2994

11

1,73

1,45

Рис. 1. Диаграмма средних значений коэффициента фильтрации при уплотнении в течение 100 минут и влажности 85-:-95 %

Из приведенной диаграммы (рис.1) видно, что наибольший коэффициент фильтрации наблюдается при медленном перемешивании в полупроизводственной установке, что позволяет добиться значительного сокращения продолжительности уплотнения и повышения конечной концентрации уплотненного осадка,

Эффективность уплотнения (ΔК) с помощью воздействия на осадок указанных методов можно определить как отношение коэффициентов фильтрации при перемешивании и магнитном воздействии (Ki) к коэффициенту фильтрации при гравитационном (естественном) уплотнении (К): ΔK = Ki/K.

Выбор метода сгущения следует производить по максимальному коэффициенту эффективности уплотнения.

Третья глава посвящена исследованиям физико-химических, реологических и бактериологических показателей осадка, полученного при осветлении донской воды с применением реагента ВПК-402.

Исследования проводились на водопроводных очистных сооружениях г.Ростова-на-Дону, источником водоснабжения которого является река Дон. Качество воды по концентрации взвешенных веществ в р.Дон за последние 10 лег характеризовалось в пределах от 10 до 310 мг/дм3 в разные периоды года.

С 1994-1995 года в качестве единственного реагента применяется высокомолекулярный полиэлектролит катионный ВПК-402 с дозами1-:-2,5% от величины мутности воды в р.Дон.

При исследовании использовался реальный осадок, образованный в го-

13

Исследования реологических свойств показали (рис.3), что вязкость ослика увеличивается при уменьшении его влажности. Динамическая вязкость осадка, содержащего ВПК-402, гораздо больше, чем вязкость осадка с Al2 (SO4 )3 при равнозначных исходных условиях.

Рис. 3. Зависимости динамической вязкости от влажности осадка: осадок, содержащий ВПК-402; — осадок, содержащий сернокислый

алюминий

Изучены особенности химических, микробиологических, гидробиологических показателей осадка, сформировавшегося при воздействии ВПК-402. для этого пробы одновременно отбирали в трех точках по глубине отстойника: у дна, с поверхности слоя осадка и с пены на поверхности воды.

Определение бактериологических свойств осадка проводилось в аккредитованной центральной лаборатории МУП ПО "Водоканал" г. Ростова- на-Дону (табл. 1).

Учитывая, что в составе сбрасываемого в источник водоснабжения (р.Дон) осадка содержится реагент ВПК-402 2-го класса опасности с ПДК для рыбохозянетвепиого водоема 0.00001 мг/дм3, проведен анализ его влияния на водоем.

Остаточные дозы ВПК—402 в осадке определяли по методике, разработанной нами совместно с центральной лабораторией МУП ПО " Водоканал" г.Ростова-на-Дону.

Процесс разбавления и распространения загрязнения (осадка с содержанием ВПК-402) в водоеме после его сброса определялся по методике ВОДГЕО

14

для двух случаев: диффузионного разбавления за счет турбулентного обмена окружающей среды и сточного факела и установившегося разбавления с учетом осаждения частиц. При расчете конкретного места впуска осадка в р.Дон ис-

пользовалась методика Н.Н.Лапшева.

Таблица 1 Бактериологические, гидробиологические и химические характеристики осадка

Расчеты выполнялись до предельного расстояния X, на котором концентрация взвешенных веществ в воде водоема будет менее 30 мг/дм3, что соответствует концентрации ВПК-402, близкой к норме 0,00001 мг/дм3.

В обоих случаях отрицательное влияние ВПК-402 на качество воды в р. Дон с движением воды 0,05 м/с распространяется в зависимости от ее глубины на расстояние 40-90 м от впуска осадка.

Четвертая глава посвящена разработке конструктивных решений для ускорения уплотнения осадка, лабораторным и производственным испытаниям сгустителя и магнитных установок, дана предлагаемая автором конструкция сгустителя и методика его расчета, предлагается схема уплотнения и обезвоживания осадка, полученного при осветлении воды с применением ВПК-402.

15

В соответствии с разработанной методикой отобранную пробу делили на три части. Первую часть заливали в контрольный цилиндр. Вторую помещали в два цилиндра, оборудованные электрическими мешалками с регулируемой частотой вращения. Третью сначала пропускали через магнитное или электромагнитное поле, затем заливали в цилиндры (без перемешивания и с медленным перемешиванием).

Для определения оптимальных параметров электромагнитного и магнитного полей, обусловливающих изменение физико-химических и реологических показателей осадка, были сконструированы три экспериментальные установки (рис. 4).

В каждой установке опыты проводили следующим образом: пробу осадка заливали в напорный бак и пропускали по стеклянной трубке через устройство, генерирующее магнитное поле (электромагнитные установки или ПМУ), фиксируя силу электрического тока (I=1-6 А, что соответствует напряженности магнитного поля 1950-23000А/м).

Рис.4. Схемы лабораторных установок магнитной обработки осадка:

1- установка с постоянным магнитом (противонакипное устройство); 2— электромагнитная установка трансформаторного типа с направлением силовых линий поперёк движения осадка: 3- электромагнитная установка с направлением силовых линий вдоль движения осадка

Количество, скорость протекания и время пребывания суспензии в магнитном поле достигалось при помощи регулировочного пробкового крана, установленного на резиновом шланге. Под шлангом была установлена емкость

16

для приема осадка, прошедшего магнитную обработку. Расход осадка опреде-

лялся объемным методом. Часть осадка заливали в цилиндры с механическим

перемешиванием для наблюдения за процессом его уплотнения. Результаты оп-

ределений приведены в табл.2, из которой следует, что при прохождении осад-

ка через установки реологические свойства его меняются незначительно. Про-

исходило небольшое увеличение рН и уменьшение удельного сопротивления

фильтрации с возрастанием напряженности магнитного поля.

Таблица 2

Сводная таблица физико-химических и реологических характеристик осадка

до и после прохождения магнитного поля

рН

17

Исследования по определению влияния медленного перемешивания на про-

цесс уплотнения осадка проводились на лабораторной (рис.5) и пилотной (рис. 7)

установках, которые устанавливались на блоке горизонтальных отстойников

Рис.5. Лабораторная установка медленного перемешивания осадка

1--синхронно работающие электромоторы; 2-устройство для крепления электромотора и перемешивающего устройства на цилиндре; 3-цилиндры: 4-перемешивающее устройство: 5-тахометр; 6-индикатор числа оборотов перемешивающего устройства; 7 -ручка точной настройки числа оборотов; 8-ручка грубой настройки числа оборотов; 9-каркас

Скорость уплотнения осадка в зависимости от воздействия характеризуется

кривыми (рис.6), из которых очевидно, что наиболее интенсивен процесс уплот-

нения осадка при медленном перемешивании в цилиндрах и пилотной установка.

Рис. 6. Скорость уплотнения осадка в зависимости от условий обработки:

1-гравитационное уплотнение осадка после магнитной обработки; 2- гравитационное уплотнение осадка в цилиндре; 3- уплотнение с медленным перемешиванием после магнитной обработки осадка; 4- уплотнение с медленным перемешиванием в пилотнойустановке

18

Полупроизводственные исследования проводились на пилотной установке в условиях, близких к производственным. В основу разработки конструкции cгyстителя положено изобретение к патенту № 2149052 от 20.05.2000г. бюл.№14.

Установка располагалась между горизонтальными отстойниками (рис.7), с забором непосредственно из них осадка. Схема установки приведена на рис.9. В действие установку приводит вода, которая, ударяясь о лопатки крыльчатки, закрепленной на валу, приводит его в движение.

Мощность, потребляемая верхней частью сгустителя на перемешивание, может быть определена по следующей зависимости:

μ

где μ - динамическая вязкость суспензии, принимаемая по результатам на- шихисследованийравной0,2-:-5,0Па.с;

р — плотность суспензии, принимается по нашим исследованиям, равной 1,01-:-1,07г/см3,или1010-:-1070кг/м3.

Если Re < 10, то формулу (6) можно представить в следующем виде:

P=μ.C.N2 .D3Т,

где С - константа, численно равная критерию мощности при Re=1. Величина С может быть определена в зависимости от параметров перемешивающего устройства. Для изготовленной модели С=65.

Расчет сгустителя для другого вида осадка производится но таким же зависимостям, однако требует выполнения предварительных исследований в каждом конкретном случае.

Полная мощность с учетом потерь на трение в подшипниках PП= Р/η ,

где η - КПД передачи от турбинки к мешалке, принимается в зависимости от типа передачи 0,6-:- -0,95.

Рис. 7. Аксонометрическая схема подключения пилотной установки к горизонтальному отстойнику № 6 BOC Центрального водопровода г.Ростова-

на-Дону:

1 - горизонтальный отстойник; 2- подача донской воды обработанной реагентом в KXO; 3- сброс промывных вод я образуемого осадка с отстойников в промышленную канализацию; 4- врезка подачи воды на гидропривод установки; 5- кран для регулирования числа оборотов лопаток установки; б— уплотнитель осадка; 7- подача осадка; 8- сброс уплотненного осадка; 9- грязевой насос для отбора исследуемого осадка; 10накопительная емкость; 11поплавковое устройство для равномерного отбора осадка; 12-- трехходовой крап; 13— электромагнитная установка; 14сброс обработанного осадка; 15осадок для определения измененных свойств.

Основной параметр работы установки — оптимальное число оборотов вращения лопастей.

Для проведения опытов с помощью грязевого насоса отбирали осадок из отстойника в напорный бак 10 (рис.7), установленный на поверхности

горизонтального отстойника 1. Определяли физико-химические свойства (влажность, плотность, концентрация и т.д.) осадка. Из напорного бака через шланг осадок подавали в рабочую камеру сгустителя 6 и на магнитную установку. Расход осадка регулировали вентилем 7, установленном на подающем