12. Радиальные отстойники, конструкция и принципы, лежащие в основе их расчета.

Радиальный отстойник - круглый в плане железобетонный резервуар, высота которого невелика по сравнению с его диаметром. Вода в отстойнике движется от центра к периферии в радиальном направлении, близком к горизонтальному. Ради­альные отстойники рекомендуется использовать при обработке высокомутных вод и в оборотном водоснабжении.

Для интенсификации процессов отстаивания в зоне осветления воды иногда устраивают спиралеобразные камеры (перегородки), позволяющие уменьшать скорости движения влды от начала выпуска до периферийных сборных желобоов.

Рис. 13.38. Радиальный отстойник:

1 - центральная подающая труба; 2 - приямок для сбора и удаления осадка; 3 - сборный желоб для сбора осветленной воды; 4 - отвод осветленной воды; 5 - скребок; 6 - ферма; 7 - решетки цен­трального распределительного устройства

Низ распределительного устройства делается глухим, его верх должен быть на глу­бине, равной высоте слоя воды у периферийной стенки; радиус его следует принимать равным 1,5+2,5 м.

Сбор осветленной воды в зоне осветления надлежит предусматривать желобами с треугольными водосливами высотой 40+60 мм, при расстоянии между осями водосли­вов - 100-Т-150 мм и угле между кромками водослива 60°. Расчетная скорость движения воды в желобах 0,5+0,6 м/с.

13. Конструкции осветлителей со взвешенным слоем осадка, принципы их расчета и проектирования.Осветлители со взвешенным осадком используются для удаления из воды коллоид­ных и взвешенных примесей после обработки воды коагулянтами и флокулянтами. Применение осветлителей вертикального типа со взвешенным осадком наиболее целесообразно на водоочистных станциях с производительностью не менее 5000 м³/сут для осветления и обесцвечивания воды с содержанием взвешенных веществ до 2500 мг/л и любой цветностью.

В основу работы осветлителей положен принцип контактной коагуляции в слое взвешенного осадка. При поддержании определенной скорости восходящего потока во­ды (0,5+1,2 мм/с) формируется слой взвешенного осадка из скоагулированной взвеси в виде мелких хлопьев. Этот слой играет роль фильтра, способствуя лучшему осветлению воды и обесцвечиванию за счет более полного использования адсорбционной емкости хлопьев.

По месту расположения осадкоуплотнителей различают осветлители с вертикаль­ными, поддонными осадкоуплотнителями и осадкоуппотнителями в нижней части зо­ны осветления. Они выполняются открытыми или напорными.

Коридорный осветлитель со взвешенным осадком с вертикальным осадкоуплотнителем:

1- коридоры-осветлители; 2 - осадкоуп- лотнитель; 3 - подача исходной воды; 4 - сборные карманы для отвода осветлен­ной воды; 5 - отвод осадка из осадкоуплот- иителя; 6 - отвод осветленной воды из осадкоуплотиителя; 7 - осадкоприемиые окиа с козырьками

Площадь одного осветлителя в плане не должна превышать 100-150 м². В зависимости от этого принимается расчетное количество осветлителей.

Ширина коридора В_тр принимается в соответствии с шагом балок (3 и 6 м). Зная ширину и площадь коридора можно определить его длину 1_кор.

Удаление осадка следует производить без остановки осветлителя с помощью дыр- чаггых труб, расположенных по продольной оси дна осадкоуплотнителя.

При скорости движения разбавленного осадка в трубе v и расходе Qосад можно оп­ределить диаметр осадкосбросной трубы. Скорость в дырчатых отверстиях трубы v₀ должна быть не более 3 м/сек, скорость движения разбавленного осадка в трубах -1 м/с. Диаметр одного отверстия в трубах принимается не менее 20 мм, расстояния между отверстиями - 300...500 мм.

Зная общую площадь отверстий и площадь одного отверстия, определяют их коли­чество.

Подача воды в осветлитель осуществляется с помощью телескопического дырчато­го коллектора, диаметр которого определяется исходя из расхода воды в одном коридо­ре осветлителе и скорости движения воды на входе в коллектор (равный 0,5-0,6 м/с). От­верстия в коллекторе принимаются диаметром не менее 15-25 мм и располагаются в нижней части трубы под углом 45° к ее оси.

Скорость выхода воды из отверстий 1,5-2,0 м/с.

Сбор осветленной воды в коридорах осветлителя осуществляется водосборными желобами с затопленными отверстиями.

Для отвода избыточного осадка из зоны осветления в осадкоуплотнитель служат осадкоприемные окна, площадь которых с каждой стороны осадкоуплотиителя опреде­ляется по скорости движения в них воды с осадком и расходу.Сбор осветленной воды из верхней части осадкоуплотнителя осуществляется с по­мощью дырчатых труб, располагаемых на 30 см ниже поверхности воды в осветлителе.

При малом содержании в воде механических примесей, плотность и скорость осаж­дения взвеси контактной среды значительно уменьшаются. Это отрицательно сказыва­ется на эффективности и технико-экономических показателях осветлителей.

Одним из путей интенсификации работы осветлителей в таких случаях является ре­циркуляция их осадка.

Устройство для рециркуляции осадка в осветлителе ЦНИИ-3 с помощью эжектора показано на рис. 13.41. В современных осветлителях рециркуляторы располагаются в зонах осветления и работают за счёт небольшого перепада давления над и под рециркулятором.

14. Обработка воды в слое взвешенного осадка, принципы лежащие в основе процесса. Способы интенсификации работы осветлителей. Осветлители со взвешенным осадком, применяемые как со­оружения первой ступени водоподготовки, могут успешно рабо­тать только при условии предварительной обработки примесей воды коагулянтом или флокулянтом. Осветлители обеспечивают , более высокий эффект осветления воды и имеют более высокую производительность, чем отстойники. Однако, конструкция ос­ветлителей со взвешенным осадком и их эксплуатация более сложны.

Принцип работы осветлителей со взвешенным осадком пока­зан на рис. 10.1. Обрабатываемая вода, смешанная с реагента­ми, вводится в осветлитель снизу и равномерно распределяется по площади рабочих коридоров. Далее вода движется снизу вверх и проходит через слой ранее сформированного взвешен­ного осадка, состоящего из массы взвешенных в восходящем потоке хлопьев, которые непрерывно хаотически движутся, но весь слой в целом неподвижен. Он находится в состоянии ди­намического равновесия, обусловленного равенством скорости восходящего потока воды и средней скорости осаждения хлопь­ев. Следует отметить, что средняя скорость осаждения хлопьев во взвешенном слое отлична от их гидравлической крупности. Это объясняется так называемым стесненным осаждением ча­стиц, на котором основана работа осветлителей. Проходя через слой взвешенного осадка, вода осветляется в результате кон­тактной коагуляции. Величина хлопьев взвешенного осадка постоянно меняется вследствие слипания взвешенных частиц, извлекаемых из воды, и разрушения образовавшихся агрегатов под влиянием гидро­динамического воздействия потока. Следовательно, слой взве­шенного осадка представляет собой полидисперсную среду. Однако, средний размер хлопьев во всей массе взвешенного осадка при неизменных условиях работы осветлителя (состав л свойства обрабатываемой воды, доза коагулянта, скорость восходящего потока) остается неизменным, так как он опреде­ляется соотношением между внутренними силами сцепления частиц, образующих структуру хлопьев, и внешними силами трения, действующими на поверхности хлопьев при их обтека­нии потоком воды. В следствие непрерывного хаотического дви­жения и циркуляции хлопья различного размера довольно рав­номерно распределены по всей высоте взвешенного слоя.

При пропуске воды через взвешенный слой извлекаемые из лее примеси остаются в нем, при этом объем слоя должен не­прерывно увеличиваться, но этого не происходит, так как пре­дусматривается непрерывное удаление избыточного осадка из взвешенного слоя в осадкоуплотнитель, где он уплотняется и сбрасывается в водосток.

Во взвешенной контактной среде расстояние между части­цами ее образующими несоизмеримо больше по сравнению с размерами удаляемых из воды примесей, имеющих коллоидную или ионную степень дисперсности. Их удаление из подобной гетерофазной системы происходит в результате адгезии и сорб­ции. При прохождении через взвешенный слой примеси воды сближаются с ранее сформированными хлопьями (сорбентом) и под действием молекулярных сил прилипают к их поверхно­сти или ранее адсорбированных на них частицам примесей.

Стабильная работа осветлителей достигается при постоянст­ве расхода и температуры обрабатываемой воды. Спонтанные колебания расхода воды вызывают размыв взвешенного слоя и вынос хлопьев в зону осветления. Колебания температуры воды, в особенности поступления более теплой, чем находящая­ся в осветлителе, влечет за собой возникновение конвективных токов, приводящих к нарушению взвешенного слоя и замутне- нню осветленной воды. Чтобы обеспечить нормальную работу осветлителя, допускаются в течение часа колебания темпера­туры воды ± 1°С При седиментации концентрированной массы хлопьев наблю­дается явление стесненного осаждения. Его характерная осо­бенность в том, что скорость осаждения, которая всегда меньше скорости свободного падения, т. е. гидравлической крупности частиц, зависит не только от их размеров и массы, но и в зна­чительной степени от их концентрации. Так, при объемной концентрации, равной 10%, скорость осаждения массы частиц вдвое меньше по сравнению с их гидравлической крупностью, при концентрации 25%—в 6 раз. Взвешенный в восходящем лотоке слой хлопьев находится в состоянии стесненного осаж­дения, причем скорость осаждения равна скорости восходящего потока, поэтому частицы не выносятся с потоком в зону освет­ления и не декантируют.

Это объясняется более высокой вязкостью fx_M гетерофазной системы, которую можно найти из выражения

где [х_м —молярная вязкость; [х_д — динамическая вязкость жид­кого компонента гетерофазной системы, м²/с; С₀ — объемная концентрация твердой фазы в системе, %.

Непременным условием осветления и обесцвечивании воды s осветлителях является коагулирование ее примесей, при этом наличие минеральных частиц способствует увеличению плот­ности, прочности на сжатие и скорости седиментации образую­щихся хлопьев. С понижением температуры обрабатываемой воды силы взаимного притяжения частичек примесей умень­шаются, что влечет за собой уменьшение эффекта очистки воды