3.2. Проектирование и расчет осветлителей Общие сведения
Для предварительной очистки воды на водоподготовительных установках АЭС обычно используются технологические схемы с осветлителями (рис. 5).
Рис. 5. Схема осветлителя ВТИ для известкования воды производительностью 400,
630, 1000 м3/ч:
А – вход исходной воды; Б – вход насыщенного раствора извести; В – выход умягченной воды;
Г – вход коагулянта; Д – вход флокулянта; Е – выход шлама; Г, Ж – промывочные воды осветлительных фильтров; 0-9 – номера пробоотборных точек
Основные технологические показатели осветлителей приведены в табл. 6.
Осветлители ВТИ выполнены в виде стальных сварных сосудов, установленных вертикально. Вода, поступающая в осветлитель, проходит через тангенциально направленное сопловое устройство, попадает в нижнюю часть осветлителя-смесителя. Туда же вводятся реагенты: известковое молоко и коагулянт. Несколько выше смесителя вводится флокулянт. Предусмотрена также подача в смеситель воды после промывки механических фильтров для лучшего формирования твердой фазы. В процессе перемешивания в смесителе реагенты взаимодействуют с примесями воды, и образуется твердая фаза. Затем поток воды, подымаясь вверх, проходит через успокоительную систему для уменьшения вращательного движения и поступает в цилиндрическую часть осветлителя. На определенной высоте этой зоны формируется взвешенный слой. Вода проходит через слой взвешенного осадка с восходящей скоростью 0,5-1,2 мм/с в зависимости от содержания взвеси и времени года.
Таблица 6
Осветлитель для коагуляции и известкования воды ВТИ
Показатель |
Типы осветлителей и их шифры |
||||||
63-И |
100-И |
160-И |
250-И |
400-И |
630-И |
1000-И |
|
Вид обработки воды |
Коагуляция-известкование |
||||||
Диаметр осветлителя, м |
4,25 |
5,5 |
7 |
9 |
11 |
14 |
18 |
Площадь сечения зоны осветлителя, м2 |
11,3 |
19,5 |
31 |
53 |
80 |
135 |
225 |
Объем общий, м3 |
76 |
133 |
236 |
413 |
650 |
1240 |
2127 |
Высота общая, м |
8,0 |
8,45 |
9,65 |
10,7 |
11,9 |
14,6 |
16,3 |
Производительность, м3/ч |
63 |
100 |
160 |
250 |
400 |
630 |
1000 |
Скорость подъема в зоне зашламления, м/ч |
5,65 |
5,45 |
5,21 |
5,0 |
5,15 |
5,17 |
4,8 |
Скорость подъема в зоне осветления, м/ч |
4,52 |
4,35 |
4,18 |
4,0 |
4,12 |
4,1 |
3,9 |
Высота зоны осветления, м |
1,9 |
1,9 |
1,95 |
2,1 |
2,2 |
2,3 |
2,5 |
Время пребывания воды в осветлителе, ч |
1,2 |
1,33 |
1,47 |
1,65 |
1,63 |
1,97 |
2,13 |
Масса металла, т |
8,0 |
13,55 |
19,35 |
32,5 |
55,0 |
88,7 |
147,0 |
Нагрузочная масса, т |
84 |
170 |
280 |
480 |
205 |
1400 |
2350 |
Над слоем взвешенного осадка находится зона осветления, представляющая собой водяную подушку высотой 1,5-2 м. Грубодисперсные примеси осаждаются в зоне, находящейся ниже патрубка ввода воды, шлам удаляется периодически продувкой. При обработке воды с небольшим содержанием взвеси продувка через грязевик не обязательна.
При конструировании осветлителей необходимо решать две основные задачи, связанные с отсутствием выноса взвешенной фазы из осветлителя и получением минимального остаточного содержания первично образующихся хлопьев. Первая задача решается выбором скорости потока. Скорость движения воды через взвешенный слой в осветлителе типа ВТИ принимают 1-1,5 мм/с в зависимости от состава осадка и производительности аппарата. Изменение производительности осветлителей типа ВТИ допускается не выше 125% расчетной. При хорошей работе осветлителя вода не должна содержать более 10 кг/л твердой фазы.
Вторая задача – повышение степени очистки воды от первичных хлопьев во взвешенном слое – связана с выбором его оптимальной высоты и концентрации. Степень очистки (критерий сепарации Кс) по Е.Ф. Кургаеву зависит от высоты взвешенного слоя и концентрации коагулированной взвеси в контактной среде осветлителя в соответствии с уравнением
где α и β – эмпирические коэффициенты, характеризующие влияние температуры и физико-химических свойств хлопьев на степень очистки;
L – высота взвешенного слоя хлопьев в осветлителе.
Линейная зависимость эффективности очистки от высоты взвешенного слоя сохраняется до некоторого значения L, а дальнейшее увеличение высоты практически не снижает остаточное содержание взвешенных веществ. Высокие коэффициенты очистки и жидкое содержание веществ в осветленной воде (10 мг/л) могут быть получены при высоте взвешенного слоя 3-4 м.
Осветлители располагаются обычно вне здания водоподготовки и покрываются тепловой изоляцией. Осветлители для коагуляции должны иметь внутреннее антикоррозионное покрытие. Дозирование известкового молока, растворов коагулянта и ПАА осуществляется насосами-дозаторами серии НД.
Коагуляция осуществляется не только при использовании осветлителей, но и по прямоточной схеме с отделением воды от взвешенных в ней хлопьев непосредственно на осветлительных фильтрах. (При содержании взвешенных веществ более 100 мг/кг коагуляция по прямоточной схеме вызывает частные промывки осветлительных фильтров.) Прямоточную коагуляцию используют только после практической проверки возможности ее применения.
Проектирование и расчет осветлителей могут быть выполнены по двум вариантам.