74. Типы отстойников и область их применения. Гидроциклоны. Флотаторы.

В практике водоподготовки для предварительного осветле­ния воды перед поступлением ее на скорые фильтры приме­няют горизонтальные, вертикальные, ради­альные и тонкослойные отстойники.

Горизонтальный отстойник — прямоугольный, вытянутый в направлении движения воды железобетонный резервуар, в котором осветляемая вода движется в направлении, близком к горизонтальному, вдоль отстойника. Различают одно-, двух- и трехэтажные отстойники. Горизонтальные отстойники рекомендуется применять при мутности до 1500 мг и цветности 120 град обрабатываемой воды и при производительности водо­очистного комплекса не менее 30 тыс. м3/сут.

1-водоподводящийлоток; 

2 - привод скребкового механизма;  3 -скребковый механизм;  4 - водоотводящий лоток; 5 - отвод осадка

Для равномерности распределения воды в поперечном се­чении отстойника его объем делят в продольном направлении перегородками на самостоятельно действующие секции ши­риной 3 ... 6 м (в зависимости от шага колонн, поддерживаю­щих перекрытие). При количестве секций менее шести необходимо предусматривать одну резервную. Дно отстойника долж­но иметь продольный уклон не менее 0,005 в направлении, обратном движению воды, а в поперечном направлении оно может быть плоским или призматическим с углом наклона граней 45°. Для удаления осадка предусматривают перфорированные трубы (удаление в течение 20 ... 30 мин.), плавучие землесосные снаряды и скребковые транс­портеры, которые сгребают осадок в приямок, откуда этот оса­док откачивается эжектором или насосом.

Вертикальный отстойник представляет собой круглый или квадратный в плане резервуар с камерой хлопьеобразования водоворотного типа в центральной трубе и с конусным днищем, для накопления и уплотнения осадка (см. рис. 6.2). Угол между наклонными стенками, образующими днище, следует принимать 70...80°. Сбор осветленной воды предусматривается периферийными и радиальными желобами с затопленными отверстиями или с треугольными водосливами. Сечение водосборных желобов определяют по скорости движения воды в них 0,5…0,6 м/с. Период работы отстойника между сбросами осадка должен быть не менее 6 ч., а при мутности обрабатываемой воды свы­ше 1 г/л — не более 24 ч. Рекомендуется использовать при мутности и цветности обрабатываемой воды до 1500 мг/л и до 120 град и при производительности водоочистного комплекса до 5000 м3/сут.

Радиальный отстойник (рис. 8.5) — круглый в плане железобетонный резервуар, высота которого невелика по сравне­нию с его диаметром. Вода в отстойнике движется от центра к периферии в радиальном направлении, близком к горизон­тальному. СНиП рекомендует использовать радиальные от­стойники при обработке высокомутных вод и в системах обо­ротного водоснабжения. В радиальном отстойнике осветляемая вода подво­дится снизу в центр и изливается через воронку, обращенную широким концом кверху. Вода медленно движется от центра к периферии и сливается в периферийный желоб с за­топленными отверстиями или треугольными водосливами. Для равномерного отбора осветленной воды по периметру кольцевого периферийного желоба следует в стенках его на глу­бине 120-150 мм от поверхности воды устраивать отверстия диаметром 25-30 мм или треугольные водосливы высотой 40-60 мм, располагаемые на расстоянии 100-150 мм в осях. Общую площадь отверстий подсчитывают по скорости движения воды в них 0,7 м/с. Скорость движения воды в желобе принимает 0,5-0,6 м/с.Для удаления осадка служит медленно вращающаяся металлическая ферма с укрепленными на ней скребками, сгребающими осадок к центру отстойника, откуда он непрерывно или периодически выпускается или откачивается. Обычно глубина отстойника в центре достигает 3—3,5 м. Отстойники диаметром до 18 м устраивают с центральным приводом, а при больших размерах - с периферическим.

Тонкослойные отстойники - Тонкослойные отстойники представляют собой открытые и закрытые резервуары. Как и обычные отстойники, они имеют водораспределительную, отстойную и водосборную зоны, а также зону накопления осадка. Отстойная зона полочными секциями или трубчатыми элементами делится на ряд неглубоких слоев (до 15 см). Полочные секции монтируются из плоских или волнистых пластин, удобных в эксплуатации. Трубчатые секции характеризуются большей жесткостью конструкции, обеспечивающей постоянство размеров по всей длине. Они могут работать с более высокими скоростями, чем полочные секции, но быстрее заиливаются осадками, труднее поддаются очистке и требуют повышенного расхода материалов.

Гидроциклон – технологический аппарат, предназначенный для выделения из потока обрабатываемой жидкости частиц твердой фазы заданного размера и плотности.

Принцип действия: поток обрабатываемой воды подается сбоку и движется по спирали вдоль конусного корпуса. Благодаря действию центробежной силы, частицы примесей перемещаются к стенкам и под действием собственного веса сползают вниз, собираясь в нижней камере. Очищенная вода отводится вверх.

Схематично конструкция гидроциклона представлена на рисунке .

1 – введение суспензии; 2 – выход твердой фазы; 3 – выход осветленной жидкости; 4 –корпус гидроциклона; 5 – подводящий трубопровод; 6 - отводящий трубопровод

Гидроциклоны могут быть открытыми и напорными. Откры­тые гидроциклоны устраивают одно- и многоярусными. В основу проектирования и расчета многоярусных гидроциклонов принимается формула для определения гидравлической крупности частиц u, на задержание которых рассчитывают аппарат:

Напорные гидроциклоны бывают обычными и мультицикло­нами. Потери напора в гидроциклоне зависят от его конструкции и подачи. С возрастанием расхода воды через аппарат в нем увеличивается скорость движения воды, также воз­растает и эффект осветления воды, одновременно растут и по­тери напора в гидроциклоне. Достоинства : компакт­ность, простота устройства и отсутствие движущихся частей; высокая объемная производительность. Недостатками гидроциклонов являются: быстрый износ, особенно при обра­ботке твердых материалов; колебания эффекта осветления. ____Флотация — метод отделения диспергированных и коллоид­ных примесей от воды, основанный на способности частиц при­липать к воздушным пузырькам и переходить вместе с ними в пенный слой. Оптимальная круп­ность извлекаемых примесей находится в пределах 10-5-10-3 м. С понижением поверхностного натяжения эффект очистки воды флотацией повышается в отличие от отстаивания и фильтрования. Обработку воды флотацией рекомендуется применять при ее мутности до 150 мг/л и цветности до 200 град, что позволяет уменьшить объем очистных сооружений вследствие уско­рения в 3…5 раз, процесса выделения взвеси из воды. Вид содержащихся в воде загрязнений определяет характер флотационной обработки: одним воздухом или воздухом в со­четании с различными реагентами.

Ф лотационное сооружение - состоит из камеры флотации и вспомогательного оборудования. По форме камера флотации круглая в плане глубиной не более 3 м. Внутри камеры размещены устройства распределения поступающей на очистку воды и водовоздушной смеси, направляющие перегородки, устройства для поддержания постоянств положения уровня воды в сооружении, сбора и удаления осадков и флотошлама. В состав вспомогательного оборудования входит установка для насыщения воды воздухом. Часть потока очищенной воды под давлением подается в напорный бак (сатуратор). Туда же компрессором подают воздух. Насыщенная воздухом вода из сатуратора поступает во флотационную камеру, где происходит резкое снижение давления, выделяющиеся пузырьки воздуха образуют с загрязнениями флотокомплексы, которые всплывают на открытую поверхность флотатора. Всплывающая масса непрерывно удаляется механизмами для сгребания пены в пеносборник.

Схема флотационного сооружения представлена на рисунке

1 — циркуляционный насос; 2 — компрессор; 3 — напорный бак; 4 — камера флотации; 5 — скребковый механизм; 6 — сборник флотошлама; 7 — система распределения воды и водовоздушной смеси

Использование коагулянтов позволяет значительно повысить эффективность флотационной очистки и удалять загрязнения, находящиеся в воде в виде стойких эмульсий и взвесей, а также в коллоидном состоянии. Время флотационного осветления воды для флотатора с ра­диальным движением воды состав­ляет 10-12 мин. Пред­почтение следует отдавать флотаторам с горизонтальным дви­жением воды прямоугольной формы в плане, совмещенным с камерами хлопьеобразования, с целью предотвра­щения разрушения хлопьев, сформированных в процессе коагу­ляции взвеси в воде.

Во флотаторах, имеющих в плане круглую форму, применяют вращающиеся скребки. Кроме того, применяют отдельные скреб­ки, установленные горизонтально во флотационной камере на подвижных тележках. При перемещении тележки по ходу дви­жения воды скребок удаляет пену, при обратном ходе тележка скребок поднимается над поверхностью воды.