книги / Оборотное водоснабжение химических предприятий

или в водюЗодЫ, подающие воду на станцию очистки. Коагулянт дозируется в 'Трубопровод перед смесителем или в начальный участок с М е с и т е д я ; флокулянты вводятся в конце смесителя или непосредственно перед камерой хлопьеобразования.

Дозируются реагенты в виде 4— 10-процентных растворов (в расчете на безводный продукт). Растворы коагулянтов приготов­ ляют в растворных и расходных баках. В растворном баке гото­ вят раствор коагулянта с концентрацией 10—20% (весовых), который затем разбавляют в 2— 5 раз в расходных баках. Коли­ чество растворных баков должно быть не менее двух. Время, за­ трачиваемое на полный цикл приготовления раствора, состав­ ляет около 10— 12 Н.

Для растворения коагулянта и перемешивания раствора в баки подают сжатый воздух. Интенсивность подачи воздуха для растворения коагулянта 8— 10 л/сек-м2, для перемешивания раствора При разбавлении до требуемой концентрации в расход­ ных баках — 3—5 л/сек-м2. Воздух по сечению баков распреде­ ляется с помощью дырчатых труб из кислотостойких материалов.

Полиакриламид применяется в виде раствора с концентраци­ ей 0,1— 1%. Из гелеобразного технического продукта готовят в растворных баках 0,8— 1-процентный раствор полиакриламида. Для перемешивания полиакриламида с водой применяют меха­

1,0%. Готовый раствор из мешалки подается в расходные баки. При активации кремнекислоты хлором и непрерывном дози­ ровании аппаратом ДАК-Ю количество аппаратов расчитывает­ ся, исходя из производительности (от 3 до 11 кг в 1 н в пересче­ те на Si(V), но не менее двух аппаратов, один из которых — ре­

зервный.

АППАРАТУРА и с о о р у ж е н и я для ОСВЕТЛЕНИЯ воды

ОСАЖДЕНИЕМ ВЗВЕСЕЙ

Удаление скоагулированных взвешенных веществ из воды достигается осаждением их. Наиболее распространенными сооружениями для осаждения скоагулированных взвесей явля­ ются горизонтальные и вертикальные отстойники, а также ос­ ветлители.

Горизонтальные отстойники в плане имеют прямоугольную форму. Они могут быть одноэтажными или двухэтажными (в последнем случае они имеют общее устройство для входа и вы­ хода воды). Разновидностью горизонтальных отстойников яв­ ляются круглые в плане радиальные отстойники, в которых вода движется от центра к периферии. Перед отстойником вода, смешанная с коагулянтом, проходит через камеру хлопьеобразо­

вания, где завершается гидролиз солей алюминия (или железа), коагулируются коллоидные гидроокиси и формируются хлопья.

Камеры хлопьеобразования при горизонтальных отстойниках следует предусматривать перегородчатого или вертикального типа со слоем взвешенного осадка. Время пребывания воды в ка­ мерах хлопьеобразования 20— 30 мин. Перегородчатые камеры хлопьеобразования устраиваются с горизонтальным или верти­

коридора должна быть не менее 0,7 м, число поворотов потока в перегородчатой камере следует принимать 8— 10. Потери напора в камере определяются по формуле

вертикальными или чаще наклонными стенками (угол наклона 50— 70°). Время пребывания воды в таких камерах 6— 10 мин. Скорость входа воды в камеры следует принимать 0,7— 1,2 м/сек-, скорость выхода 4—5 мм/сек.

Горизонтальный отстойник целесообразно компановать со встроенными вертикальными камерами реакции, в которых вода проходит через слой взвешенного осадка, что способствует фор­ мированию крупных хлопьев. Встроенные камеры хлопьеобра­ зования со взвешенным слоем осадка располагаются в начале горизонтального отстойника. В зависимости от мутности обраба­ тываемой воды скорость восходящего потока воды в верхнем сечении следует принимать 1,0 мм/сек при осветлении вод мутно­ стью 300—600 мг/л и 2,0 мм/сек при осветлении вод большой мутности. Время пребывания воды в камере не менее 20 мин.

з

♦

Рис. 32. Горизонтальный отстойник:

/ — вихревая камера хлопьеобразования; 2 — коридор отстойника; 3 — дырчатая перегородка; 4 — камера всасывающих труб насосов.

Отвод воды из встроенной камеры хлопьеобразования в от­ стойник осуществляется через стенку заглубленного водослива при скорости движения воды 0,05 мм. Применение встроенных камер хлопьеобразования позволяет интенсифицировать скорость осаждения взвеси на 20— 30%.

Горизонтальные отстойники используют на водоочистных стан­ циях промышленных водопроводов производительностью 30— 50 тыс. м*/сутки при удалении из воды коагулированных взве­ шенных веществ и на очистных станциях любой производитель­

Высоту отстойника в зависимости от высотной схемы станции принимают от 3 до 5 м. Длина и ширина отстойника определя­

щий взвешивающее влияние вертикальной составляющей скоро­ сти потока (см. стр. 90); Н — средняя глубина зоны осаждения, м\ Vcp — средняя горизонтальная скорость движения воды в от­ стойнике, мм/сек\ N — расчетное количество отстойников.

их ремонта следует предусматривать один резервный отстойник при периоде коагулирования более трех месяцев.

При значительной ширине отстойников каждый из них дол­ жен быть разделен направляющими перегородками на продоль­ ные коридоры, ширина которых зависит от шага колонн, но не более 9 м.

Для обеспечения равномерного распределения воды по живо­ му сечению отстойника в начале и в конце его устанавливают поперечные дырчатые перегородки на расстоянии 1,5 м от тор­ цевых стенок. Нижняя часть дырчатых перегородок, расположен­ ная на расстоянии 0,3 м выше зоны накопления и уплотнения осадка, отверстий не имеет. Скорость движения воды в отвер­ стиях перегородок 0,5 м/сек.

Для отстойникоз с механизированным удалением осадка объем зоны его накопления и уплотнения следует определять в зависимости от устройств, выбранных для удаления осадка. Для отстойников с гидравлическим удалением осадка объем зоны

юз

ство отстойников; б — средняя концентрация уплотненного осад­ ка, г/ж3, в зависимости от содержания взвешенных веществ в во­ де (принимается по табл. 27); q — расчетный расход воды, ж3/ч;

миния очищенного 0,55, для неочищенного— 1,0, для хлорного железа — 0,8; Ц — цветность исходной воды, град; В — коли­ чество нерастворимых веществ, вводимых с известью, мг/л\ т — количество взвеси в воде, выходящей из отстойника, жг/л (в пре­ делах 8— 12 жг/л); Дк— доза коагулянта в пересчете на безвод­ ный продукт, мг/л.

Таблица 27. Средняя концентрация уплотненного осадка (СНиП П-Г. 3—70)

~ ~

Период работы отстойника между сбросами осадка должен быть не менее 8 ч.

Дно горизонтального отстойника без механизированного уда­ ления осадка должно иметь продольный уклон не менее 0,02 в направлении, обратном движению воды, и поперечные уклоны в каждом коридоре не менее 0,05.

При гидравлическом удалении осадка продольный уклон дна отстойника принимается не менее 0,005.

Радиальные отстойники. Радиальные отстойники применяются на водоочистных станциях для предварительного осветления мутных вод, в системах оборотного водоснабжения — для освет­ ления воды. Радиальный отстойник имеет водораспределитель­ ное и водосборное устройства, а также скребковый механизм

для непрерывного удаления осадка. Схема радиального отстой* ника приведена на рис. 33.

Распределительное устройство в радиальных отстойниках рас­ полагается в центре и выполняет функции камеры хлопьеобразования. Выпуск воды из распределительного устройства осу­ ществляется через отверстия в его боковой поверхности. Освет-

Рис. 33. Схема радиального отстойника:

/ — скребковый механизм; 2 — емкость; 3 — устройство для удаления осадка.

ляемая вода подводится снизу или сверху к цилиндру-водорас­ пределителю. Площадь отверстий в стене должна обеспечивать скорость движения воды в них 5— 8 см/сек.

Сбор осветленной воды производится круговым водосливом или с помощью отверстий в боковой стенке кольцевых лотков.

Вертикальные отстойники. Вертикальные отстойники могут применяться на станциях осветления производительностью до 3000 м3/сут.

В вертикальных отстойниках движение воды осуществляется снизу вверх. Расчетная скорость восходящего потока воды 0,5— 0,6 мм/сек. В центре отстойника устраивается камера хлопьеобразования высотой, равной 0,9 высоты зоны осаждения. От­ стойник имеет зону осаждения и осадочную часть. В некоторых конструкциях вертикальных отстойников в центральной трубе размещается водоворотная камера хлопьеобразования высотой 3,5—4,5 м. Отношение диаметра вертикального отстойника к высоте зоны осаждения Д/Н должно быть менее 1,5. Высота

зоны осаждения обычно принимается 4— 5 м, а осадочная часть устраивается в виде опрокинутого вершиной вниз конуса или пирамиды.

Площадь поперечного сечения зоны осаждения вертикального отстойника определяется по формуле

При устройстве в центральной трубе вертикального отстойни­ ка водоворотной камеры хлопьеобразования площадью / к.х, м2, диаметр отстойника определяется следующим образом:

(80)

Осадочная часть вертикального отстойника имеет угол накло­ на стенок к горизонтали 50— 55° Период действия между сбро­ сами осадка (не менее 6 ч) определяется по формуле (77).

Сброс осветленной воды в отстойниках осуществляется пери­ ферийными и радиальными желобами через водослив или затоп­ ленные отверстия.

Осветлители со взвешенным осадком. Эффект осветления во­ ды в вертикальном отстойнике резко улучшается, если обрабаты­ ваемую воду пропустить через слой взвешенного осадка.

Осветлители со взвешенным слоем осадка целесообразно при­ менять на очистных сооружениях производительностью от 3 до 50 тыс. м3/сут. Мутность исходной воды при этом должна быть более 150 мг/л. Применение осветлителей позволяет также ин-

/ 2 з 4

Рис. 34. Осветлитель конструкции ВНИИводгео с вертикальным осадкоуплотнителем и распределе­ нием воды опускными трубами:

/ — подача обрабатываемой воды; г — воздухоотделитель; 3 — система прину-­

дительного отбора; 4 — задвижка-регу­ лятор; 5 — отвод осветленной воды; $ —

осветлителя; 8 — удаление осадка.

тенсифицировать процесс кристаллизации карбоната кальция и гидрата окиси магния при умягчении воды реагентным методом.

Осветлитель представляет собой резервуар круглой или пря­ моугольной формы в плане (рис. 34). По высоте осветлителя

размещаются зоны взвешенного осадка, осветления, отделения осадка, накопления и уплотнения осадка.

По принципу действия различают два типа осветлителей со взвешенным слоем осадка. В осветлителях первого типа ско­ рость восходящего потока воды меньше скорости выноса хло­ пьев, но больше скорости осаждения. В осветлителях второго

\ / / 7 / / / / / / / / / / / / / 7 7 7 / / / / / / / 7 7 7 7 ^

6 0 0

Рис. 35. Осветлитель с горизонтальной зоной осветления конструкции ВНИИводгео:

сборные желоба осветленной воды; П — дырчатые трубы для удаления осадка.

типа осветляемая вода, смешиваясь с осадком в специальных камерах хлопьеобразован-ия, поступает в зону осветления, где осаждаются крупные хлопья.

К осветлителям второго типа относятся, в частности, осветли­ тели с горизонтальной зоной осветления конструкции ВНИИводгео, предназначенные для станций большой производительности. Схема устройства таких осветлителей показана на рис. 35. Сме­ шанная с коагулянтом вода освобождается от пузырьков газа

ввоздухоотделителе и поступает через распределительный канал

иводослив в карман, оттуда опускными трубами вода подводит­ ся к распределительным дырчатым лоткам, уложенным по дну зоны хлопьеобразования. При помощи этих лотков вода распре­ деляется по сечению осветлителя и поступает во взвешенный

слой осадка. Накопление взвешенных веществ во взвешенном слое приводит к увеличению его объема. Избыток осадка вме­ сте с водой, прошедшей через взвешенный слой, поступает снизу в сборные желоба и отводится в зону разделения, отделенную от зоны хлопьеобразования перегородкой. Щит направляет во­ ду с осадком ко дну зоны осаждения. Ооветленная вода подни­ мается к сборным желобам и отводится из аппарата. Осадок из зоны уплотнения отводится по дырчатым трубам. Длина зоны хлопьеобразования составляет 45— 50% длины осветлителя. Скорость восходящего потока в зоне хлопьеобразования может быть 1—2,1 мм/сек. Производительность осветлителя 1,8— 2,7 м*/ч-м2площади.

Осветлители этого типа располагаются вне здания, что повы­ шает экономичность сооружений.

В практике умягчения воды широкое распространение полу­ чили осветлители ЦНИИ МПС конструкции Е. Ф. Кургаева (рис. 36). В осветлителях этой конструкции вода, поступая через сопла, приобретает вращательное движение, отбор осадка осу­ ществляется в нескольких точках с помощью специального устройства. Но этот осветлитель имеет большую высоту. Освет-

Рис. 36. Осветлитель ЦНИИ МПС кон­ струкции Е. Ф. Кургаева:

литель ЦНИИ-3, имеющий аналогичный принцип работы, имеет меньшую высоту.

Лабораторией промышленного водоснабжения ВНИИГС про­ ведены исследования работы вертикальных отстойников, освет­ лителей со взвешенным фильтром конструкции ВНИИГС и ос­ ветлителей коридорного типа [40] при работе на высокоцветных маломутных природных водах. Содержание взвешенных веществ не превышало 20 мг/л, цветность 100— 180°, окисляемость 17— 28 мг/л и прозрачность 20— 30 см.

Испытания показали, что реальная производительность освет­ лителей коридорного типа составляет только 60% расчетной, а производительность осветлителей ВНИИГС на 20—25% ниже обычной при очистке природных вод с цветностью меньше 100°.

Установлено, что при проектировании осветлителей для освет­ ления маломутных цветных вод скорость восходящего потока воды в них на уровне ниже осадкоотводящих устройств следует принимать не более 0,65 мм/сек для коридорных осветлителей и не выше 0,9 мм!сек для осветлителей ВНИИГС.

Осветлители коридорного типа конструкции ВНИИводгео, да­ ющие высокий эффект осветления воды, имеют недостатки, к чи­ слу которых относятся чувствительность к изменению скоростей протекания воды через зону взвешенного осадка, к температуре воды.

С целью получения крупных хлопьев с сильно развитой по­ верхностью и сокращения времени их формирования можно ре­ комендовать использование в осветлителях со взвешенным осад­ ком контактной загрузки в виде кварцевого песка, введенного в

зону реакции осветлителей. При этом улучшаются показатели работы осветлителей: увеличиваются весовая концентрация взве­ шенного осадка, гидравлическая крупность и объемный вес хлопьев взвешенного осадка.

Загрузка кварцевого песка в осветлителях со взвешенным осадком целесообразна при мутности воды, не превышающей

150 мг/л, и позволяет увеличить их производительность на 15—

20% .

Работа осветлителей со взвешенным осадком при осветлении мутных вод с применением флокулянта ВА-2 обеспечивает ско­ рость осветления, в 1,5— 1,8 раза большую, чем при применении сернокислого алюминия. При этом осадок в равных условиях имеет значительно более высокую концентрацию (в 2— 3 раза), чем осадок, полученный с сернокислым алюминием. Слой осад­ ка высотой 1 м, полученный при введении ВА-2, обеспечивает бо­ лее глубокий эффект очистки, чем слой осадка высотой 2,5 м, образованный сернокислым алюминием. Применение флоку­ лянта ВА-2 для интенсификации работы осветлителей со взве­ шенным слоем осадка при очистке воды, обладающей высокой цветностью, неэффективно.

При загрузке осветлителя песком с удельным весом 2,5—2,65 увеличение скорости фильтрации недопустимо во избежание взмучивания песка.

В патенте Японии взамен песка рекомендуется [14] применять хромовый шлак с удельным весом около 3,5. Осветлитель, за­ груженный таким шлаком крупностью от 1 до 2 мм, при скорости фильтрации около 10 м/ч работает хорошо.

При расчете осветлителей со взвешенным слоем осадка коэф­ фициент распределения воды между зоной осветления и зоной отделения осадка следует принимать по табл. 28.