1.7.3. Осветлители со взвешенным осадком

Процесс осветления протекает интенсивнее, если осветляемая вода после коагулирования пропускается через массу ранее образованного осадка, поддерживаемого во взвешенном состоянии током воды.

Такие осветлители дают более высокий эффект осветления воды, чем обычные отстойники, что объясняется более быстрым укрупнением и задержанием взвеси при прохождении коагулированной воды через взвешенный осадок.

Применение осветлителя со взвешенным осадком дает возможность (по сравнению с обычным отстойником) снизить расход коагулянта, уменьшить размеры сооружения и получить более высокий эффект осветления воды.

Осветлитель (рис. 1.17) представляет собой прямоугольной формы (в плане) резервуар. Коагулированная вода поступает в осветлитель по трубе 1 и через дырчатые трубы 2 распределяется в нижней (рабочей) части 3 осветлителя. Скорость движения воды в рабочей части должна быть такой, чтобы хлопья коагулянта находились во взвешенном состоянии. Этот слой способствует задержанию частиц.

Рис. 1.17. Осветлитель со взвешенным осадком

Над рабочей частью находится защитная зона 4, где взвешенного слоя нет. Осветленная вода отводится лотками 5 и трубами 10 для последующей обработки (например, в фильтрах). Избыточное количество осадка (вследствие отсоса осветленной воды по трубам 6 в лоток 5) перетекает через окна 7 в осадкоуплотнитель 8, в нижней части которого накапливается и уплотняется и периодически сбрасывается в канализацию по трубам 9.

Восходящая скорость потока в рабочей части осветлителя принимается 11,2 мм/с.

1.7.4. Фильтрование воды

Фильтрованием называется процесс прохождения осветляемой воды через слой фильтрующего материала. Фильтрование, так же, как и отстаивание, применяют для осветления воды, т.е. для задержания находящихся в воде взвешенных веществ. Фильтрующий материал должен представлять собой пористую среду с весьма малыми порами. В водопроводной практике в качестве основного фильтрующего материала применяют (речной песок, дробленый антрацит).

Фильтр представляет собой резервуар, в нижней части которого расположено дренажное устройство той или иной конструкции для отвода профильтровавшей воды. На дренаж обычно укладывают слой поддерживающего материала, а затем слой собственно фильтрующего материала. В пес-

чаных фильтрах поддерживающим материалом является гравий, уложенный слоями с возрастающей книзу крупностью зерен. В процессе фильтрования фильтр постоянно заполнен водой до уровня, расположенного не менее чем на 2 м выше поверхности фильтрующего материала. В обычных фильтрах вода подается сверху и отводится снизу – через дренажную систему.

Производительность фильтра определяется скоростью фильтрования воды. Под скоростью фильтрования следует понимать не скорость движения воды в порах, а скорость вертикального движения воды над фильтрующим слоем. Скорость фильтрования определяется соотношением:

где Q – расход подаваемой на фильтр воды;

 – площадь фильтра.

По характеру механизма задержания взвешенных веществ различают два основных вида фильтрования:

а) фильтрование через фильтрующую пленку, образующуюся в процессе фильтрования частицами взвеси, выпадающей на поверхность загрузки;

б) фильтрование без образования на поверхности загрузки фильтрующей пленки.

При фильтровании первого вида на фильтре задерживаются первоначально только такие частицы взвеси, размер которых больше размера пор фильтрующего материала. Слой осадка (пленки), образующегося из задержанных частиц взвеси, сам по себе является фильтрующим материалом и играет основную роль в очистке воды, а песчаная загрузка фильтра служит поддерживающей опорой для отлагающихся на ее поверхности загрязнений.

Эффект осветления воды фильтрами, работающими по этому принципу, постепенно увеличивается (по мере образования пленки над песком).

Фильтрование через поверхностную пленку является нормальным рабочим процессом, осветляющим воду без предварительной химической обработки ее коагулянтами. Этот процесс наиболее характерен для так называемых медленных фильтров. Медленные фильтры загружаются мелким песком и работают при малых скоростях фильтрования. Они способны обеспечить высокую степень осветления воды, задерживая мельчайшие частицы и бактерии взвеси.

При фильтровании без образования поверхностной пленки задержание частиц происходит в толще слоя фильтрующего материала, где эти частицы извлекаются из воды и удерживаются на зернах песка под действием сил прилипания.

Не всякие частицы способны прилипать к зернам песка при фильтровании. Частицы, загрязняющие воду, обладают в естественном состоянии так называемой агрегативной устойчивостью, препятствующей как их взаимному слипанию – коагуляции, так и прилипанию к какой-либо поверхности. Однако после обработки воды коагулянтами агрегативная устойчивость взвешенных и коллоидных частиц устраняется, вследствие чего их способность к взаимному слипанию и прилипанию к зернам песка возрастает.

Фильтрование без образования поверхностной пленки является нормальным рабочим процессом скорых фильтров, осветляющих воду после химической обработки ее коагулянтами. В этом случае на фильтры поступает вода, содержащая агрегативно-неустойчивые частицы – мельчайшие хлопья, величина которых зачастую меньше размера пор фильтрующей загрузки. Эти частицы свободно проникают с водой по поровым каналам в толщу песка, но задерживаются под действием сил прилипания. Только после предварительной химической обработки воды, в результате которой устраняется агрегативная устойчивость взвеси, можно получить на скорых фильтрах высокий эффект осветления воды при высоких скоростях фильтрования.

Медленные фильтры. Медленные фильтры могут применяться для фильтрования некоагулированной воды, содержащей относительно мелкую взвесь.

Скорость фильтрования при содержании взвешенных веществ в воде до 25 мг/л принимается равной 0,2 м/ч (до 0,3 м/ч), а при содержании взвешенных веществ от 25 до 50 мг/л – 0,2-0,1 м/ч.

Крупность зерен и высоту гравийных (поддерживающих) и песчаных (фильтрующих) слоев рекомендуется принимать в соответствии с табл. 1.7.

Таблица 1.7