книги из ГПНТБ / Калицун В.И. Основы водоснабжения и канализации учеб. пособие для техникумов

гать вместе с растворными баками или отдельно от них. Затем

Рис. 55. Схема гидравлической мешалки для перемешивания из­ весткового молока

поэтому применение ее в виде раствора допускается при суточ­ ном расходе не более 250 кг. При больших расходах ее приготов­ ляют и используют в виде суспензии (известкового молока) концентрацией около 5%.

На очистные станции известь доставляется в негашеном виде (известь-кипелка). Перед использованием ее гасят. Для гаше­ ния извести применяют известегасильные аппараты. Вода для гашения подается непосредственно в эти аппараты. Одновремен­ но в известегасильных аппаратах происходит измельчение из­ вести. В зависимости от количества добавляемой воды получают известь-пушенку, известковое тесто или суспензию (известковое молоко). В настоящее время наиболее часто используют извест­ ковое молоко.

. Известковые растворы приготовляют в сатураторах.

Для поддержания однородности суспензии применяют спе­ циальные установки. В них суспензия может доводиться до опре­ деленной концентраций. Наиболее распространенной установ-

100

кой такого типа является гидравлическая мешалка (рис. 55). С помощью насоса 6 известковое молоко забирается через гиб­ кие шланги с верхних уровней мешалок и возвращается по трубопроводам в их конусную часть. Так обеспечивается непре­ рывное перемешивание известкового молока по всему объему установки и поддержание его равномерной концентрации. Этим же насосом часть известкового молока по трубопроводу 3 посто­ янно подается к дозатору. Таким образом, гидравлические ме­ шалки являются одновременно расходными баками.

Кроме гидравлических мешалок для перемешивания извест­

дозы, обеспечивающие подачу в очищаемую воду постоянной до­ зы реагента; 2) пропорциональные, обеспечивающие подачу в очищаемую воду количества реагента, соответствующего расхо­ ду воды; 3) заданных параметров качества воды, обеспечиваю­ щие подачу в очищаемую воду количества реагента, необходи­ мого для поддержания заданных параметров качества воды.

Наиболее распространенным дозатором постоянной дозы раствора реагента является дозатор системы В. В. Хованского (рис. 56). Это бачок, в котором находится поплавок с прикреп­ ленной к его низу горизонтальной трубкой, один конец которой соединен резиновым шлангом с выпускной трубкой (краном), располагаемой над приемной воронкой трубы, отводящей раст­ вор реагента в очищаемую воду. Свободный конец горизонталь­ ной трубки оборудуется сменными диафрагмами разного диа­ метра. Поплавок плавает на поверхности раствора реагента, что обеспечивает отвод в очищаемую воду через диафрагму и резино­ вый шланг наиболее осветленного раствора. Постоянное погру­ жение диафрагмы под уровень раствора обеспечивает отвод постоянного расхода, не зависящего от наполнения бачка, и, следовательно, постоянной дозы реагента. Дозу реагента можно изменять путем изменения размера диафрагмы или глубины по­ гружения ее под уровень раствора".. Чтобы исключить работу ре­ зинового шланга как сифона, к горизонтальной трубке присое­ динен вертикальный отросток (в центре поплавка), сообщаю­ щийся с атмосферой.

На очистных станциях небольшой производительности опи­ санным дозировочным поплавком могут оборудоваться непосред­ ственно расходные баки.

Принцип работы пропорциональных дозаторов раствора реа­ гентов основан на изменении перепада давления в сужающих устройствах (диафрагмах, трубах Вентури и т. п.) при измене­ нии расхода.

101

Наиболее совершенным дозатором раствора реагента задан­

Разрез Вода из бодопроіода

и обеспечивающие, таким образом, постоянную концентрацию суспензий при дозировании.

На рис. 57 показан простейший дозатор постоянной дозы из­ весткового молока. Известковое молоко подается в дозатор не­ прерывно и в значительно большем количестве, чем требуется для обработки воды. Та его часть, которая направляется на об­ работку воды, отводится через диафрагму 2 по трубе 4. Избыток

Над диафрагмой поддерживается постоянный напор Я, благо­ даря чему обеспечивается подача в очищаемую воду постоянного расхода известкового молока и, следовательно, постоянной дозы извести. Дозу извести можно изменить изменением размера диа­ фрагмы или глубины погружения ее под уровень суспензии.

102

Подача значительного расхода известкового молока поддержи­ вает в цилиндрокоиическом сосуде дозатора такие восходящие скорости потока, при которых нерастворенные частицы извести находятся во взвешенном состоянии. Таким путем обеспечива­ ется постоянная концентрация суспензии, отводимой для обра­ ботки воды.

С другими типами дозаторов можно познакомиться в специ­ альной литературе.

В последние годы для дозирования реагентов стали широко применять насосы (шестеренчатые, плунжерные и центробеж­ ные). Промышленность выпускает для этой цели насосы следую­ щих специальных марок: НД, ВХ, ХД (кислотостойкие). Для до­ зирования неагрессивных коагулянтов допускается применение насосов и других марок.

Сооружения и оборудование, применяемые для приготовле­ ния, дозирования и транспортирования реагентов, следует выпол­ нять из материалов, устойчивых к коррозионному воздействию растворов и суспензий, так как многие реагенты обладают силь­ но корродирующими свойствами (сернокислый алюминий, же­ лезный купорос и др.). Кислотостойкими материалами, которые можно применять в этих случаях, являются нержавеющая сталь,

и полной обработки очищаемой воды ее необходимо тщательно перемешивать с реагентами. Это осуществляется в сооружениях, называемых смесителями. Применяемые смесители подразделя­ ются на две группы: 1) в которых смешение достигается благо­ даря турбулизации потока; 2) в которых смешение осуществля­ ется механизмами. К первой группе относятся следующие сме­ сители: дырчатый, перегородчатый, ершовый, вертикальный, трубопровод необходимой длины и др.; ко второй группе — сме­ ситель с лопастной мешалкой и центробежный насос.

Дырчатый смеситель представляет собой лоток, перегорожен­ ный тремя и более дырчатыми перегородками. При движении воды через отверстия создаются завихрения, способствующие интенсивному перемешиванию воды с реагентом. Расстояние между перегородками принимается равным ширине лотка. Диа­ метр отверстий может составлять от 20 до 100 мм. Количество отверстий определяется из условия движения воды в них со ско­ ростью 1 м/сек.

ет перегородки, идущие под углом к направлению движения во­ ды поочередно от обеих стенок. Между перегородками создают­ ся щели, через которые вода протекает с большими скоростями.

103

Вертикальный смеситель имеет цилиндроконическую форму. Вода и реагент подаются в нижнее основание конусной части. Смешение их происходит в период подъема кверху (к месту от­ вода воды) вследствие образования больших завихрений при расширении потока. Объем смесителя определяется из условия

ется гаситель, выполненный из крестообразных перегородок. По­ сле прохода его вращательное движение воды гасится, и она спокойно и с малой скоростью входит в отстойник. Высота каме­ ры назначается равной 0,9 высоты зоны осаждения отстойника. Объем всей камеры определяется из условия пребывания в ней воды в течение 15—20 мин.

І04

довательно соединенных коридоров. Вода в них движется со ско­ ростью 0,2—0,3 м/сек. Периодические повороты потока и образу­ ющиеся при этом водовороты создают благоприятные условия для хлопьеобразования. Объем камеры хлопьеобразования рас­ считывается на пребывание в ней воды в течение 20—30 мин. Перегородчатые камеры обычно совмещают с горизонтальными отстойниками (см. далее § 23).

типов. Вихревые камеры также часто совмещают с горизонталь­ ными отстойниками.

В отечественной практике применяют и лопастные камеры хлопьеобразования. По конструкции их разделяют на камеры

(рис. 59) имеет прямоугольную форму в плане и обычно встраи­ вается в горизонтальные отстойники. Воду в камеру подают рас­ средоточение по всей ее площади по распределительным дырча­ тым трубам или каналам с отверстиями 8. Затем вода поднима­ ется вверх и, переливаясь через затопленную стенку, поступает

вотстойник.

Вкамере накапливается слой осадка, который как бы «ки­ пит» благодаря восходящему потоку воды. Такой слой осадка называется взвешенным. Часть осадка, равная непрерывно обра­ зующемуся количеству его, поступает с обрабатываемой водой

105

в отстойник и там улавливается. При прохождении через слой осадка частицы взвеси, содержащиеся в воде, обработанной коа­ гулянтами, прилипают к хлопьям (коагулируют). Благодаря ча­ стому столкновению частиц взвеси коагуляция их в камерах хлопьеобразования со взвешенным слоем осадка происходит весьма интенсивно.

Следует иметь в виду, что при прочих равных условиях наи­ более надежно работают системы осветления воды, в которых ка­ меры хлопьеобразования или совмещены с отстойниками, пли встроены в них. Разделение камер и отстойников приводит к уве­ личению пути движения воды со сформировавшимися хлопьями. При этом хлопья разрушаются. Укрупнение же их вторично про­ исходит с трудом.

§ 23. Отстойники

Удаление взвешенных веществ из воды • (осветление воды) осуществляется отстаиванием ее в сооружениях, называемых от­

стойниками.

По направлению движения воды приме­ няемые отстойники раз­ деляют на горизон­ тальные, радиальные и вертикальные.

Горизонтальные от­ стойники. Горизонтальный отстойник (рис. 60) представляет со­ бой прямоугольный в плане удлиненный железобетонный ре­ зервуар, в котором вода движется с малой скоростью ѵ. Под действием силы тяжести частицы взвеси выпадают в осадок.

В начале и конце отстойника устанавливают дырчатые пере­ городки. Впуск воды в сооружение и выпуск ее из него через та­ кие перегородки выравнивают скорость движения воды по всему сечению, исключая увеличение ее в отдельных местах. А чем бо-

106

лее равномерно движение воды по сечению, тем выше степень ос­ ветления воды.

В нижней части отстойника отводится специальный объем для накопления осадка. Глубина осадочной части в конце от­ стойника h2; в начале отстойника глубина осадочной части дела­ ется больше, так как в этом месте выпадает наибольшее коли­ чество осадка. Осадок удаляется по трубе 4. Для лучшего смыва осадка дно отстойника выполняют с уклоном не менее 0,02 к ме­ сту удаления осадка (при немеханизированном его удалении). Борта отстойников должны возвышаться над уровнем воды в нем на высоту Лз=0,5 м.

Частицы взвеси, находящиеся в начале отстойника на поверх­ ности воды, достигнут дна отстойника за более длительное вре­ мя, чем остальные частицы взвеси. В связи с этим расчет отстой­ ников следует производить из условия улавливания именно этих частиц.

Под действием продольной скорости частицы взвеси будут перемещаться к концу отстойника со скоростью ѵ (см. рис. 60). В то же время под действием силы тяжести они будут осаждать­ ся на дно. Скорость их осаждения зависит от их размера и удель­ ного веса. Очевидно, что чем больше их размер и удельный вес, тем с большей скоростью они будут осаждаться.

Если частица взвеси осаждается со скоростью щ, то ее равно­ действующая скорость будет равна ѵ и двигаться она будет по

Чтобы обеспечить улавливание частицы взвеси, осаждаю­ щейся со скоростью un» продолжительность пребывания воды в отстойнике следует принимать равной

Это условие будет соблюдено, если длина отстойника будет равна:

L = vt = — v.

Умножая левую и правую части уравнения на суммарную шири­ ну всех отстойников очистной-станции BN и учитывая, что рас­ ход воды Q=Bh\Nv (N — количество отстойников на очистной станции), получим

"о

где F = LBN — площадь отстойников в плане.

107

В действительности движение воды в отстойниках неравно­ мерно, а поэтому продолжительность пребывания воды в нем должна быть принята больше теоретической, и, следовательно, полученная площадь отстойников должна быть увеличена. С уче­ том изложенного, расчетная формула записывается в следую­ щем виде:

F = a — ,

"о

где а — коэффициент, учитывающий неравномерность движения воды в от­ стойниках и взвешивающее влияние турбулентности (и0 определяется

при отстаивании воды в состоянии покоя).

Ширину отстойников определяют по формуле

vhyN

Скорость осаждения частиц взвесей определяют по данным технологического анализа воды или по данным эксплуатации от­ стойников с таким расчетом, чтобы содержание взвешенных ве­

в пределах от 1,3 до 3,5.

Глубину отстойника следует принимать равной 2—3,5 м, ши­ рину — не более 9 м, отношение L : # = 10 н- 25.

Число отстойников проектируют не менее двух.

В центральных и северных районах СССР отстойники выпол­ няют с перекрытиями и обсыпают землей с боков и сверху. В южных районах отстойники можно выполнять без перекрытий.

При обработке воды с малой мутностью отстойники не обо­ рудуют какими-либо устройствами для удаления осадка. Для очистки их выключают'из работы, спускают воду, а затем смы­ вают оставшийся осадок струями воды из брандспойтов.

При значительном содержании взвешенных веществ в воде отстойники оборудуют механизмами для удаления осадка. В ка­ честве таких механизмов можно применять скребковые транс­ портеры, которые сгребают осадок в приямки, и эжекторы или насосы, которые затем откачивают осадок. Применение такого оборудования позволяет удалять осадок из отстойников без вык­ лючения их из работы.

В последние годы для удаления осадка из отстойников широ­ ко применяют дренажные системы. Отстойник, оборудованный такой системой, был показан на рис. 59. По дну каждого отстой­ ника выполнено по два канала 5 с отверстиями. Каналы соеди­ нены с одним сбросным трубопроводом 9 диаметром 400 мм.

108