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

При движении воды через взвешенный слой осадка происхо­ дит ее осветление. Объясняется это явлением коагуляции — при­ липанием частиц взвеси к хлопьям. Движение частиц взвеси с по­ током воды через взвешенный слой, который непрерывно пере­ мешивается, обеспечивает частое столкновение их с ранее обра­ зовавшимися хлопьями и с хло­ пьями, вновь формирующими­ ся вокруг частиц гидроокиси алюминия или другого коагу­ лянта. Процесс коагуляции и осветления воды здесь проте­ кает интенсивнее, чем в каме­ рах хлопьеобразования и в от­ стойниках.

по площади осветлителя. После прохождениявзвешенного слоя осветленная вода собирается лотками 8 и отводится в канал 9. Излишки постоянно образующегося осадка отводятся через осадкоприемные окна 3 в Ъсадкоуплотнитель 2. Осадок периоди­ чески удаляется по трубам 5.

Из осадкоуплотнителя через трубы 6 в канал 9 также отво­ дится осветленная вода. Расход ее может регулироваться за­ движкой 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

111

снабжены козырьками. Отвод осветленной воды по трубам 6 улучшает и гидравлические условия работы зоны осветления во­ ды. Над взвешенным слоем осадка уменьшается восходящая ско­ рость воды. Благодаря этому уменьшается вынос взвеси и улуч­ шается эффект осветления воды. Из канала 9 осветленная вода направляется на фильтры.

На очистных станциях небольшой про­ изводительности применяют осветлители

*с поддонным осадкоуплотнителем. Один

из осветлителей этого типа показан на рис. 63. Воду в него по­ дают по трубе / в основание конусной части. Осветленная вода собирается и отводится кольцевым лотком. Осадкоуплотпнтель 5 расположен под рабочей камерой осветлителя. Из рабочей ка­ меры в осадкоуплотннтель осадок отводится по ряду вертикаль­ ных труб 4, расположенных по окружности.

Для принудительного отсоса воды служат кольцевой дырча­ тый трубопровод, расположенный в верхней части осадкоуплотнителя, и трубопровод 7, оборудованный задвижкой и расходо­ мером.

гд« а — коэффициент снижения скорости восходящего потока воды в зоне отделения осадка по сравнению со скоростью в зоне осветления, при­ нимаемый равным 0,9.

112

Высоту взвешенного слоя осадка следует принимать от 2 до

§ 25. Фильтры

Фильтры применяют для глубокого осветления воды. Они способны улавливать из воды практически все взвеси. Применя­ ют фильтры и для частичной очистки воды.

тельных расходов воды медленные фильтры должны иметь очень

зов и т. п.).

Медленный фильтр представляет собой слой песчаной загруз­ ки с крупностью зерен 0,3—1 мм и высотой 1—1,2 м, уложенный на простейший дренаж (дырчатые трубы, кирпич, установлен­ ный на ребро и перекрытый кирпичом с прозорами, бетонные дырчатые плиты и др.). Для осветления водта подается на за­ грузку.

При фильтровании воды через фильтр взвесь задерживается на поверхности загрузки и в ее верхнем слое, образуя фильтрую­ щую пленку. Фильтрование воды через эту пленку обеспечивает не только высокую степень осветления воды, но и задержание ос­ новной массы бактерий. С течением времени происходит увеличе­

коагулированная вода. В настоящее время находят применение

фильтры могут выполняться самотечными (открытыми) и напор­ ными.

Обычный скорый самотечный фильтр (рис. 64 и 65) представ­ ляет собой прямоугольный в плане резервуар, открытый сверху. Важнейшими его элементами являются фильтрующий песчаный

План

Рис. 64. Конструкция открытого скорого фильтра

слой, поддерживающий гравийный слой и дренаж. Вода подается на фильтрующую загрузку (см. рис. 65) по трубе 6 и лотку 4 (че­ рез карман 5). Слой ее над загрузкой должен быть не менее 2 м. Фильтрование воды происходит сверху вниз, как и на медленных фильтрах. Осветленная вода-собирается дренажем 3 и отводится

114

по трубопроводу 8 в резервуары чистой воды. В период фильтро­ вания (см. рис. 65, а) задвижки на трубах 7, 9 я 10 закрыты.

Улавливание взвешенных веществ из воды и их закрепление на зернах фильтрующей загрузки происходит под действием сил прилипания. В начальный период фильтрования накопление взве­ си происходит в верхнем слое загрузки. Уловленный осадок име­ ет непрочную структуру. Под действием гидродинамических сил часть взвеси отрывается и уносится в нижние слои, где вновь за­ держивается. В результате частицы взвеси накапливаются в зна­ чительной толще загрузки.

Общее количество улавливаемых частиц взвеси сравнительно

скоро. В связи с этим промывку фильтров производят часто (1— 3 раза в сутки) механизированным путем без выгрузки песка из сооружения.

Промывка скорых фильтров производится обратным током воды (см. рис. 65,6"). Промывная вода по трубе 9 подается в дренаж 3. Его задача — равномерно распределить воду по пло­ щади фильтра. При движении воды через загрузку фильтрующий слой взвешивается, увеличиваясь в объеме (расширяется), и пе­ ремешивается. Промывная вода собирается желобами 4 и отво­ дится по трубе 7. В период промывки задвижки на трубах 6, 8 и 10 закрыты. Расход воды, подаваемой на промывку 1 м2 фильт­ рующей поверхности загрузки, называется интенсивностью про­ мывки. Она измеряется в л/сек-м2. Степень расширения загрузки зависит от интенсивности промывки. С увеличением последней увеличивается и степень расширения загрузки. Оптимальная про­ мывка фильтрующей загрузки достигается при интенсивности промывки и> = 124-18 л/сек-м2. При этом загрузка в результате расширения увеличивается по высоте на 25—45%. Желоба для отвода промывной воды должны располагаться на 25 см выше поверхности расширившегося слоя песка, чтобы песок не выно­ сился промывной водой.

Расширившийся слой загрузки обладает свойствами, анало­ гичными свойствам взвешенного слоя осадка в осветлителях. При рпределенной интенсивности промывки он находится в динами­ ческом равновесии, а поверхность его горизонтальна. В то же время песок в слое хаотически движется (перемешивается). При этом из загрузки весьма интенсивно вымываются уловленные и прилипшие к песчинкам частицы загрязнений. Фильтр промы­ вают до тех пор, пока промывная вода, поступающая в желоба, не будет прозрачной. Продолжительность промывки скорых фильтров равна 5—8 мин.

После промывки фильтр снова включают в работу, но первый фильтрат сбрасывают в канализацию (закрывают задвижки на трубах 9 и 7 и открывают задвижки на трубах 6 и 10). Это необ-

трубе 5 и закрывают задвижку на трубе 10, направляя осветлен­ ную воду в резервуар чистой воды.

Таким образом, фильтры работают циклично. Фильтроцикл— полный цикл работы фильтра — включает фильтрование, при ко­ тором осветляется вода, и промывку (включая сброс первого

нимается равной 0,33 ч);

—продолжительность сброса первого фильтрата в канализацию (при­ нимается равной 0,17 ч).

Количество фильтров на станции определяется по формуле

И 10 М/Ч:

Поддерживающий слой предназначен для поддерживания фильтрующей загрузки. Его выполняют из гравия или щебня из­ верженных пород, укладываемых слоями разной крупности, уве­ личивающейся сверху вниз от 2—4 до 16—32 мм. Высота его над отверстиями распределительной (дренажной) системы должна быть около 0,35 м. Являясь своеобразным «обратным фильтром», он исключает унос песка фильтрующей загрузки с осветляемой водой. Кроме того, поддерживающий слой способствует более

116

равномерному распределению промывной воды по всей площади сооружения.

Важная роль в работе фильтра принадлежит распределитель­ ной (дренажной) системе. Ее задачами являются равномерное распределение промывной воды по площади фильтра и равномер­ ный сбор осветленной воды с площади фильтра.

Наибольшее распространение получила распределительная (дренажная) система большого сопротивления, выполняемая из дырчатых труб, укладываемых в толще поддерживающего слоя фильтра (см. рис. 64). Она состоит из коллектора и ответвлений с отверстиями, располагаемыми в нижней половине трубы в шах­ матном порядке под углом 45° к вертикальному диаметру. Для обеспечения оптимальной равномерности распределения промыв­ ной воды площадь отверстий должна равняться 0,2—0,3% всей площади фильтра.

Взарубежной практике получили распространение фильтры без поддерживающих слоев. Дренажные системы таких фильтров вместо отверстий оборудуются дренажными колпачками. Боль­ шинство конструкций колпачков имеет щелевидную нарезку. Они беспрепятственно пропускают воду в обоих направлениях. В то же время песок с осветленной водой через их щели проникнуть не может.

Впоследние годы в фильтрах без поддерживающих слоев дренажные системы выполняют из винипластовых труб или труб из нержавеющих сталей со щелями. Они более надежны, чем дренажи с колпачками.

Экономия воды и повышение степени отмывки песка от заг­ рязнений достигаются сочетанием промывки фильтра восходящим потоком воды с поверхностной промывкой. В этом случае внача­ ле струями воды, создаваемыми распределительной системой, располагаемой над загрузкой фильтра, промывают верхние слои загрузки, а затем фильтр промывают восходящим потоком воды, подаваемым нижней дренажной системой. Размытый верхний слой загрузки при подаче воды снизу не поднимается пластом, как обычно, а взвешивается отдельными зернами и хорошо и бы­ стро отмывается. Система верхней промывки может быть вра­ щающейся или стационарной.

Промывка фильтров может производиться или специальными насосами, или от напорного бака. Расход воды, подаваемой на промывку, сравнительно велик. Это требует установки больших насосов с мощными электродвигателями, которые работают пе­ риодически и кратковременно — лишь в период промывки фильт­ ров. Если промывка производится из напорного бака, то размер и мощность насосов, подающих в них воду, могут быть значитель­ но меньше. Вода может накапливаться в баке в течение дли­ тельного времени. При выборе метода подачи воды на промывку следует учитывать также сложность и высокую стоимость строи­ тельства бака на высоте 10—15 м. Обычно его располагают над фильтровальной станцией.

117

Секции фильтров очистных станций размещают в один или в два ряда. По фронту одного ряда в первом случае и между двумя рядами фильтров во втором случае устраивают галереи, в которых размещают все технологические трубопроводы. Конст­ руктивное осуществление скорых открытых фильтров показано на рис. 64. Резервуары скорых открытых фильтров выполняют из железобетона.

Скорые напорные фильтры рассчитываются на работу под давлением до 6 кгс/см2. Корпус их выполняют из листовой стали.

Рис. 66. Скорый напорный фильтр

пачками

По конструкции напорные фильтры бывают вертикальными и го­ ризонтальными. На рис. 66 показан вертикальный напорный фильтр. Дренаж его оборудуют колпачками или выполняют из щелевых труб. Фильтр дополнительно оборудован распредели­ тельной системой для подачи сжатого воздуха на промывку. Эта система располагается под основным дренажем фильтра.

Двухпоточный скорый фильтр (фильтр АКХ) отличается от обычных скорых фильтров тем, что имеет в толще фильтрующей загрузки еще одну дренажную систему 3, которая выполняется из винипластовых труб со щелями шириной 0,4—0,5 мм (рис. 67). Осветление воды в нем происходит при фильтровании воды свер­ ху вниз через мелкозернистый слой загрузки и снизу вверх через слой гравия и песка. Оба потока осветляемой воды собираются и отводятся щелевым дренажем.

Верхний поток воды подается на фильтр как в обычном ско­ ром фильтре, а нижний —по распределительной системе 5. С те­ чением времени расход верхнего потока уменьшается, а нижне­ го — увеличивается, так как сопротивление верхного слоя из мелкозернистого песка растет быстрее, чем нижнего слоя из крупнозернистого песка и гравия. К концу периода фильтрова­ ния расход осветляемой воды, поступающей сверху, составляет лишь около 20% всего расхода.

Промывка двухпоточного фильтра производится следующим

118

образом. Вначале подают воду только в верхний дренаж. Спус­ тя 1 мин начинают подачу воды и в распределительную систему. Так промывают фильтр в течение 5—6 мин. Прекращают промыв­ ку в обратной последовательности: вначале прекращают подачу воды в распределительную систему и лишь спустя 1—2 мин — по­ дачу воды в верхний дренаж.

Применение фильтрования снизу вверх в направлении убы­ вающей крупности песка повышает грязеемкость фильтра и уве­ личивает продолжительность его фильтроцикла. Двустороннее

Слой фильтрующей загрузки создают из песка с диаметром зерен 0,5—1,5 мм. Высота его должна быть равна 1,45—1,65 м. Двухпоточные фильтры выполняют и напорными.

Двухслойный скорый фильтр в отличие от обычного скорого фильтра имеет фильтрующую загрузку, состоящую из двух слоев: нижнего из песка крупностью 0,5—1,2 мм и верхнего из антраци­ та крупностью 0,8—1,8 мм. Высота каждого слоя 0,4—0,5 м.

Антрацит в 1,7 раза легче песка. Поэтому более крупные зер­ на антрацита не смешиваются с песком при промывке. После окончания промывки песок и антрацит вновь располагаются по­ слойно.

В двухслойных фильтрах вода фильтруется вначале через бо­ лее крупные зерна антрацита, а затем через мелкие зерна песка. Грязеемкость и продолжительность фильтроцикла у них выше, чем у обычных скорых фильтров. Расчетная скорость фильтрова­ ния двухслойных фильтров равна 10 м/ч.

119