5. Теоретич. Основы процесса осветл-я воды в слое взвешенного осадка.
Осветлители со слоем взв. осадка примен. при мутности исх воды от 50 до 1500 мг/л и при любой цветности и при Qо.с.>5000 м3/сут. Схема осветлителя коридорного типа:
1-телескопич. дырчат. трубы для равном. распр. исх. воды по площади зоны осветления (7); 2- лотки для сбора осветл. воды; 3- осадкоприемные окна; 4- дырчатые трубы для сбора и отведения осветленной воды из осадкоуплотнителя; 5- перфарированные трубы для сбора и удаления осадка из осадкоуплотнителя; 6- осадкоуплотнитель; 7 – слой взв. осадка в зоне осветлителя; 8- защитные козырьки; 9- сборные боковой карман; 10- отвод воды на фильтры.
После смешения с коаг-том и флок-том вода подводится по трубопроводу (1) и равномерно распред-ся по площади осветлителя. Далее вода движется снизу вверх, проходит ч/з слой взв.осадка, т.е. ч/з массу взвешенных в восходящем потоке ранее образовавшихся хлопьев. Взвешенные в потоке хлопья хаотич-ки движутся, но весь слой взв. осадка в целом остается неподвижным. Ск-ть восходящего потока воды равно ск-ти осаждения хлопьев. Ск-ть осаждения хлопьев меньше гидравл крупн-сти U0, т.е. работа осветлителя осн-на на стисненном осаждении частиц. Проходя слой взв.осадка вода осветляется, мелкие частицы взвеси, поступающие с исх водой прилипают к крупн.частицам взв. осадка, т.е. протекает процесс контактной коагуляции. При работе осветлителя величина хлопьев может увел-ся за счет слипания взв частиц, извлекаемых из воды и может уменьш-ся, разрушаясь под действием гидродинамич. потока воды, поступающего по трубе (1).
Скорость стисненного осаждения хлопьев зависит от конц-ии взв. слоя. Чем больше скорость потока, тем меньше конц-я частиц и наоборот. Когда скор. потока приближ-ся к скорости свободно осажд-ся частиц, находящихся во взв. слое, происх. вынос взв. частиц с потоком ч/з осадкоприемные окна в осадкоуплотнитель (6). Осветлен вода ч/з сборн желоба (2) подается на фильтры. Для норм работы осветл-ля необх поддерж-ть пост. расход проступающ. воды и t-ру. таким образом теоретич.основы процесса осв-я воды в слое взв. осадка закл. в двух основ. принципах: 1) работа осветлителя основана на процессе стисненного осаждения; 2)процесс осв-я имеет физико-хим. природу: прилипание мелких частиц взвеси, поступающих с исходной водой у крупным частицам взв. осадка.
6. Теоретич. Основы фильтрования воды. Зернистые фильтрующие загрузки.
В проц фильтр-я из р-ра выделяются коллоидн и диспергированные частицы. Сущность м/да закл-ся в пропуске жид-ти, кот содержит примеси ч/з фильтрующий материал, проницаемый для жид-ти и непрониц для тверд частиц. Согласно теор. Минца проц. фильтр-я воды рассм-ся как 2 стадии: 1) осветление воды, в процессе кот.идет изъятие загрязн-й из воды и заполнение межпорового простр-ва фильтрующей загр-ки этими загрязнениями; 2) протекает одноврем. с 1-ой стадией и вкл: накопл-ние осадка в толще загрузки, уменьш-е свободн. объма пор загр-ки, увел-е гидравлич сопротивл-я загрузки, а, след-но, увел-е потерь напора. При этом осветление – основной процесс, а изменение гидравлич. сопротивл-я загрузки и прировт потерь напора – сопутсв. процесс.
Каждая кривая относится к опред. моменту времени t1<t2<t3<t4.
х – толщина загрузки.
ХНАСыщ – толщ участка фильтр. Загрузки, кот к моменту времени t4 нах-ся в состоянии предельн насыщения. На графике показаны конц-ции взв в-в в воде по высоте слоя загрузки.
Кривая, соотв-я времени t1показ-ет, как измен-ся мутность только под действием сил прилипания. Осветл-е воды в нач. процесса происх. только на некот участке Х1. В толщине загр-ки L-X1 конц-ция взвеси измен-ся незначит-но. С уменьш-ем роли 1-ых слоев в фильтр-ии возрастает роль нижерасполож слоев. Графики показ-ют, что с теч. времени наступает такой момент, когда вся толщина фильтр загр-ки оказ-ся недостаточной для получения треб-го эффекта осветления. Время, в теч кот-го данн загр-ка способна осветлить воду до треб ступени, наз-ся временем защитн действия загрузки – tЗ: tЗ = f(v, d, x), где v – ск-ть ф/тр-ния, м/ч; d – диаметр зерен загр-ки; х – толщ фильтр слоя. Согл. теор Минца сопутствующий процессу осветл-я воды проц прироста потерь напора опис-ся др ур-нием, по кот опр-ся прод-сть ф/тр-ния до момента достижения предельн потерь напора – время tН. При проектир-ии ф/тров след стремиться к тому, чтобы проц макс оптимизировать, т.е. изменяя параметры v, d, x приблизить tЗ к tН.
Зернистые фильтрующие загрузки. При выборе загрузки необх. оптимизировать ее по след. параметрам: 1. фракцион. состав (опр-ся эквив диаметром зерен); 2. степень однородности размеров зерен (опр-ся коэф. неоднор-ти = 1,5-2,2); 3. механ. стойкость (прочность) зерен загрузки хар-ся истираемостью и измельчаемостью; 4. хим. стойкость по отношению к фильтрующей воде. Типы фильтрующих загрузок: кварц песок – речной или карьерный; дроблен. антрацит; керамзит; горелые породы; вспененный полистирол; гранитный щебень; шунгизит: доменные шлаки; кремниевый камень.