3. Процессы и аппараты физико-химической очистки

К физико-химическим методам очистки сточных вод относят коагуляцию, флотацию, адсорбцию, ионный обмен, экстракцию, дистилляцию, кристаллизацию и др. Эти методы используют для удаления из сточных вод мелкодисперсных взвешенных веществ (твердых и жидких), растворенных газов, минеральных и органических веществ.

Практическая работа № 14 Расчет вихревого вертикального смесителя

Цель работы - изучить принципы расчета параметров очистных сооружений и закрепить теоретические знания.

Общие сведения

Смесительные устройства предназначены для перемешивания обрабатываемой воды с реагентами, что способству­ет более благоприятному протеканию последующих реакций происходящих уже в камерах хлопьеобразования и эти аппараты являются элементами технологического узла для организации процессов коагуляции и флокуляции.

Смешива­ние должно быть быстрым и осуществляться в течение 1 - 2 мин. Скорость течения воды в трубопроводе должна быть не менее 1 - 1,5 м/сек - при такой скорости создается турбулентность, спо­собствующая полному смешиванию раствора реагента с водой. Применяются следующие типы смесите­лей: вертикальный (вихревой), шайбовый, дырчатый и пере­городчатый.

Вертикальный смеситель может быть применен на очистных станциях как средней, так и большой производительности при условии, что на один смеситель будет приходиться расход воды не более 1200 -1500 м³/ч принимают в виде цилиндрического резервуара с конической нижней частью при угле наклона 30-45⁰, рисунок 3.1.

Исходные данные для расчета:

• Расход сточных вод q_max= 0,33 м³/с.

Рисунок 3.1 - Вертикаль­ный (вихревой) сме­ситель: 1 – трубопровод, подающий обрабатываемую воду; 2 - трубопровод, выпускающий воду с реагентом.

Методика расчета:

Объем смесителя:

, м³

где: t – время пребывания воды в смесителе, 1-2 мин;

Площадь цилиндрической части смесителя:

м²

где: v – скорость восходящего движения воды (90-100 м/час или 30-40 мм/сек)

Диаметр цилиндрической части смесителя:

м.

Высота конической части смесителя:

м

где d – диаметр входной конической части смесителя, равен 550 мм; α – угол наклона стенок в конической части смесителя, принимаем 30-45 º;

Объем конической части смесителя:

м³

Объем цилиндрического смесителя:

,м³

Определяем высоту цилиндрической части смесителя:

м

Высоту верхней части смесителя в соответствии со СНиПом, принимается от 1-1,5 м.

Определим полную высоту смесителя:

м

где 0,5 – превышение строительной высоты над уровнем воды в смесительном устройстве.

Исходные данные для расчета:

• расход сточных вод q_max= 1000+200∙N, м³/час.

Практическая работа № 15 Расчет дырчатого смесителя

Цель работы - изучить принципы расчета параметров очистных сооружений и закрепить теоретические знания.

Общие сведения

Смеситель дырчатого типа выполняется в виде лотка с тре­мя вертикальными перегородками, рисунок 3.2. Наличие в пере­городках нескольких рядов отверстии позволяет создать боль­шое число мелких вихрей, способствующих хорошему смеши­ванию реагентов с водой. Дырчатый смеситель целесообразно применять на во­доочистных станциях производительностью до 1000 м³/ч.

Рисунок 3.2 - Дырчатый смеситель

Скорость движения воды в отверстиях перегородок v₀=1 м/сек. Чтобы избежать насыщения воды пузырьками воз­духа, верхний ряд отверстий должен быть затоплен на глубину 0,1 - 0,15 м. Диаметр отверстий принимается 20 - 120 мм.

Исходные данные для расчета:

• расход сточных вод, q = 19000 м³/сут. или 0,22 м³/ сек.

Методика расчета:

Принимаем отверстия диаметром d₀ =0,06 м.

Число отверстий в каждой перегородке:

Потеря напора в отверстиях всех перегородок:

м

где m=3 - количество перегородок; μ - коэффициент расхода, равный 0,65 при d₀ : δ =2 и 0,75 при d₀ : δ =1.

В данном примере толщина стенки δ =6 см = 0,06 м, следо­вательно, d₀ : δ =1 и μ =0,75.

Перепад уровня воды за каждой перегородкой будет:

м

Сечение лотка в конце смесителя:

м.

Примем высоту слоя воды в конце смесителя (после всех перегородок) H=0,65 м, тогда ширина лотка b₁= 0,37:0,65 = 0,57 м.

Высота слоя воды перед первой перегородкой (считая от конца смесителя) =0,65+0,09 = 0,74 м; перед второй H+2∙h =0,65+0,18 =0,83 м; перед третьей H+3∙h =0,65+0,27 = 0,92 м.

Площадь отверстий, приходящаяся на каждую перегородку:

м.

Так как суммарная площадь отверстий не должна превы­шать 30% рабочей площади перегородки, то минимальная не­обходимая площадь перегородки

м².

Высота первой перегородки с учетом 0,1 – 0,15 м на затоп­ление верхнего ряда отверстий h_П = 0,74 – 0,1 =0,64 м.

Поэтому ширина смесителя должна быть:

м.

Первая перегородка (считая от конца смесителя) имеет наименьшую рабочую площадь:

м².

Размещаем на ней семь рядов отверстий по вертикали с 11 отверстиями в каждом горизонтальном ряду, а всего 77 отвер­стий. Шаг оси отверстий по вертикали в первой перегородке е₁ =(740 - 100)/ 7=91 мм; во второй перегородке е₂ =(830 - 100)/ 7=104 мм; в третьей перегородке е₃=(920 - 100)/ 7= =117 мм.

Расстояние между осями отверстий по горизонтали одина­ково для всех перегородок и равно 1200/11=109 мм. Расстоя­ние между перегородками по длине дырчатого смесителя при­нимается равным ширине смесителя, т.е. l=4,2м.

Исходные данные для расчета:

• расход сточных вод, q = 100+25∙N м³/ч, где N – номер по журналу.