3. Радиальные отстойники.
При увеличении отношения D/H в вертикальных цилиндрических отстойниках возрастают горизонтальные составляющие скорости движения воды из центральной трубы к кольцевому желобу и быстро падает степень использования объема отстойника. Однако, изменив условия впуска воды в отстойник, можно и при большом отношении D/H получить относительно хорошее использование его объема.
Особенностью работы радиальных отстойников является изменение скорости движения воды от максимального значения в их центре до минимального значения у периферии.
К преимуществам радиальных отстойников относится их незначительная глубина (даже при больших производительностях).
В настоящее время радиальные отстойники получили применение и для осветления мутных речных вод (без коагулирования или с коагулированием).
При значительном количестве осадка возможность непрерывного его удаления является большим достоинством радиальных отстойников.
Рисунок 11 – Схема радиального отстойника
1 – центральная распределительная труба; 2 – круговой желоб; 3 – труба; 4 – скребки; 5 – движущаяся ферма; 6 – приямок; 7 – иловая труба.
4. Тонкослойные отстойники.
Тонкослойные отстойники представляют собой открытые и закрытые резервуары. Как и обычные отстойники, они имеют водораспределительную, отстойную и водосборную зоны, а также зону накопления осадка. Отстойная зона полочными секциями или трубчатыми элементами делится на ряд неглубоких слоев (до 15 см). Полочные секции монтируются из плоских или волнистых пластин, удобных в эксплуатации. Трубчатые секции характеризуются большей жесткостью конструкции, обеспечивающей постоянство размеров по всей длине. Они могут работать с более высокими скоростями, чем полочные секции, но быстрее заиливаются осадками, труднее поддаются очистке и требуют повышенного расхода материалов.
Реконструкция обычных отстойников в тонкослойные позволяет повысить их производительность в 2 – 4 раза.
Для осаждения взвешенных веществ из воды в тонком слое как у нас в стране, так и за рубежом предложено большое число тонкослойных отстойников различных конструкций. Основные схемы взаимного движения воды и выделенного осадка следующие:
перекрестная схема, когда выделенный осадок движется перпендикулярно движению рабочего потока жидкости;
Рисунок 12 – Схема тонкослойного отстойника, работающего по перекрестной схеме удаления осадка
противоточная схема – выделенный осадок удаляется в направлении, противоположном движению рабочего потока;
а. тяжелых примесей
б. легких примесей (масла, нефтепродукты)
Рисунок 13 – Схема отстойника, оборудованного тонкослойными блоками, работающего по противоточной схеме удаления примесей
прямоточная схема – направление движения осадка совпадает с направлением водного потока.
Наиболее рациональной конструкцией тонкослойного отстойника следует считать отстойник с противоточной схемой движения фаз, снабженный пропорциональным распределительным устройством.
Эти отстойники следует применять для очистки сточных вод, содержащих в основном оседающие примеси. Благодаря движению воды в наклонных секциях снизу вверх создаются благоприятные условия для осаждения взвешенных веществ по более короткой траектории.
Осадок непрерывно сползает против движения воды и в виде крупных агломератов осаждается в иловый приямок, из которого периодически удаляется через иловую трубу. Всплывшие вещества собираются в пазухе между секциями и удаляются погружающимся лотком. Плавающие вещества для сокращения объема воды, удаляемой с ними, подгоняются к лотку воздушными струями. Воздух подают перфорированные трубы, расположенные по периферии отстойника.
Гидравлический режим работы отстойников в значительной степени влияет на эффект их работы. Чем совершеннее конструкция отстойника, тем выше эффективность задержания взвешенных веществ. Совершенство конструкций связано с условиями входа воды в отстойник, т. е. со скоростью входа воды и величиной заглубления кожуха в радиальном или распределительной перегородки в горизонтальном отстойнике. Гидравлический режим работы оценивается по коэффициентам объемного использования и полезного действия отстойников.
Коэффициент объемного использования отстойника определяется измерением скоростей течения воды по всей глубине отстойной зоны (в нескольких сечениях) и установлением активной зоны, а коэффициент полезного действия — как отношение эффекта осветления в натурном отстойнике к эффекту осветления на модели (в покое) при равной продолжительности отстаивания.
Оборудование для фильтрования.
Фильтрованием называется процесс прохождения осветляемой воды через слой фильтрующего материала. Фильтрование, так же как и отстаивание, применяют для осветления воды, т. е. для задержания находящихся в воде взвешенных веществ. Фильтрующий материал должен представлять собой пористую среду с весьма малыми порами. В водопроводной практике в качестве основного фильтрующего материала применяют песок.
Фильтр представляет собой резервуар, в нижней части которого расположено дренажное устройство той или иной конструкции для отвода профильтрованной воды. На дренаж обычно укладывают слой поддерживающего материала, и затем слой собственно фильтрующего материала. При песчаных фильтрах поддерживающим материалом является гравий, уложенный слоями с возрастающей книзу крупностью зерен. В процессе фильтрования фильтр постоянно заполнен водой до уровня, расположенного не менее чем на 2 м выше поверхности фильтрующего материала. В обычных фильтрах вода подается сверху и отводится снизу через дренажное устройство.
Производительность фильтра определяется скоростью фильтрования. Под скоростью фильтрования следует понимать не скорость движения воды в порах, а скорость вертикального движения воды над фильтрующим слоем.
В большинстве случаев фильтрование сочетают с другими методами очистки воды. Так, на станциях городских водопроводов фильтры обычно используют для обработки воды, прошедшей (после коагулирования) отстойники или осветлители. Фильтры применяют также для осветления воды при ее реагентном умягчении и обезжелезивании. В некоторых случаях фильтры используют для осветления природной некоагулированной воды, а также коагулированной воды без предварительного отстаивания
По характеру механизма задержания взвешенных частиц можно различать два основных вида фильтрования:
а) фильтрование через фильтрующую пленку, образующуюся в процессе фильтрования частицами взвеси, выпадающими на поверхность загрузки;
б) фильтрование без образования на поверхности загрузки фильтрующей пленки.
При фильтровании первого вида на фильтре задерживаются первоначально только такие частицы взвеси, размер которых больше размера пор фильтрующего материала. Слой осадка (пленка), образующийся из задержанных частиц взвеси, сам по себе является фильтрующим материалом и играет основную роль в очистке воды, а песчаная загрузка фильтра служит поддерживающей опорой для отлагающихся на ее поверхности загрязнений.
Эффект осветления воды фильтрами при их работе по этому принципу постепенно увеличивается — по мере образования пленки над песком.
Фильтрование через поверхностную пленку является нормальным рабочим процессом фильтров, осветляющих воду без предварительной химической обработки ее коагулянтами. Этот процесс наиболее характерен для так называемых медленных фильтров. Медленные фильтры загружаются мелким песком и работают при малых скоростях фильтрования. Они способны обеспечить высокую степень осветления воды, задерживая мельчайшие частицы взвеси.
При фильтровании без образования поверхностной пленки задержание частиц, загрязняющих воду, происходит в толще слоя фильтрующей песчаной загрузки, где эти частицы извлекаются из воды и удерживаются на зернах песка под действием сил прилипания.
Не всякие частицы способны прилипать к зернам песка при фильтровании. Частицы, загрязняющие воду, обладают в естественном состоянии так называемой агрегативной устойчивостью, препятствующей как их взаимному слипанию — коагуляции, так и прилипанию к какой-либо поверхности. Однако после обработки воды коагулянтами агрегативная устойчивость взвешенных и коллоидных частиц устраняется, вследствие чего их способность к взаимному слипанию и прилипанию к зернам песка возрастает.
Фильтрование без образования поверхностной пленки является нормальным рабочим процессом скорых фильтров, осветляющих воду после химической обработки ее коагулянтами. В этом случае на фильтры поступает вода, содержащая агрегативно-неустойчивые частицы — мельчайшие хлопья, величина которых значительно меньше размера пор фильтрующей загрузки. Эти частицы свободно проникают с водой по поровым каналам в толщу песка, но задерживаются там под действием сил прилипания.
В фильтровании агрегативно-неустойчивой (способной к прилипанию) взвеси и состоит принцип скорого фильтрования. Только после предварительной химической обработки воды, в результате которой устраняется агрегативная устойчивость взвеси, можно получить на скорых фильтрах весьма высокий эффект осветления воды при высоких скоростях фильтрования.