Принципы расчетов усреднителей.
число усреднителей - не менее 2.
Объем каждого усреднителя – не менее объема воды на одну промывку.
Подача насоса для перекачки воды из усреднителя определяется по формуле:
Q=Wn N/T,
где Wn- объем промывной воды (из одного фильтра), м3;
N- число фильтров;
T- продолжительность фильтроцикла.
При блочной промывке (то есть, когда промывается несколько фильтров подряд, а промывной насос не отключается) подача насосов рассчитывается по формуле:
Q=(Wnm - WuМ)/mt,
где m-число фильтров, промываемых «блоком»;
Wu- объем усреднителя, м3;
t- продолжительность операций по промывке одного фильтров, ч;
М- число усреднителей.
Иногда схемы с усреднителями ухудшают эффект очистки. Это происходит
при высокой мутности речной воды,
при большой окисляемости,
при падении щелочности.
В этих случаях используют следующие меры борьбы:
периодическая продувка системы, обработка воды в отдельных сооружениях. Так, в городе Сыктывкаре используется следующая схема.
При одноступенчатых схемах очистки воды обязательна обработка промывных вод в горизонтальных отстойниках или в осветлителях со взвешенным осадком.
15.2. Обработка осадка.
Осадки в станциях очистки вод образуются в следующих сооружениях:
отстойники, осветлители,
усреднители и отстойники промывных вод,
реагентное хозяйство.
Осадки - это высоковлажная суспензия из разнодисперсных частиц загрязнений исходной воды, гидроксидов коагулянтов, микроструктур флокулянтов. Состав и свойства осадков зависят от качества исходной воды (мутности и цветности), дисперсности частиц (чем крупнее частица, тем более плотный и менее влажный осадок будет образовываться, и он хорошо отдает воду). С увеличением дисперсности осадок приближается к гелеобразной структуре и содержание гидроксидов здесь высокое, и вода отделяется плохо. свойства осадка в разных сооружениях разные: в отстойниках они лучше (с точки зрения обезвоживания), чем в контактных осветлителях, а там, в свою очередь, лучше, чем в скорых фильтрах. Осадки водопроводных станций значительно отличаются от канализационных. водопроводные осадки обезводить значительно труднее.
Методы обработки осадков.
обработка в естественных условиях с использованием площадок обезвоживания или прудов- накопителей.
Механическое обезвоживание на вакуум-фильтрах или фильтр-прессах.
Кислотная или щелочная обработка для осадков, содержащих соединения алюминия.
Искусственное замораживание и оттаивание.
Метод обработки выбирают в зависимости от качества осадка, местных условий (например, климатических) и с учетом экологических и экономических факторов.
Стоимость обработки осадка обычно пропорциональна его объему, поэтому этот объем предварительно уменьшают. Происходит этот процесс в сооружениях, называемых илоуплотнителями или сгустителями. основная идея работы таких аппаратов - при медленном длительном перемешивании осадка нарушается его гелеобразная структура, и он начинает отдавать воду под действием силы тяжести. Объем осадка в сгустителях можно уменьшить в 4-5 раз за 8-10 ч. При добавлении полиакриламида (0,03 -0,04 % от массы сухого вещества осадка) это время сокращается до 2-4ч.
Илоуплотнитель (сгуститель) – это резервуар с мешалками, имеющий не менее 2 отделений. Объем сгустителя определяется из условия приема всего осадка (разбавленного водой) из одного отстойника или осветлителя со взвешенным осадком:
Wc =1,3W0Kp,
где W0 – объем отстойной части отстойника или осветлителя со взвешенным осадком, м3; Kp- коэффициент разбавления осадка водой.
Мешалки находятся на вертикальном валу, скорость вращения в конце лопасти должна быть в пределах 20-30 мм/с. уплотненный осадок отводят из нижней конической части, а отделившуюся воду - из верхней части уплотнителя в усреднитель промывных вод. Режим работы сгустителя следующий:
1. Наполнение сгустителя- 10-30 мин.
2.сгущение осадка – 5-10 ч (в зависимости от технологии обработки воды на станции по данным технологических изысканий).
3. перекачка осадка и осветленной воды – 30-40мин.
На станциях одноступенчатого фильтрования или обезжелезивания сгустители можно использовать, как отстойники промывных вод.
Пруды-накопители осадка обычно устраивают в оврагах, отработанных карьерах. Иногда устраивают накопители в обвалованных площадках глубиной не менее 2 м на естественном основании. При наличии токсичных веществ в осадке предусматривают противофильтрационные экраны.
Пруды имеют коммуникации подачи осадка в пруд, отвода воды из верхнего слоя (с помощью поплавков). после заполнения пруды забрасывают грунтом, либо опорожняют и используют вновь. Объем пруда рассчитывают на 3-5 лет эксплуатации. Число накопителей должно быть не менее 2, работают они попеременно по годам - одна секция заполняется, в остальных обезвоживается и уплотняется ранее поданный осадок (зимой он промораживается, а летом подсушивается). Воду из накопителей сбрасывают в водоем, если это допустимо, либо возвращают на станцию очистки.
Объем накопителя (м3)определяют по формуле:
W=0,876qчC /∑ ρ0i(100-P0i),
где qч - расчетный расход станции водоподготовки, м3/ч;
C- среднегодовая концентрация взвешенных веществ в исходной воде с учетом введенных реагентов, г/м3;
ρ0i- плотности осадка по годам, т/м3;
P0i- влажности осадка по годам, %.
Значения плотности и влажности осадка принимаются по данным эксплуатации сооружений в аналогичных условиях, а при их отсутствии – по рекомендациям СНиП в зависимости от вида и доз применяемых коагулянтов. преимущества прудов- накопителей – небольшие капиталовложения и эксплуатационные расходы (в случаях, когда есть подходящее свободное место для размещения пруда). Недостаток - отрицательное воздействие на экологию.
Площадки обезвоживания используют двух видов - замораживания и подсушивания (в южных районах).
Сущность обезвоживания методом замораживания - при замерзании осадка и последующем его оттаивании нарушается устойчивость его структуры, и он легко отдает воду. Площадки замораживания используют в местности с устойчивыми морозами продолжительностью более 2 месяцев в году, глубина уровня грунтовых вод должна быть не менее 1,5 м.
Технология обезвоживания методом замораживания – зимой осадок напускают слоями толщиной 7-10 см до толщины промерзания, которая рассчитывается по формуле:
H=0,017 (∑T)0,5 м,
где ∑T- сумма отрицательных температур за период устойчивых морозов.
В весенне-летний и осенний периоды осадок напускают в площадки так, чтобы его суммарная толщина не превышала Н. в этом случае осадок зимой успеет промерзнуть, а затем, при оттаивании он обезвоживается.
Площадки замораживания оборудуются трубопроводами подвода осадка, отвода осветленной воды со стороны, противоположной подаче на расстоянии не более 40 м. напуск осадка производится открытыми лотками уклоном не менее 0,01с длинной стороны площадки. Отвод воды должен производиться с любого уровня по глубине площадки.
Принципы расчета площадок замораживания.
Общая площадь-
F=Fв+Fло+Fз,
где Fв, Fло, Fз- площади соответственно для весеннего, летне-осеннего и зимнего периодов, вычисляемые по формулам
Fв=Wв/Н, Fло= Wло/Н,
где Н- толщина слоя промерзания, м;
Wв, Wло- объемы осадка за соответствующие периоды, вычисляемые по соотношениям
Wв(или Wло)= 24 10-4qчCT/(100-P)ρ,
qч - расчетный расход станции, м3/ч;
C- средняя концентрация взвеси (с учетом введенных реагентов) за соответствующий расчетный период, г/м3;
T- продолжительность расчетных периодов уплотнения, сут;
Р и ρ- влажность (в %) и плотность (т/м3) осадка, определяемые в зависимости от продолжительности уплотнения.
Площадь для зимних напусков рассчитывают по аналогичной формуле
Fв=Wз/Нз,
где Нз=nH1-общая толщина зимних напусков, м;
n- число напусков за зимний период.
Годовой объем осадка (Wг) определяется, исходя из влажности уплотненного осадка 70 %, как сумма объемов за все расчетные периоды. Строительная высота площадок равна-
Нстр= WгN/F+Hг+0,3,
где Hг- годовой слой неуплотненного осадка, м;
N- число лет накопления осадка (обычно3-5 лет).
Площадки подсушивания могут применяться в районах с дефицитом влажности более 800 мм в год. Здесь осадок уплотняется под собственным весом, высушивается и через 1-3 года вывозится.
Механическое обезвоживание осадка осуществляется с использованием следующей техники:
центрифуги,
вакуум-фильтры
фильтр- прессы.
Центрифуги на осадках водопроводных станций дают результаты значительно худшие, чем при обработке осадков сточных вод. Вакуум-фильтры применяют при обработке осадков для вод повышенной мутности. основной тип – это фильтр-прессы, работающие под избыточным давлением. Во всех технологических схемах предусмотрена предварительная обработка осадка- уплотнение (сгущение), а в некоторых случаях в осадок вводят реагенты (известь, флокулянты) и вспомогательные вещества.
Технологическая схема с использованием фильтр-прессов показана ниже.
Технологическая схема искусственного замораживания приведена ниже.
Осадок, полученный в обеих схемах, вывозится и захороняется.
преимущества механического обезвоживания по сравнению с обезвоживанием в естественных условиях:
нет площадок и прудов- накопителей,
меньшие площади,
меньший экологический ущерб.
Недостатки:
необходимо сложное оборудование,
высокие затраты энергии,
большая стоимость.