26. Контактные осветлители. Принцип работы. Сфера применения. Конструкция . Принцип работы контактных осветлителей

Стремление осуществить фильтрование воды в направлении убы­вающей крупности зерен привело к идее контактных осветлителей, в которых фильтрование осуществляется снизу-вверх. Поскольку при промывке фильтра происходит гидравлическая классификации загрузки, при фильтровании снизу-вверх вода проходит вначале через крупную загрузку, а затем через мелкую. Грязеемкость загрузки при этом увеличивается, пленочное фильтрование исключается, темп прироста потерь напора снижается. Коагуляция в этой схеме происходит по контактному принципу, что обеспечивает, как и в контактной филь­трации, более полное коагулирование, возможность снижения доз реагентов, независимость необходимых доз от температуры и щелочности воды.

Большая, чем в контактных фильтрах, грязеемкость загрузки позволяет производить очистку воды по одноступенной схеме при содержании взвеси в исходной воде до 120 мг/л и цветности до 120⁰.

Контактные осветлители рекомендуется применять, когда про­должительность периодов с указанной мутностью и цветностью воды не превышает 30-50 дней в году, а среднегодовые показатели качества воды находится в пределах 20-30 мг/л по взвеси и до 80-100⁰ по цветности. Дозы коагулянта здесь должны быть такими, чтобы не толь­ко была нарушена агрегативная устойчивость системы, но и произо­шел гидролиз коагулянта. В контактных фильтрах это недопустимо, поскольку будет происходить коагуляция в объеме воды над загруз­кой и хлопья коагулянта образуют пленку на поверхности фильтра. В контактных осветлителях такого свободного объема нет и предвари­тельное (перед загрузкой) хлопьеобразование исключено.

Сооружения, работающие по описанному выше принципу, т.е. фильтрующие воду снизу-вверх с подачей коагулянта перед загрузкой, называются контактными осветлителями (КО). Теория работы и конструкция КО разработаны в АКХ им. Памфилова Д.М.Минцем, С.А.Шубертом, В.П. Криштулом и др.

Конструкции контактного осветлителя КО-1 показана на рис. 14.1. Сырая вода подается через дренаж, проходит гравийные поддерживающие слои, фильтрующую загрузку и отводится желобами.

Таким образом, в контактных осветлителях над загрузкой находится фильтрат, а не сырая вода, как в скорых фильтрах. Для предотвращения попадания пыли в фильтрат контактные осветлители ограждают со всех сторон стеклянными перегородками высотой не менее 2,5 м, нижняя панель перегородки высотой 1,0-1,2 м должна быть глухой.

Рассмотрим силы, действующие на загрузку КО. Вниз действует сила веса загрузки (в воде), вверх - сила давлении воды; эта сила равна разности давлении на нижней и верхней поверхности загрузки, т.е. потерям напора. В случае, если потери напора окажутся больше веса загрузки, произойдет её всплытие - загрузка расширится, начнется самопроизвольная промывка и в фильтрат попадет грязная вода.

Предельно-допустимая потеря напора в загрузке КО определяется, исходя из условия равенства веса загрузки и потерь напора:

где L - высота слоя загрузки, см;

m - пористость загрузки, см;

- плотность загрузки и воды.

Для песка , , , откуда . Таким образом, для песчаной загрузки потеря напора не должна превышать высоты слоя. Необходимый напор перед контактным осветлителем, считая от уровня кромок переливных желобов, определяется как сумма потерь напора в загрузке (равная толщине загрузке) и потерь в подводящих коммуникациях с учетом всех местных сопротивлений и в расходомере.

При высоких скоростях фильтрования (выше 6 м/ч) возможно взвешивание мелкого песка верхнего слоя загрузки. Меньшие скорости фильтрования главным являются недостатком КО по сравнению со скорыми фильтрами. Для устранения этого недостатка была предложена конструкция осветлителя КO-2, отличающаяся тем, что отвод части расхода фильтрованной воды осуществляется из верхней части фильтрующей загрузки специальной дренажной системой. Скорость фильтрования в КО-2 допускается до 10 м/ч. Однако необходимость устройства дренажа в слое мелкозернистой загрузки затрудняет создание надежной дренажной системы и сильно её удорожает. Из-за этого КО-2 не применяются на практике.

Наиболее прогрессивной сейчас считаются контактные осветлители КО-3. Эти осветлители имеют систему водовоздушной промывки и низкого отвода промывной воды (рис. 14.2).