5.3. Устройства для приготовления и дозирования реагентов

Для ускорения и повышения эффективности процессов очистки исходной воды в нее добавляют различные реагенты, тип которых изменяется в зависимости от качества воды. При реагентном способе обработки воды в нее добавляют коагулянты, в качестве которых используют соли ковалентных металлов сильных кислот: сернокислый алюминий Al₂(SO₄)₃*18H₂O, сернокислое железо Fe₂(SO₄)₃, алюминат натрия NaAlO₂, хлорид алюминия AlCl₃ и другие.

Интенсификация процесса водоочистки при добавлении коагулянтов достигается в результате ряда совместно протекающих коллоидно-химических реакций. Процесс коагуляции сложен и направлен на укрупнение частиц взвеси, которая представляет собой тонкодисперсную систему. Добавляя в воду коагулянт, нарушают стабильность коллоидной системы, а гидролиз коагулянта сопровождается образованием трудно растворимых оснований Al(OH)₃ или Fe(OH)₃, обладающих весьма развитой активной поверхностью, на которой адсорбируются частицы взвеси и цветности. При этом хлопья взвеси объединяются в крупные агломераты, имеющие большую скорость оседания. Для интенсификации процесса коагуляции применяют высокомолекулярные флокулянты, например, полиакриламид (ПАА), существенно увеличивающий объем осаждаемых частиц. Если в исходной воде не хватает природной щелочности, что затрудняет процесс коагуляции, в воду добавляют гашеную известь или соду.

Для приготовления раствора коагулянта применяют специальные установки, в состав которых обычно входят растворные и расходные баки, а также воздуходувки для перемешивания раствора реагента.

Емкость растворных баков (м³) определяют по формуле:

, (5.1)

где Q_р - расчетный часовой расход воды, м³/час;

D_k - максимальная доза коагулянта в пересчете на безводный продукт, г/м³;

b_р - концентрация раствора, %;

 - плотность раствора г/м³;

t - время, на которое заготавливают раствор, час.

Дозу коагулянта в расчете на Al₂(SO₄)₃ по безводному веществу принимается в зависимости от цветности исходной воды по СНиП 2.04.02-84, а для цветных вод - по формуле:

, (5.2)

где Ц - цветность обрабатываемой воды, град.

Емкость расходных баков (м³) определяют по формуле:

, (5.3)

где b - требуемая концентрация раствора в расходном баке.

Количество расходных баков должно быть не менее двух. Для растворения и перемешивания коагулянта надлежит предусмотреть подачу сжатого воздуха с интенсивностью 8-10 л/см² - для растворения и 3-5 л/см² - для перемешивания.

5.4. Смесители

Смесители (рис. 5.2) предназначены для быстрого и равномерного смешивания реагентов с основной массой обрабатываемой воды, которое должно быть закончено за 1-2 мин при мокром и не более 3 мин при сухом дозировании реагентов. По принципу действия смесители подразделяются на два основных типа:

• гидравлические, в которых турбулентный поток создается сужениями, дырчатыми перегородками и другими устройствами;

• механические, в которых турбулизация потока создается вращением лопастей или пропеллеров электродвигателем.

Наибольшее распространение получили дырчатые и перегородчатые смесители, которые выполняются в виде железобетонного лотка с тремя вертикальными перегородками, в которых устраиваются отверстия для изменения скорости и направления движения воды. Ввод реагентов выполняется в виде перфорированных трубчатых распределителей.

Ширина лотка В_л (м) зависит от расчетного расхода воды Q_р (м³/час) глубины воды в лотке H = 0,4-0,5 м и скорости движения воды в лотке v_л  0,6 м/с:

В_л= Q_р/Hv_л. (5.4)

Расстояние между перегородками принимают равным одинарной или двойной ширине смесителя. Диаметр отверстий в дырчатом смесителе d_o = 20-100 мм. Суммарная площадь отверстий в каждой перегородке не должна превышать 30% ее рабочей площади. Количество отверстий

, (5.5)

где v_о - скорость воды в отверстиях (щелях) v_о=1,0-1,2 м/с.

Число смесителей (секций) должно быть не менее двух с возможностью отключения. Резервные смесители не устанавливают, но предусматривают обводной трубопровод в обход смесителей с размещением в резервных устройств ввода реагентов.

Рис. 5.2.Смесители:

а – дырчатый; б – перегородчатый; в - вертикальный: 1 – корпус;

2 - подача реагентов; 3 - подача воды; 4 - отвод воды в камеру хлопьеобразования; 5 – сбросной трубопровод;

6 – перегородки; переливная стенка.