, который формируется из или .

Во избежание разрушения взвешенного слоя конвекционным потоком и выноса осадка из осветлителя изменение температуры , изменение производительности за 1 час.

Осветлители хорошо работают без камер хлопьеобразования, но вода должна быть освобождена с помощью воздухоотделителя от пузырьков воздуха и газов, образованных при коагуляции.

Осветлители со взвешенным слоем осадка имеют более высокий эффект осветления воды (до 5-8 мг/л) и более высокую производительность по сравнению с отстойниками, но сложны в эксплуатации.

 

Расчёт и проектирование осветлителей коридорного типа.

 

Площадь осветления для осветлителя коридорного типа и осветлителя с поддонным осадкоуплотнителем

 

- площадь зоны осветления

- площадь максимального горизонтального сечения осадкоуплотнителя.

- суммарная площадь сечения осадкоотводящих труб

- скорость восходящего потока воды (табл.)

- коэффициент распределения (табл.)

- скорость нисходящего движения воды по трубам 140-220 м/ч

- расчетный расход воды, подаваемой на осветлитель.

 

Расход воды с осадком, проходящим через осадко-приёмные трубы или окна

Объём зоны накопления и уплотнения осадка

- коэффициент чистоты коагулянта

- содержание нерастворимых примесей вводимых с известью

Потери напора в распределительных трубах

- скорость движения воды в ответвлениях.

- коэффициент расхода

- отношение диаметра отверстия к толщине стенки

 

	1,25	1,5
	0,76	0,71	0,67	0,62

 

Стр. 110 и далее Кожинов

 

Обработка воды флотацией

 

1. Теоретические основы и классификация методов флотации.

Гетерофазные примеси из воды можно выделить, используя явление избирательного смачивания, лежащее в основе флотации.

Элементарный акт пенной флотации состоит в том, что при сближении в воде газового пузырька с гидрофобной поверхностью частички взвеси, разделяющий их тонкий слой становится неустойчивым и разрывается при достижении некоторого критического значения.

Флотируемость примесей различной крупности определяется размерами пузырьков газа (5-10 мкм), которые зависят от величины поверхностного натяжения на границе раздела фаз вода-газ.

При понижении поверхностного натяжения до 0,06-0,065 и ниже эффект очистки воды флотацией возрастает в отличие от процессов отстаивания и фильтрации

Предварительное коагулирование воды приводит к возрастанию эффективности флотации, так как снижается поверхностное натяжение.

Вероятность слипания пузырьков газа и частиц взвеси при их контакте определяется кинетикой формирования краевого угла смачивания.

Масса флотируемых частиц не должна превышать силы тяжести флотоагрегатов.

Оптимальная крупность взвешенных веществ см.

После флотационного разделения гидрофобный слой осадка отработанных гидроксидов занимает меньший объём и имеет более низкую влажность по сравнению с осадком, полученным отстаиванием.

 

Виды флотации:

1. Флотация с выделением из воды воздуха – установки вакуумные, эрлифтные, напорные.

2. Флотация с механическим диспергированием воздуха – установки безнапорные (пенные), импеллерные, и пневматические.

3. Электрофлотация (разложение воды на H₂ и O₂ газ)

 

При обработке природных вод наиболее эффективна напорная флотация.

 

Схема флотационной установки.

 

1 – подача исходной воды с реагентами

2 – отвод осветлённой воды

3 – флотационная камера

4 – лотки сбора пены

5 – система распределения воздушной смеси

6 – напорный бак

7 – насос

8 – компрессор

9 – перегородочная камера хлопьеобразования

Часть воды (10% от объёма отобранной воды) в напорном резервуаре растворяет воздух, в обрабатываемую воду вводят реагенты.

При входе во флотационную камеру оба потока смешиваются.

Подготовку воздушной смеси осуществляют в абсорберах под давлением 0,6-0,8 МПа, куда подают воду после фильтров и воздух в объёме 0,9-1,2% от расхода очищаемой воды.

В зоне меньшего давления из насыщенной воздухом воды выделяются мельчайшие пузырьки, необходимые для флотации лёгкой взвеси.

Регулирование давления в абсорбере позволяет изменять объем растворённого воздуха и размер пузырьков, вводимых в обрабатываемую воду в зависимости от состава взвеси в исходной воде.

Флотацию применяют для обработки мутных (до 150 мг/л) и цветных (200 ) вод, содержащих планктон и плавающие нефтепродукты, после флотации мутность М 3-5 мг/л.

 

Преимущества флотаторов

1. Интенсифицирован процесс выделения взвеси из воды, в результате чего уменьшаются размеры очистных сооружений.

2. Эффективно удаляется фитопланктон, что позволяет отказаться от микрофильтров.

3. Удаление из воды плавающих и плохо оседающих примесей.

4. Улучшается санитарное состояние очистных сооружений, т.к. взвеси удаляются постоянно.

 

Расчёт флотаторов

При напорной флотации протекают следующие процессы:

1. Растворение и выделение воздуха

2. Прикрепление воздушных пузырьков к частицам взвеси

3. Всплывание пузырьков с образованием пены

 

Для разработки методики расчёта флотационных камер необходимо знать закономерности процесса флотации и кинетику процесса.

 

Процесс флотации описывается уравнением:

- число частиц, переходящих в пену за время

- коэффициент, учитывающий влияние различных факторов на флотацию

- количество пузырьков воздуха, переходящих в жидкость за время

- концентрация взвешенных частиц в жидкости

- вероятность закрепления пузырьков на частице

Флотационную камеру рассчитывают на удельную нагрузку 6-8 на 1 площади.

Продолжительность пребывания воды в камере до 40 мин.

 

 

Высоту камеры и время флотации _ф находят по расчётам лабораторных исследований по формуле:

- время флотации в модели и реальной камере

Н – высота слоя воды

n=0,45-0,65 в зависимости от качества воды.

 

Правила эксплуатации ФУ.

1. Перед пуском ФУ должны быть проведены гидравлические испытания всех систем. В напорных установках особое внимание уделяется испытанию узла подготовки и системы подачи водо-воздушной смеси.

 

2. Проверяют работу распределительной системы (равномерность подачи воздушных пузырьков по поверхности и в толще воды)

 

3. Для осветления воды флотацией используют очищенные коагулянты

 

5. Необходимо следить за равномерностью образования пены по всей поверхности камеры, не допускать её разрушения (разрушение приводит к вторичному загрязнению).

 

6. Не реже 1 раза в 3 месяца проверять работу распределительной системы во флотационной камере.

 

7. Не реже 1 раза в 6 месяцев производить полную промывку ФК, осмотр и очистку распределительной системы.

 

Фильтрование.

Предварительная обработка воды.

1. Обработка воды фильтрованием через сетки, ткани и пористые перегородки.

При прохождении воды через сетки, ткани и пористые материалы достигается извлечение из нее ВВ.

Процесс осуществляется либо на поверхности, либо в глубине фильтрующего материала. Выбор поверхностного или объемного метода обусловлен требованием к качеству фильтрата, свойствами воды, типом загрязнений и экономическим расчетом.

 

Различают 3 разновидности фильтрования

ВВ > 150мкм – макрофильтрование

1≤ ВВ≤ 150 мкм – микрофильтрование

0,004 ≤ВВ ≤0,4 мкм – ультрафильтрация