5.2.6 Розрахунок змішувача

Змішувачі призначені для швидкого і рівномірного змішування реагентів з основною масою оброблюваної води, яке повинно бути закінчене протягом 1,5 – 2 хв. Повинна бути передбачена можливість послідовного введення реагентів з дотриманням необхідних інтервалів часу між їх подачею, а також забезпечений турбулентний рух потоку води.

Приймаємо не менше 2-х робочих змішувачів (без резервування).

За принципом дії змішувачі поділяють на два основних типи: гідравлічні і механічні. У гідравлічних змішувачах перемішування реагентів з водою відбувається турбулентним потоком рідини, що створюється звуженнями або дірчастими перегородками, а в механічних – при обертанні електродвигуном лопастей чи пропелерів. Вибір типу змішувача повинен бути зумовлений конструктивними міркуваннями і компоновкою технологічних споруд водоочисної станції з урахуванням її продуктивності і методу обробки води. На практиці найчастіше застосовують такі типи змішувачів: вихровий (вертикальний), перегородковий, дірчастий.

Перегородковий змішувач

Виконується у вигляді прямокутного залізобетонного лотка з каналами із перегородками, що забезпечують горизонтальний рух води з поворотами на 180°.

Продуктивність одного змішувача становить: , м³/год

Об’єм змішувача визначаємо за формулою:

, м³ (5.20)

де t - час перебування води у змішувачі, прийм. t = 1,5 – 2,0 хв.

Площу лотка змішувача в плані розраховуємо за формулою:

, м² (5.21)

де Н - глибина води у змішувачі, прийм. Н = 0,4 – 0,5 м.

Ширину одного каналу змішувача визначаємо за формулою:

, м (5.22)

де V – швидкість руху води в каналі змішувача, V = 0,5 – 0,7 м/с;

Число поворотів води в змішувачі повинно бути m = 8 – 10, тоді число каналів n = m + 1.

Загальна довжина всіх каналів змішувача повинна становити: , м, тоді довжина одного каналу (фактична довжина змішувача) складе:

, м (5.23)

Ширину лотка змішувача в плані визначаємо за формулою:

В = F/L_зм, м (5.24)

Втрати напору на одному повороті змішувача визначаємо за формулою:

, м (5.25)

де ζ – коефіцієнт гідравлічного опору, прийм. ζ = 2,9.

Тоді загальні втрати напору в змішувачі складуть: h_заг = m ∙ h₁, м.

Дірчастий змішувач

Дірчастий змішувач – це залізобетонний лоток з трьома дірчастими перегородками, встановленими вертикально і перпендикулярно до напряму руху води. Відстані між перегородками приймають рівними ширині змішувача, а діаметри отворів (d_о = 20 – 100 мм) – залежать від продуктивності водоочисної станції.

Продуктивність одного змішувача становить: , м³/с

Приймаємо швидкість руху води в лотку за останньою перегородкою

V_лот = 0,6 м/с, тоді площа перерізу лотка:

,м² (5.26)

Приймаючи висоту шару води в кінці змішувача Н = 0,5 м, визначаємо ширину лотка:

b₁ = S_л/Н, м (5.27)

Визначаємо втрати напору в отворах перегородки:

, м (5.28)

де V - швидкість руху води в отворах перегородки, V = 1, м/с;

μ – коефіцієнт витрати, що залежить від відношення діаметру

отвору до товщини перегородки, приймаємо μ = 0,65.

Визначаємо розрахункову глибину води перед кожною перегородкою, починаючи з кінця змішувача:

h₁ = 0,5 + h, м (5.29)

h₂ = 0,5 + 2 · h, м (5.30)

h₃ = 0,5 + 3 · h, м (5.31)

Сумарна площа отворів у кожній перегородці:

f₀ = , м² (5.32)

Кількість отворів в перегородці визначаємо за формулою:

, отв. (5.33)

де d – діаметр отворів, приймаємо 40 мм (0,04 м) при Q_ВВ ≤ 24000

м³/добу і 100 мм (0,1 м) при Q_ВВ > 24000 м³/добу.

Оскільки площа отворів перегородки не повинна перевищувати 30% її робочої площі, то мінімальна площа перегородки, то f_п = f₀ /0,3, м².

Висота першої перегородки з кінця змішувача з урахуванням 0,1 м затоплення верхніх отворів дорівнює:

h_п = h₁ – 0,1,м (5.34)

Визначаємо ширину лотка змішувача:

b = f_п / h_п, м (5.35)

Відстань між перегородками по довжині змішувача складає:

L = 1,5 · b, м (5.36)

Розподіляємо отвори в ряди по вертикалі і по горизонталі змішувача: n = n_верт x n_гор. Визначаємо крок отворів по вертикалі у всіх перегородках з урахуванням затоплення першого ряду на 0,1 м:

е₁ = (h₁ – 0,1)/ n_верт, м

е₂ = (h₂ – 0,1)/ n_верт, м (5.37)

е₃ = (h₃ – 0,1)/ n_верт, м

Схема дірчастого змішувача наведена на рис.15 [2].