Улучшение качества воды.

17) Обработка воды в слое взвешенного осадка, теоретические основы. Конструктивное устройство осветлителей со сво.

Для предварительного осветления воды (перед подачей ее на фильтры) вместо отстойников в настоящее время широко используют чак называемые осветлители со взвешенным осадком.

Этот метод осветления применим только при условии введения в воду коагулянта, т.е. при условии предварительной обработки воды, лишающей частицы взвеси агрегативной устойчивости.

Принцип работы осветлителя со взвешенным осадком схематически показан на V.24. Вода из смесителя (после введения в нее реагентов) подается в нижнюю часть осветлителя. В большинстве современных конструкций осветлителей их нижнюю часть устраивают постепенно расширяющейся кверху (т.е. конической или призматической). Благодаря этому скорость восходящего потока в пределах нижней части осветлителя постепенно уменьшается. Хлопья коагулянта и увлекаемые ими частицы взвеси поднимаются восходящим потоком воды до тех пор, пока их скорость выпадения не станет равной восходящей скорости потока. Допустим, что это будет иметь место на высоте h0 над точкой ввода воды — на уровне /—/. Выше это-ю уровня по мере работы осветлителя образуется слой взвешенного осадка, через который будет проходить и как бы фильтроваться осветляемая вода. Высота слоя h\ зависит от требуемого эффекта осветления воды. Эта высота обеспечивается расположением устройства / для отбора осадка на определенном уровне //—//. Осадок удаляется в осадкоуплотнитель. Вода, прошедшая такой своеобразный «взвешенный фильтр», продолжает восходящее движение до уровня ///—///, где расположены устройства 2 для ее сбора и отвода. Высота Яг слоя воды над слоем взвешенного осадка должна обеспечить задержание частиц мути, проскочивших через взвешенный осадок, и защитить поверхность взвешенного осадка от подсоса взвеси устройствами 2 (желобами, перфорированными трубами) для сбора осветленной воды. Подобный подсос возможен вследствие образования местных потоков воды вблизи указанных устройств.

В слое взвешенного осадка происходит процесс прилипания частиц взвеси к образовавшимся в воде хлопьям коагулянта, т.е. своеобразный процесс контактной коагуляции. В этом слое имеет место так называемое стесненное осаждение хлопьев и частиц мути; скорость выпадения частиц в условиях стесненного осаждения всегда меньше, чем при их свободном осаждении; скорость восходящего движения воды в пределах этого слоя в каждый момент работы осветлителя равна скорости выпадения хлопьев. При увеличении концентрации вещества в слое взвешенного осадка изменяется (уменьшается) скорость выпадения частиц. Поэтому слой взвешенного осадка обладает известной устойчивостью.

Если скорость восходящего движения v0 будет превышать скорость выпадения частиц «о при данной концентрации взвеси, то эта концентрация уменьшится и может быть нарушен баланс поступления взвеси в осветлитель и удаления ее избытка в осадкоуплотнитель. В результате этого произойдет подъем слоя взвешенного осадка и вынос взвеси из осветлителя.

Для надлежащего эффекта осветления необходимо, очевидно, правильно назначить высоту взвешенного слоя /ii и скорость восходящего движения воды. Эти величины для заданной степени осветления будут зависеть от качества природной воды и методов ее химической обработки.

Осветлители со слоем взвешенного осадка в настоящее время широко используются для осветления мутных вод, при обесцвечивании, а также при реагентном умягчении воды

Осветлители работают эффективно при условии относительно незначительных колебаний часового расхода подаваемой воды (не более ±10% в течение часа) и незначительных колебаний ее температуры (не более 1° в течение 1 ч).

Осветлители со взвешенным слоем осадка (рис. 57) применяют для предварительного осветления воды перед ее фильтрованием. Они могут работать только при условии предварительного коагулирования воды.

Осветлители работают следующим образом. Вода подводится в осветлитель снизу и равномерно распределяется по его площади. Затем она проходит через взвешенный слой осадка, осветляется и по дырчатому лотку или трубе, располагаемым на некотором расстоянии над поверхностью взвешенного слоя., отводится на фильтры.

Взвешенный слой осадка состоит из хлопьев, непрерывно и хаотически движущихся под действием потока воды. Таким образом, масса осадка во взвешенном слое постоянно перемешивается. Взвешенный слой, называемый иногда «псевдоожи-женным слоем», обладает свойствами жидкости — он «течет», принимает форму сосуда и т. д.

Благодаря этому и наличию окна в осветлителе поддерживается постоянный и оптимальный слой осадка. Излишки его «стекают» в отделение уплотнения осадка. Концентрация взвеси в слое зависит от восходящей скорости: с увеличением скорости концентрация взвеси в слое уменьшается. Следовательно, с увеличением скорости взвешенный слой еще больше расширяется, а расстояние между хлопьями увеличивается.

Средняя скорость осаждения взвеси в слое меньше, чем над слоем, и равна восходящей скорости потока. Поэтому частицы взвеси не выносятся с потоком и не осаждаются на дно.

При движении воды через взвешенный слой осадка происходит ее осветление. Объясняется это явлением коагуляции — прилипанием частиц взвеси к хлопьям. Движение частиц взвеси с потоком воды через взвешенный слой, который непрерывно

перемешивается, обеспечивает частое столкновение их с ранее образовавшимися хлопьями и с хлопьями, вновь формирующимися вокруг частиц гидроокиси алюминия или другого коагулянта. Процесс коагуляции и осветления воды здесь протекает интенсивнее, чем в камерах хлопьеобразования и в отстойниках.

Перед осветлителями не требуется устройства камер хлопьеобразования. Осадок, отведенный из зоны осветления и уплотненный затем в специальном отделении, периодически удаляется из сооружения.

Разработан ряд конструкций осветлителей, нашедших применение в практике.

На станциях средней и большой производительности широко применяют осветлитель коридорного типа (рис. 58), который представляет собой прямоугольный в плане резервуар, разделенный на три секции. Две крайние секции являются рабочими камерами / осветлителя, а средняя секция 2 служит осадкоуплотнителем. Коагулированная вода подается по дырчатым трубам 4 и равномерно распределяется по площади осветлителя. После прохождения взвешенного слоя осветленная вода собирается лотками 8 и отводится в канал 9. Излишки постоянно образующегося осадка отводятся через осадкоприемные окна 3 в осадкоуплотнитель 2. Осадок периодически удаляется по трубам 5.

Из осадкоуплотнителя через трубы в в канал 9 также отводится осветленная вода. Расход се может регулироваться задвижкой 7. Отвод осветленной воды по трубам 6 значительно улучшает работу осветлителя. Он обеспечивает принудительный отсос осадка из зоны осветления в осадкоуплотнитель. Чтобы при этом не подсасывалась осветленная вода, осадкоприемные окна снабжены козырьками. Отвод осветленной воды по трубам 6 улучшает и гидравлические условия работы зоны осветления воды. Над взвешенным слоем осадка уменьшается восходящая скорость воды. Благодаря этому уменьшается вынос взвеси и улучшается эффект осветления воды. Из канала 9 осветленная вода направляется на фильтры.

На очистных станциях небольшой производительности применяют осветлители с поддоном-осадкоуплотнителем. Один из осветлителей этого типа показан на рис. 59. Воду в него подают по трубе 1 в основание конусной части. Осветленная вода собирается и отводится кольцевым лотком. Осадкоуплотнитель расположен под рабочей камерой осветлителя. Из рабочей камеры в осадкоуплотнитель осадок отводится по ряду вертикальных труб 4, расположенных по окружности.