Расчет шайбового смесителя

Шайбовый смеситель устанавливается непосредственно на трубопроводе. Он представляет собой сужение в трубопроводе в виде трубы Вентури или шайбы (диафрагмы). В это сужение подается раствор коагулянта. Схема шайбового смесителя приведена на рис.4.5

Рис. 4.5. Шайбовый смеситель

1 – трубопровод; 2 – трубка для ввода реагента; 3 – шайба.

При использовании шайбового смесителя необходимо соблюдать следующие условия:

а) между смесителем и концом трубопровода не должно быть задвижек и другой арматуры;

б) длина трубопровода после смесителя должна быть не менее 50 диаметров этого трубопровода;

в) подводящих трубопроводов должно быть не менее двух (на каждом из них устанавливается смеситель).

Потери напора (h_ш) в шайбовом смесителе должны быть в пределах 0,3 – 0,4 м.

Скорость движения воды в напорном водоводе перед смесителем должна равняться: V₁ = 1,0 – 1,5 м/с.

Скорость движения воды в отверстии шайбы:

, м/с, (4.20.)

Диаметр отверстия в шайбе:

, м. (4.21.)

где q₁ - расход воды в одном водоводе, м³/сут.

Расчет механического смесителя

Механические смесители применяют в тех случаях, когда по условиям высотного расположения сооружений невозможно обеспечить перепад уровней воды, необходимый для интенсивного смешивания ее с реагентами. Оборудование для таких смесителей размещают в стандартных резервуарах объемом 20м³. Схема механического смесителя приведена на рис.4.6. Производительность одной стандартной установки конструкции института Гипроспецнефть составляет от 14000 м³/сут до 28000м³/сут. При большей производительности принимают 2, 3 и т.д. механических смесителя

Рис. 4.6. Механический смеситель пропеллерного типа

1 - трубопровод подачи воды на смеситель; 2 - трубопровод ввода реагентов; 3 - электродвигатель; 4 - лопастной винт; 5 - трубопровод отвода воды со смесителя; 6 - смесительная камера.

4.3. Расчет отстойников и камер хлопьеобразования Выбор конструкции отстойника и камеры хлопьеобразования

Конструкции отстойников выбираются в соответствии с выбранной технологической схемой осветления и обесцвечивания воды (табл. 2.5. и рис.2.1.). Конструкции камер хлопьеобразования выбираются в зависимости от конструкции отстойников.

Расчет вертикального отстойника с водоворотной камерой хлопьеобразования

Схема вертикального отстойника с встроенной водоворотной камерой хлопьеобразования приведена на рис.4.7.

Рис.4.7.Вертикальный отстойник с водоворотной камерой хлопьеобразования

1 - подача воды; 2 - распределительные сопла; 3 - камера хлопьеобразования; 4 - решетка-гаситель; 5 - вертикальный отстойник; 6 - сборный карман; 7 - осветленной воды; 8 - удаление осадка; 9 - сборный кольцевой желоб

Сначала определяют размеры и требуемое количество камер хлопьеобразования, а затем по полученным данным выполняют расчет отстойников.

Высота камеры хлопьеобразования (h_к) принимается в пределах 3,5- 4 м.

Общая площадь всех камер определяется по формуле:

, м², (4.22.)

где Q – расход воды, поступающей в камеры хлопьеобразования, м³/с;

t_к – время пребывания воды в камере, принимается 20 – 30 мин.

Диаметр одной камеры хлопьеобразования (D_к) принимается 1-2 м. Тогда площадь одной камеры:

, м², (4.23.)

Требуемое количество камер хлопьеобразования определяется по формуле:

, шт, (4.24.)

Величину N округляется в большую сторону. При количестве камер хлопьеобразования менее 6 следует принимать 1 резервную. Окончательно определяется диаметр одной камеры хлопьеобразования:

, м, (4.25.)

Распределение воды в камере предусмотрено двумя соплами-насадками, направленными по касательной и расположенные на расстоянии:

а = 2D_к (4.26.)

Скорость движения воды при выходе из сопла должна составлять V_с = 2 – 3 м/с. Сопла располагаются на расстоянии 0,4 м от стенки на глубине 0,5 м от поверхности воды.

Общая площадь отверстий в соплах:

, м², (4.27.)

где Q – полная производительность станции, м³/с.

Количество вертикальных отстойников принимается равным количеству камер хлопьеобразовйника (N).

Площадь живого сечения вертикального отстойника (F_о) состоит из площади камеры хлопьеобразования (f₁) и площади зоны осаждения (f_з.о.):

F_o = f₁ + f_з.о., м² , (4.28.)

Площадь зоны осаждения определяется по формуле

, м² , (4.29.)

где - коэффициент объемного использования отстойника. Величина зависит отношения диаметра отстойника (D) к его полной высоте (H). Если D/Н = 1, = 1,3; если D/Н = 1,5, = 1,5;

Q - расход воды в отстойнике, м³/с (он равен расходу воды в камере хлопьеобразования);

V_р - расчетная скорость восходящего потока воды в отстойнике, м/с.

Скорость V_р должна быть меньше на 15-20% скорости выпадения взвеси U_o, которая определяется из таблицы 4.3.

Таблица 4.3.

Скорость выпадения взвеси в отстойнике

Характеристика обрабатываемой воды и способы обработки.	Скорость выпадения взвеси, м/с. U×10-3
Маломутные цветные воды, обрабатываемые коагулянтом	0,35- 0,45
Воды средней мутности, обрабатываемые коагулянтом	0,45- 0,5
Мутные воды, обрабатываемые: коагулянтом, флокулянтом	0,5- 0,6 0,2- 0,3
Мутные воды, не обрабатываемые коагулянтом	0,08-0,15

Примечание: нижние пределы U_o указание для подготовки питьевой воды.

Диаметр вертикального отстойника определяется по формуле:

, м , (4.30.)

Высота конической части отстойника определяется по формуле:

, м , (4.31.)

где d_Т - диаметр трубы для отвода осадка, принимается 0,15 – 0,2 м;

α - угол наклона стенок конусной части к горизонтали.