Полная версия

Главная arrow БЖД arrow Водоснабжение

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Смешение реагентов с обрабатываемой водой

Основополагающим условием коагулирования примесей воды является равномерное и быстрое распределение реагентов в ее объеме для обеспечения максимального контакта частиц примесей с промежуточными продуктами гидролиза, существующими в течение короткого промежутка времени, так как процессы гидролиза, полимеризации и адсорбции протекают за несколько секунд. Первая фаза конвективной коагуляции — пе- рекинетическая — заканчивается, когда первичные хлопья достигают размеров 1—10 мкм, что совпадает с периодом быстрого распределения коагулянта в обрабатываемой воде. Плохое смешение влечет за собой перерасход реагентов и малую скорость агломерации примесей воды при заданной дозе. Поэтому необходимо обеспечить оптимальные условия смешения реагентов с водой, при которых коагулянт вступил бы в контакт с максимальным числом частиц примесей воды до того, как произойдут реакции гидролиза и полимеризации.

Интенсивность смешения реагентов с водой характеризуется критерием Кэмпа GT и градиентом скорости G, определяемым из выражения

где Е — энергия, затрачиваемая на смешение, Дж; г — динамическая вязкость воды, Па-с; Т — продолжительность смешения, с; V — объем воды в смесителе, м3.

Эффективность действия коагулянта (Е.И. Апельцина, А.М. Мирзаев) повышается при увеличении интенсивности смешения по сравнению с обычно принятой (G= 20—300 с-1).

При этом дозы реагентов и время, необходимые для их полного распределения в воде, уменьшаются с повышением градиента скорости. В водоподготовке наметилась тенденция к применению смесителей, обеспечивающих чрезвычайно быстрое распределение коагулянта в обрабатываемой воде. В основном это механические и трубчатые смесители.

Для равномерного и быстрого смешения реагентов с водой их следует вводить в точках наибольшей турбулентности потока.

Реагенты смешивают с обрабатываемой водой в смесительных устройствах (сопла Вентури, диафрагмы), трубчатых смесителях или в специальных сооружениях — смесителях, которые должны удовлетворять требованию полного и быстрого смешения реагентов со всей массой воды (время пребывания воды в этих сооружениях 1—3 мин).

Смесители классифицируют на гидравлические и механические. К гидравлическим смесителям, хорошо зарекомендовавшим себя на практике, следует отнести: коридорного типа (с вертикальным и горизонтальным движением воды); дырчатый (напорный и безнапорный); перегородчатый с разделением потока; вертикальный вихревой. Выбор типа и конструкции смесителя определяется компоновкой водоочистного комплекса с учетом его пропускной способности и методов обработки воды, а также технологическими соображениями.

Работа смесителей гидравлического типа основана на использовании турбулентности потока, создаваемой местными сопротивлениями путем увеличения в них скорости движения воды. Гидравлические смесители отличаются конструктивной простотой и эксплуатационной надежностью, однако при расходах обрабатываемой воды меньше расчетных они не обеспечивают надлежащего эффекта смешения. Число секций смесителей принимается не менее двух, резервные аппараты не предусматриваются.

Одним из приемов интенсификации и улучшения процесса коагуляции является мгновенное перемешивание воды с коагулянтом в диафрагмовом смесителе перед поступлением ее в камеру хлопьеобразования или на контактные осветлители или фильтры. Использование этого устройства на установках небольшой пропускной способности позволяет создать наиболее благоприятный режим для смешения, в результате чего расход коагулянта может быть снижен на ~ 25 %.

Широкое распространение получили перегородчатые смесители с разделением потока. Такой смеситель представляет собой железобетонный лоток с тремя (как минимум) щелевыми перегородками (рис. 5.6, а), установленными перпендикулярно оси сооружения. При движении в щелях со скоростью 1 м/с за ними образуются вихревые течения, что способствует быстрому и полному смешению реагента с водой. Расстояния между перегородками должны равняться двойной ширине лотка.

Дырчатый смеситель (рис. 5.6,6) представляет собой лоток с дырчатыми перегородками, установленными перпендикулярно направлению движения воды. Вода, проходя через отверстия со скоростью 1 м/с, испытывает завихрения, что способствует ее хорошему перемешиванию с реагентами. Диаметр отверстий принимают 20—100 мм. Верхний ряд отверстий должен быть затоплен под уровень воды на 0,1—0,15 м во избежание подсоса воздуха.

Для водоочистных комплексов с осветлителями со слоем взвешенного осадка или с контактными осветлителями рекомендуются вертикальные (вихревые) смесители в виде круглого (или квадратного) в плане резервуара с конической (или пирамидальной) нижней частью при угле конусности 30—45 град (рис. 5.6, г). В нижнюю часть конуса (или пирамиды) подводят обрабатываемую воду со скоростью 1,2—1,5 м/с и туда же, только с противоположной стороны, через специальные патрубки вводят растворы реагентов.

Смесители гидравлического типа с разделением потока (а), дырчатый (б), перегородчатый (в), вихревой (г), напорный дырчатый

Рис. 5.6. Смесители гидравлического типа с разделением потока (а), дырчатый (б), перегородчатый (в), вихревой (г), напорный дырчатый

  • (д):
    • 1, 6 — подача и отвод воды; 2 — перелив; 3 — сброс из бачка воды; 4 — ввод реагента; 5 — перегородки; 7 — воздухопровод; 8 — аэраторы; 9, 10 — верхняя и нижняя дырчатые перегородки
Трубчатые смесители

Рис. 5.7. Трубчатые смесители:

1 — трубопровод; 2 — распределитель реагента; 3 — подача реагента; 4 — местное сопротивление

Восходящая скорость движения воды в цилиндрической части смесителя высотой 1 — 1,5 м должна быть 30—40 мм/с, благодаря чему частицы реагента находятся во взвешенном состоянии. Отвод воды из смесителя производится периферийным лотком со скоростью 0,6 м/с, или дырчатыми трубами с затопленными отверстиями, или центрально расположенной затопленной воронкой.

На крупных водоочистных комплексах применяют перегородчатые смесители коридорного типа (рис. 5.6, в) с вертикальным или горизонтальным движением воды со скоростью 0,6—0,9 м/с при времени пребывания в них 3—5 мин. Число поворотов на 180 град принимают равным 9—10. Следует предусматривать возможность сокращения числа перегородок для уменьшения времени пребывания обрабатываемой воды в смесителе в периоды интенсивного хлопьеобразования.

На небольших водоочистных установках применяют трубчатые смесители (рис. 5.7), которые характеризуются значительными потерями напора.

Для смешивания растворов реагентов с водой в нашей стране применяют в основном смесители гидравлического типа, иногда смешивание производят в трубах и центробежных насосах, подающих воду на очистные сооружения. Недостатком рассмотренных способов смешивания является невозможность регулирования степени турбулизации и времени пребывания в смесителе в зависимости от расхода обрабатываемой воды и ее качества.

Механические смесители турбинного («), пропеллерного (б) и лопастного (в) типов

Рис. 5.8. Механические смесители турбинного («), пропеллерного (б) и лопастного (в) типов:

1,5 — подача и отвод воды; 2 — ввод реагента; 3 — ось мешалки; 4 — камера смешения; 6 — струенаправляющая перегородка; 7 — центрально расположенный стакан

Оптимальный эффект коагуляции обеспечивает очень быстрый перенос частиц, который возможен только в высокоскоростных механических смесителях с мешалками лопастного, турбинного и пропеллерного типа (рис. 5.8), где происходят практически мгновенное распределение реагента во всем объеме воды и быстрое получение оптимальной концентрации. Такие смесители позволяют уменьшить время коагуляции, сократить дозу коагулянта и при наиболее полном использовании реагентов увеличить плотность образующихся хлопьев.

Механические смесители представляют собой круглые или квадратные в плане камеры с соотношением высоты к ширине (диаметру) 2:1с плоским или коническим днищем. Частота их вращения изменяется и обычно не превышает 80 мин-1 для турбинных мешалок с максимальной линейной скоростью на конце лопасти до 5 м/с и до 150 мин-1 для пропеллерных. Время пребывания воды составляет от 30 с до 1 мин.

Исследования механических смесителей, проведенные в МГСУ (Г.И. Николадзе, А.М. Мирзаев), показали, что их применение позволяет снизить удельные капитальные затраты, уменьшить расход коагулянта, сократить время пребывания воды в отстойниках и осветлителях со слоем взвешенного осадка, регулировать параметры смешивания адекватно количеству и качеству обрабатываемой воды.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>