2.6 Осветлители со взвешенным слоем осадка.

Осветлители, как и отстойники, предназначены для предварительного удаления взвешенных веществ перед фильтрованием.

Осветлители применяются на станциях производительностью более 5 тыс. м³/сут. при мутности исходной воды от 50 до 1500 мг/л и цветности до 120 градусов.

Достоинство их: скорость осаждения возрастает в 2-3 раза по сравнению со скоростью осаждения в отстойнике за счёт увеличения размеров хлопьев и их плотности; эффект осветления до 5-8 мг/л.

Наличие слоя взвешенного осадка (контактной среды) оказывает благоприятное действие на процесс коагуляции, сорбции, адгезии, гасится турбулентность потока, увеличивается коэффициент объёмного использования.

Наибольшее применение получили осветлители коридорного типа с вертикальным осадкоуплотнителем. (рисунок 2.9).

Осветлитель этого типа представляет собой в плане железобетонный резервуар прямоугольной формы, разделен перегородками на коридоры. Две секции боковые со слоем взвешенного осадка, в центре осадкоуплотнитель.

Смешанная вода с реагентом поступает снизу через дырчатые трубы и равномерно распределяется по длине камер. Процесс образования хлопьев в слое взвешенного осадка, который находится во взвешенном состоянии за счёт восходящего потока воды, идёт интенсивнее (это явление контактной коагуляции). Хлопья выпадают в осадок, а осветлённая вода отводится через треугольные водосливы, поступает в общий сборный канал и отводится на фильтры. Частицы взвеси поступают в осадкоуплотнитель, затем выпускаются из него.

Расчёт и проектирование осветлителей

Минимальное число осветлителей два, площадь одного должна быть в пределах 100 – 150 м².

Расчёт осветлителей ведётся для двух периодов: летнего и зимнего. Основными расчётными параметрами являются скорость восходящего движения воды в зоне осветления V_осв. и коэффициент распределения воды между зоной осветления и зоной отделения осадка K_р.в. . Данные принимаются по таблице 2.4. Согласно СНиП 2.04.02 – 84 минимальная мутность исходной воды должна быть не менее 50 мг/л.

Таблица 2.4 – Расчётные параметры для осветлителей.

Мутность воды поступающей в осветлитель мг/л	Скорость восходящего потока воды в зоне осветления , Vосв, мм/с		Коэффициент распределения воды Кр.в.
	В зимний период	В летний период
от 50 до 100	0,5 - 0,6	0,7 - 0,8	0,70 - 0,80
от 100 до 400	0,6 - 0,8	0,8 - 1,0	0,80 - 0,70
от 400 до 1000	0,8 -1,0	1,0 - 1,1	0,70 - 0,65
от 1000 до 1500	1,0 - 1,2	1,1 - 1,2	0,64 - 0,60

Суммарная площадь осветлителя определяется по формуле:

+ , м² (2.73)

где – площадь зоны осветлителя, м²;

– площадь зоны отделения осадка, м²

Суммарная площадь зоны осветления:

, м² (2.74)

где - коэффициент распределения между зонами осветления и отделения осадка;

V_осв – скорость восходящего потока воды в зоне осветления, мм/с.

Площадь зоны отделения:

, м² (2.75)

В летний период, т.е. в период наибольшей цветности и мутности, ожидается прирост взвешенного осадка наибольший, а в зимний период получается наибольшей площадь всех осветлителей.

Каждый осветлитель состоит из трёх коридоров. В двух коридорах идёт процесс осветления воды, а в коридоре между ними идёт процесс отделения и уплотнения осадка – осадкоуплотнитель (рисунок 2.9).

Длина коридора принимается равной 9,12 м. (в осях 8,8, 11,8 м в чистоте), ширина 3,0 м (в чистоте 2,8м)

Суммарная площадь коридоров осветления одного осветлителя составит:

, м² (2.76)

Рисунок 2.9 - Схема коридорного осветлителя: 1 – подача воды после смесителя; 2 – зоны осветления; 3 – защитный козырёк; 4 – трубы принудительного отсоса; 5 – шламовые окна; 6 – желоба; 7 – зона шламоудаления; 8 – железобетонный корпус; 9 – телескопическая труба; 10 – сбросной канал; 11 – осветлённая вода на фильтр; 12 – задвижка для регулирования принудительного отсоса; труба для отвода шлама.

При принятых размерах коридоров определяется требуемое количество рабочих осветлителей:

, шт (2.77)

Площадь зоны отделения осадка осветлителя составляет:

, м² (2.78)

При длине осадкоуплотнителя L_к.м_.(в чистоте) определяем ширину его:

, м (2.79)

Для распределения воды по площади коридоров осветлителя предусматриваются дырчатые коллекторы, каждый из которых сваривается из 2 – 3х труб различного диаметра.

Расход воды на один коллектор:

, л/с (2.80)

При скорости выхода воды из отверстий дырчатых труб (V₀ = 1,5 – 2,0 м/с) суммарная площадь отверстий в коллекторе определяется по формуле:

, м² (2.81)

При принятом диаметре отверстия d₀=25 мм и площади одного отверстия , м² требуемое количество их составит:

, шт (2.82)

Отверстия располагаются в два ряда в шахматном порядке, они направлены вниз под углом 45° к вертикали, шаг оси отверстий:

, м (2.83)

где - длина коллектора, принято, что дырчатый коллектор не доходит до торцовых стен на 0,1 – 0,2 м.

Воду с каждой зоны осветлителя собирают желобами с треугольными водосливами, расположенными по боковым стенкам коридоров.

Расход воды на один желоб, составит:

м³/с (2.84)

Ширина желоба:

, м (2.85)

Вырезы высотой 40 – 60мм размещаются в один ряд по внутренней стенке желоба на расстоянии L_B= 100 – 150 мм между осями (угол треугольника 60°) Количество треугольных водосливов:

n_в = L_k : , шт (2.86)

Сбор осветленной воды в осадкоуплотнителе предусмотрен дырчатой трубой, расположенной на 0,3 м. ниже уровня воды. Расход воды на каждую трубу:

, л/с (2.87)

По этому расходу и скорости на выходе из труб не более 0,5 м/с подбирается диаметр труб.

Суммарная площадь отверстий при скорости входа воды в отверстие V₀ 1,5 м/с составит:

, м² (2.88)

Число отверстий при d₀ = 15 - 20 мм и площади определяется по формуле:

, шт (2.89)

Высоту осветлителя вычисляем по формуле:

, м (2.90)

где α – угол центральный, образованный прямыми, проведёнными от оси водораспределительного коллектора к верхним точкам кромок водосбросных желобов (не более 30°)

Высота пирамидальной части осветлителя:

, м (2.91)

где α – центральный угол между стенками пирамидальной части зоны осветления, принимаем 50 - 70°.

Высота вертикальных стенок осветлителя в пределах взвешенного осадка должна быть не менее 1 – 1,5 м.

, м (2.92)

Рекомендуемая высота зоны взвешенного осадка 2 – 2,5 м.

Общая высота зоны взвешенного осадка:

, м. (2.93)

Объём зоны накопления осадка осадкоуплотнителя определяется из выражения:

), м³ (2.94)

Количество взвешенных веществ, поступающих в осадкоуплотнитель, составит:

, кг/ч. (2.95)

где – мутность воды, выходящей из осветлителя (8 – 15 г/м³)

Время накопления осадка:

, ч (2.96)

где - средняя концентрация осадка при продолжительности уплотнения 4ч, кг/м³; = 24 кг/м³.