8. Расчет смесителей и камер хлопьеобразования

Реагенты надо быстро и равномерно распределить в массе обрабатываемой воды. Например, неэффективное распределение коагулянта в воде снижает скорость агломерации примесей и приводит к перерасходу коагулянта, следовательно, к росту затрат. Смешение реагентов с обрабатываемой водой обеспечивают смесительные устройства. Смесители бывают гидравлические и механические.

Гидравлические смесители – это оборудование, характеризующееся конструктивной простотой и надежностью. Следует отметить, однако, что если количество обрабатываемой воды падает ниже расчетного показателя, то гидросмесители не обеспечивают нужного эффекта смешивания. В группу гидравлических смесителей входят перегородчатые смесители с разделением потока; дырчатые и вертикальные смесители. Самые производительные – перегородчатые смесители коридорного типа с вертикальным или горизонтальным движением воды со скоростью до 0,9 м/сек. На небольших водоочистных установках логично применять простые дешевые трубчатые смесители.

Смесительные устройства предназначены для быстрого и полного смешения реагентов с обрабатываемой водой. Смешение реагентов должно закончиться в течение 1...3 минут. Смесители бывают гидравлические и механические. Гидравлические смесители – вихревые, перегородчатые и дырчатые.

Механические смесители представляют собой круглые или квадратные резервуары с плоским или коническим днищем. Смешивание коагулянта с водой обеспечивают турбинные, пропеллерные и лопастные мешалки на вертикальной оси. Применение механических смесителей, по некоторым данным, позволяет на четверть снизить расход коагулянта, уменьшает время нахождения воды в отстойниках и осветлителях со слоем взвешенного осадка.

Механические смесители, несмотря на достаточно полное и быстрое смешение реагентов с водой, не нашли достаточно широкого применения вследствие значительных затрат электроэнергии. Выбор типа смесителя должен обосновываться конструктивными соображениями и компоновкой станции водоочистки, с учетом ее производительности и способа обработки воды.

Количество смесителей рекомендуется принимать не менее двух с возможностью их отключения в периоды интенсивного хлопьеобразования. Резервные смесители принимать нецелесообразно, рационально предусмотреть обводной трубопровод в обход смесителей. Принимается один смеситель, если производительность станции менее 1000 м³/сут.

При расчете трубопроводов, отводящих воду от смесителей к последующим технологическим сооружениям, скорость воды принимается равной 0,6...1,0 м/с, время ее пребывания в смесителе не более 1,5 минут.

Камеры хлопьеобразования применяются для более успешной и полной коагуляции загрязнений. По принципу действия камеры бывают гидравлические, механические (флокуляторы) и аэрофлокуляторы; все они обеспечивают плавное перемешивание водного потока на завершающей второй стадии коагуляции – хлопьеобразования.

Среди камер гидравлического типа наиболее популярны вихревые, зашламленного типа, водоворотные, контактные, перегородчатые. Их объединяет принцип работы – под действием напора воды.

Механические камеры хлопьеобразования (флокуляторы) характеризуются применением механических пропеллерных или лопастных мешалок для плавного перемешивания воды. Мешалки могут иметь вертикальную или горизонтальную ось; во втором случае один двигатель, как правило, обслуживает несколько установок. Преимущества флокуляторов по сравнению с камерами гидравлического типа очевидны: небольшая потеря напора, простота конструкции. Минусы также легко заметны: дополнительный расход электроэнергии, необходимость использования в конструкции материалов, способных длительное время работать в воде. Все это удорожает конструкцию.

В аэрофлокуляторах повышенное хлопьеобразование достигается путем барботирования воды сжатым воздухом. Параллельно с хлопьеобразованием происходит насыщение воды кислородом и удаляется оксид углерода. Равномерное распределение воздуха обеспечивается системой перфорированных труб или ложным дном из пористых материалов. Устройство простое, установка стоит недорого, но, к сожалению, требует в процессе эксплуатации дополнительных расходов энергии на подачу воздуха.