Отстойники. Типовые конструкции. Расчет. Эксплуатация

Неоднородными, или гетерогенными, называют системы, состоящие, по меньшей мере, из двух фаз. При этом одна из фаз является сплошной, а другая - дисперсной, распределенной в первой в раздробленном состоянии: в виде капель, пузырей, мелких твердых частиц и т. д. Сплошную фазу часто называют дисперсионной средой.

В зависимости от физического состояния фаз различают следующие бинарные гетерогенные системы: суспензии, эмульсии, пены, пыли, дымы и туманы.

Суспензия-система, состоящая из жидкости и взвешенных в ней твердых частиц. В зависимости от размеров частиц суспензии условно подразделяют на грубые (с частицами размером более 100 мкм), тонкие (содержащие частицы размером 0,1-100 мкм) и коллоидные растворы (с частицами менее 0,1 мкм).
Эмульсия-система, состоящая из жидкости и распределенных в ней капель другой жидкости, не растворяющейся в первой.
Пена - система, состоящая из жидкости и распределенных в ней пузырьков газа.
Пыль - система, состоящая из газа и распределенных в нем твердых частиц размером более 5 мкм. В процессах химической технологии пыль образуется преимущественно при дроблении, смешивании и транспортировании твердых материалов.

Дым-система, состоящая из газа и распределенных в нем твердых частиц размером менее 5 мкм; образуется при горении.

Туман-система, состоящая из газа и распределенных в нем капель жидкости размером менее 5 мкм.

Пыли, дымы и туманы представляют собой аэродисперсные системы и носят общее название - аэрозоли.
Неоднородные системы характеризуются концентрацией дисперсной фазы и размерами образующих ее частиц. Для эмульсий и пен при определенных концентрациях дисперсной фазы возможен ее переход в сплошную; при этом фаза, бывшая сплошной, становится дисперсной. Этот переход называют инверсией фаз.
В большинстве случаев дисперсные системы содержат частицы, различающиеся по размеру. Такие системы называют полидисперсными. Они характеризуются фракционным, или дисперсным, составом, т. е. долей частиц определенного размера от общего содержания дисперсной фазы. Иногда встречаются системы, в которых все частицы близки по размерам. Их называют монодисперсными.

Большинство дисперсных систем неустойчиво, т.е. имеет тенденцию к укрупнению частиц. Укрупнение капель или пузырей путем их слияния называют коалесценцией, а укрупнение твердых частиц вследствие их слипания - коагуляцией.

Методы разделения неоднородных систем
Процессы, связанные с разделением неоднородных систем, играют большую роль в химической технологии при подготовке сырья и очистке готовых продуктов, при очистке сточных вод и отходящих газов, а также при выделении из них ценных компонентов.
Применяют следующие основные методы разделения: осаждение, фильтрование и мокрую очистку газов.

Осаждение - процесс разделения, при котором взвешенные в жидкости или газе твердые или жидкие частицы отделяются от сплошной фазы под действием сил тяжести (отстаивание), центробежной силы (циклонный процесс и центрифугирование), сил инерции, электростатических сил (очистка газов в электрическом поле).

Фильтрование - процесс разделения с помощью пористой перегородки, способной пропускать жидкость или газ, но задерживать взвешенные частицы. Движущей силой процесса фильтрования является разность давлений. В случаях, когда разность давлений создается центробежными силами, процесс называют центробежным фильтрованием.

Мокрая очистка газов - процесс разделения, основанный на улавливании взвешенных в газе частиц жидкостью. Улавливание осуществляется, как правило, под действием сил инерции.
Выбор метода разделения зависит от концентрации дисперсных частиц, их размера, требований к качеству разделения, а также от разницы плотностей дисперсной и сплошной фаз и вязкости последней.

Осаждение в поле действия сил тяжести и под действием центробежных сил. Осаждение жидких неоднородных систем может происходить как под действием сил тяжести, так и под действием центробежных сил.

Осаждение неоднородных систем под действием сил тяжести называется отстаиванием. Отстаивание в основном используется для предварительного разделения суспензий и эмульсий.

Процесс отстаивания суспензий протекает следующим образом. Суспензия заливается в аппарат (отстойник), где под действием сил тяжести более крупные частицы начинают оседать на дно, увлекая за собой мелкие частицы. Мелкие частицы, в свою очередь, замедляют движение крупных частиц. Взаимодействие частиц при осаждении приводит к тому, что их скорости движения сближаются и становятся практически одинаковыми в каждом сечении аппарата. Однако по высоте аппарата скорости частиц различны. По мере приближения частиц к дну отстойника их движение замедляется жидкой фазой, которая вытесняется частицами и движется вверх.

Через некоторое время в аппарате возникают зоны с различной скоростью движения частиц. Над слоем осадка находится зона стесненного движения частиц, выше нее — зона свободного осаждения частиц, а над ней располагается осветленная жидкость.

Такая схема несколько упрощает действительную картину процесса, которая обычно бывает более сложной. В аппаратах непрерывного действия зоны отстаивания по высоте не изменяются, в аппаратах периодического действия высота отдельных зон изменяется во времени до момента полного разделения суспензии на осадок и осветленную жидкость.

Для того чтобы ускорить отстаивание, в суспензию добавляют небольшое количество коагулянтов — веществ, способствующих слипанию мелких частиц и превращению их в более крупные образования. Действие этих веществ основано на нейтрализации отталкивающих электрических зарядов мелких частиц или на создании связи между частицами с помощью высокомолекулярных соединений.

Основной характеристикой процесса отстаивания является скорость осаждения, которая различна для легких и тяжелых частиц, для зон стесненного и свободного осаждения.

В процессе отстаивания частицы разных размеров и плотностей взаимодействуют друг с другом, поэтому скорости их движения в той или иной мере выравниваются (в малой степени — в разбавленных суспензиях, в большей — в концентрированных).

В зоне свободного отстаивания частица диаметром d и массой m начинает двигаться под действием силы тяжести вниз. Через короткий промежуток времени сила тяжести станет равной силе сопротивления среды, в результате чего наступает равновесие. Частица начинает двигаться равномерно, с постоянной скоростью.

Скорость такого равномерного падения частицы в жидкой или газообразной среде называется скоростью осаждения (отстаивания) w0.

Осаждение под действием силы тяжести (пылевые камеры, отстойники).

Для описания в критериальной форме процесса осаждения шарообразной частицы в неподвижной неограниченной среде могут быть применены критерии подобия: Архимеда Аr, Лященко Ly и Рейнольдса Re.

Наиболее удобной формой критериальной зависимости является Ly = f(Аr).

При так называемом ламинарном режиме осаждения, когда критерии имеют значения Аr < 3,6; Ly < 2·10-3; Re < 0,2, Стоксом теоретически получена следующая формула для скорости осаждения woc (в м/с) шарообразной частицы:

(4)

Для осаждения частицы в газовой среде формула (4) упрощается:

(5)

так как в этом случае величиной ρс можно пренебречь.

В формулах (4) и (5): d — диаметр шарообразной частицы м; ρ— плотность частицы, кг/м3; ρс — плотность среды, кг/м3; μс — динамический коэффициент вязкости среды, Па·с, т.е. Н·с/м2, или кг/(м·с).

Определение скорости осаждения шарообразной одиночной частицы в неподвижной неограниченной среде по обобщенному методу, пригодному при любом режиме осаждения, осуществляют следующим образом.

Определяют критерий Архимеда;

(6)

где Ga=Re2/Fr — критерий Галилея.

Для осаждения в газовой среде

Аr = d3ρρсg/ μс

По найденному значению критерия Аr определяют критерий Re или критерий Ly (рис.1):

(7)

либо (если среда — газ)

(7а)

Далее вычисляют скорость осаждения:

(8)

или

(9)

Для частицы неправильной формы скорость осаждения определяют тем же путем из критерия Лященко, но с подстановкой в критерий Архимеда вместо d величины dэ

Эквивалентный диаметр dэ частицы неправильной формы вычисляют как диаметр условного шара, объем которого V равен объему тела неправильной формы:

(10)

где М — масса частицы, кг.

4. Диаметр осаждающейся шарообразной частицы при известной скорости осаждении находят обратным путем, т. е. вычисляют сначала критерий Лященко:

и по найденному значению Ly определяют критерий Аr (рис.1); из последнего по формуле (6) вычисляют диаметр шарообразной частицы.

В процессе осаждения под действием силы тяжести более крупные частицы быстрее осядут на дно, чем мелкие. Расчет отстойников обычно проводится по самым мелким частицам, находящимся в исходной смеси. Поэтому продолжительность пребывания суспензии в аппарате должна быть больше продолжительности осаждения твердых частиц или равна ему.

Продолжительность пребывания суспензии в аппарате

τп=V/Vc (11)

где V— объем аппарата, м3; Vc — объемный расход суспензии м3/с.

Продолжительность осаждения частиц

τо = h/w0, (12)

где h — высота аппарата, м; w 0 — скорость осаждения, м/с.

Рассмотрим процесс осаждения частиц в отстойнике длиной 1, высотой h и шириной b, м.

Допустим, что продолжительность пребывания суспензии в аппарате и продолжительность осаждения равны. Тогда получим

V/Vc= h/w0

или

1bh /Vс = h/w0

откуда

Vс= w01b= w0S (13)

Уравнение (13) показывает, что производительность отстойника зависит не от его высоты, а от скорости w0 и площади поверхности S осаждения.

Процесс разделения неоднородных систем, в частности суспензий и эмульсий, под действием силы тяжести идет с небольшой скоростью.

Как правило, этот процесс проводится перед разделением неоднородных систем центрифугированием или фильтрованием.

Осаждение неоднородных систем под действием центробежных сил

Осаждение неоднородных систем под действием центробежных сил называется центрифугированием.

Центробежное поле создается двумя способами:

вращением потока при неподвижном корпусе аппарата (циклонный процесс);

вращением потока вместе с вращением корпуса аппарата (центрифугирование).

По первому способу осаждение жидкости происходит в гидроциклонах. Несмотря на более простое устройство, скорость осаждения в них невелика, а гидравлическое сопротивление более высокое. По указанным причинам степень очистки в гидроциклонах небольшая и они в промышленности используются ограниченно. В данном учебном пособии этот способ не рассматривается.

По второму способу осаждение жидких неоднородных систем происходит под действием центробежных сил в осадительных центрифугах. Осадительные центрифуги применяются для разделения суспензий с концентрацией твердой фазы до 40 % и диаметром частиц 0,005... 10 мкм и для разделения эмульсий. После разделения суспензий образуется осадок с небольшим содержанием жидкости и фугат.

Важной характеристикой центрифуг является отношение центробежного ускорения и2/r к ускорению силы тяжести g, которое равно отношению центробежной силы к силе тяжести данного тела. Это отношение называется фактором разделения:

Кр = w2/rg = ωr/g = 4π2n2r/g = 4n2r. (14)

неоднородный химический жидкий осаждение центробежный

Величина фактора разделения, характеризующего эффективность работы центрифуги, исчисляется сотнями и тысячами. Если Кр> 3500, то аппараты называются сверхцентрифугами. При таких больших скоростях вращения влиянием силы тяжести на движение жидкости можно пренебречь и учитывать лишь влияние центробежной силы.

Осаждение под действием центробежных сил проводится в барабанах, вращающихся со скоростью ω и имеющих радиус вращения r. Жидкая неоднородная система вводится в барабан снизу. Под действием центробежной силы и силы тяжести свободная поверхность жидкости принимает форму параболоида вращения.

Различают центробежное осветление и центробежное отстаивание.

Центробежное осветление проводится для очистки жидкостей, содержащих небольшое количество твердых частиц (тонкие суспензии, коллоидные растворы). При малой концентрации дисперсной фазы четкой границы между фугатом и осадком нет. По физической сущности центробежное осветление можно рассматривать как свободное осаждение частиц в поле центробежных сил.

Центробежное отстаивание проводится для разделения суспензий и эмульсий. При повышении концентрации твердых частиц в суспензии образуется четкая граница раздела фаз. На первом этапе процесса происходит образование осадка, на втором — его уплотнение.

Отличием процессов осаждения под действием сил тяжести от центробежных сил является то, что центробежная сила не постоянна по сечению барабана: она увеличивается с увеличением радиуса вращения. Кроме того, в отстойниках частицы проходят через постоянные поперечные сечения аппарата, а в центрифугах — через возрастающие по радиусу поперечные сечения кольцевого слоя.

Рассмотрим классификацию отстойных центрифуг.

В зависимости от рабочего режима (аппараты непрерывного или периодического действия), конструкции (вертикальные, горизонтальные, наклонные), способа выгрузки осадка (вручную или механически), фактора разделения (нормальные с фактором разделения Кр < 3500 или сверхцентрифуги с Кр > 3500), типа неоднородных систем (суспензия или эмульсия) различают следующие виды отстойных центрифуг:

нормальные периодического действия - выгрузка осадка вручную с помощью ножей;

нормальные непрерывного действия - выгрузка осадка с помощью шнека;

трубчатые сверхцентрифуги периодического действия; выгрузка осадка вручную;

трубчатые сверхцентрифуги непрерывного действия; разделение эмульсий;

тарельчатые сепараторы непрерывного действия; разделение эмульсий.

Нормальная центрифуга периодического действия представляет собой вращающийся барабан со сплошными стенками, в который вводится разделяемая суспензия.

Осадок осаждается на стенках барабана и удаляется вручную. Жидкая фаза, принимая форму параболоида вращения, переливается через стенки барабана.

Рис.1. Зависимость критериев Re и Ly от критерия Аr для осаждения одиночной частицы в неподвижной фазе: 1 и 6 – шарообразные частицы; 2- округленные; 3- угловатые; 4- продолговатые; 5- пластинчатые.

Типы отстойников и область их применения. В практике водоподготовки для предварительного осветления воды перед поступлением ее на скорые фильтры применяют горизонтальные, вертикальные, радиальные и тонкослойные отстойники. Название отстойников дано в соответствии с направлением и характером движения воды в них. По высоте в отстойниках различают зоны: осаждения, накопления и уплотнения осадка. Содержание взвешенных веществ в осветленной воде после отстойников не должно превышать 8—15 мг/л. Горизонтальный отстойник — прямоугольный, вытянутый в направлении движения воды железобетонный резервуар, в котором осветляемая вода движется в направлении, близком к горизонтальному вдоль отстойника.. Различают одно-, двух- и трехэтажные горизонтальные отстойники. Отстойники, используемые для предварительного осветления воды, могут быть устроены в земле креплением или без крепления откосов. Горизонтальные отстойники в отечественной практике рекомендуется применять при мутности до 1500 мг и цветности 120 град обрабатываемой воды и при производительности водоочистного комплекса не менее 30 тыс. м3/сут. Вертикальный отстойник — круглый в плане и в очень редких случаях квадратный железобетонный (реже стальной) резервуар значительной глубины, в котором обрабатываемая вода движется вертикально — снизу вверх. В отечественной практике вертикальные отстойники рекомендуется использовать при мутности и цветности обрабатываемой воды до 1500 мг/л и до 120 град и при производительности водоочистного комплекса до 5000 м3/сут. Радиальный отстойник (рис. 8.5) — 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. СНиП рекомендует использовать радиальные отстойники при обработке высокомутных вод и в системах оборотного водоснабжения.

Отстойники с малой глубиной осаждения. Среди методов интенсификации процесса осаждения примесей воды одним из наиболее перспективных является отстаивание в тонком слое. Сущность его заключается в ламинаризации потока воды (Re = 60... 80), при которой исключается влияние взвешивающей составляющей. В России и за рубежом разработаны различные конструкции тонкослойных отстойников с использованием пластмасс, стеклопластиков и других материалов, обеспечивающих легкое сползание и удаление осадка с поверхности.

Горизонтальные отстойники. Горизонтальные отстойники с рассредоточенным по площади сбором осветленной воды в условиях нашей страны с продолжительными периодами устойчивых минусовых температур устраивают в здании или с покрытиями и обсыпают землей с боков и сверху. В перекрытии отстойников предусматривают люки для спуска в сооружение, отверстия для отбора проб, располагаемые на расстоянии до 10 м друг от друга и вентиляционные трубы. Обычно со стороны входа воды отстойники совмещают с камерами хлопьеобразования зашламленного или вихревого типа. В южных районах с теплым климатом отстойники устраивают открытыми.

Для равномерности распределения воды в поперечном сечении отстойника его объем делят в продольном направлении перегородками на самостоятельно действующие секции шириной 3... 6 м (в зависимости от шага колонн, поддерживающих перекрытие). При количестве секций менее шести необходимо предусматривать одну резервную. Дно отстойника должно иметь продольный уклон не менее 0,005 в направлении, обратном движению воды, а в поперечном направлении оно может быть плоским или призматическим с углом наклона граней 45°. Для удаления осадка без отключения отстойника из работы по предложению И. М. Миркиса предусматривают гидравлические системы в виде перфорированных труб, которые обеспечивают его удаление в течение 20... 30 мин. При открытой задвижке на сбросе осадок под действием гидростатического давления поступает в систему и в виде пульпы удаляется из отстойника.

Другим способом удаления осадка является выпуск его через специальную дренажную систему, укладываемую по дну отстойника (см. рис. 6.1). Опыт эксплуатации показал, что при ширине секции отстойника не более 3 м осадок из нее может удаляться одной дырчатой трубой, прокладываемой по ее продольной оси (при большей ширине секции нужны две параллельные дырчатые трубы). Поэтому расстояние между осями труб назначают не более 3 м — при призматическом днище, и 2 м — при плоском. В трубах для удаления осадка принимают отверстия диаметром не менее 25 мм, располагаемые с шагом 0,3... 0,5 м в шахматном порядке вниз под углом 45° к оси трубы. Отношение суммарной площади отверстий к площади сечения трубы должно быть равным 0,5... 0,7. В верхней части начала сбросной трубы предусматривают отверстие диаметром не менее 15 мм для удаления воздуха. Скорость движения пульпы в конце трубы принимают не менее 1 м/с, а в ее отверстиях — 1,5... 2 м/с. Потеря воды с осадком в среднем не превышает 0,8% от производительности отстойника, в то время как при выключениях отстойника из работы на очистку от осадка средняя потеря воды превышает 4%.

Из открытых горизонтальных отстойников осадок можно- удалять специальными плавучими землесосными снарядами, серийно выпускаемыми нашей промышленностью. При движении такого снаряда по коридору отстойника напорный шланг снаряда попеременно присоединяется к патрубкам трубчатой системы, по которой осадок под напором, развиваемым насосом землесосного снаряда, перекачивается за пределы очистной станции.

В качестве механизированных средств удаления осадка без отключения отстойника можно применять скребковые транспортеры, которые сгребают осадок в приямок, откуда этот осадок откачивается эжектором или насосом.

Децентрализованный сбор осветленной воды, способствующий увеличению коэффициента объемного использования сооружения, осуществляют системой горизонтально расположенных желобов с затопленными отверстиями или треугольными водосливами, либо перфорированных труб, расположенными на участке 2/3 длины отстойника, считая от задней торцовой стенки.

Расстояние в осях между водосборными трубами или желобами назначают до 3 м. При оборудовании отстойника тонкослойными модулями подобную систему сбора воды устраивают на всю его длину. Кромку водосборного желоба с затопленными отверстиями располагают на 0,1 м выше максимального уровня воды в отстойнике, а заглубление водосборных труб определяют расчетом по методике А. И. Егорова. Отверстия водосборных устройств диаметром не менее 25 мм размещают на 5... 8 см выше дна желоба, а в трубах — горизонтально по оси с двух сторон. Скорость входа воды в отверстия принимают 1 м/с, а скорость движения воды в конце водосборных труб и желобов 0,6... 0,8 м/с. Излив воды из водосборных устройств отстойника в торцовый карман (канал) должен происходить без его подтопления.

Высоту отстойников следует определять как сумму высот зоны осаждения и зоны накопления осадка с учетом превышения строительной высоты над расчетным уровнем воды не менее 0,3 м.

Основой расчета горизонтальных отстойников является определение такой длины зоны осаждения отстойника, которая при принятой средней скорости движения воды в отстойнике обеспечит требуемый эффект ее осветления, т. е. задержание заданного процента взвеси. При этом, по В. Т. Турчиновичу, исходят из упрощенного представления, согласно которому частицы взвеси в отстойнике осаждаются также, как в неподвижном объеме воды, с той лишь разницей, что этот объем перемещается в горизонтальном направлении со скоростью движения воды в отстойнике.

Расчет отстойников следует производить на два случая: при минимальной мутности и при минимальном зимнем расходе обрабатываемой воды, а также при наибольшей мутности при наибольшем расходе воды, соответствующем этому периоду.

При коагулировании и применении флокулянтов скорость осаждения взвеси следует увеличить на 15... 20%. После нахождения длины отстойника следует проверить отношение L/hp, которое должно быть не менее 10.

Применение горизонтальных отстойников со встроенной камерой хлопьеобразования и отбором осветленной воды через тонкослойные блоки, размещаемые в зоне осаждения, сулит значительные технологические преимущества. Принципиальное отличие отстойников данной конструкции состоит в том, что осветление воды происходит не в свободном объеме отстойника, а в тонкослойных элементах (блоках) с ламинарным движением в них воды. Блоки устанавливают наклонно, что способствует постоянному сползанию осадка и удалению его из осветленной воды. Применение отстойников с тонкослойными блока: ми вместо обычных отстойников в результате сокращения времени отстаивания воды позволяет значительно увеличить нагрузку (в 2... 3 раза) или соответственно снизить объем сооружений. При установке в зоне осаждения тонкослойных блоков по всей длине отстойника его площадь при коагулировании примесей следует определять, исходя из удельных нагрузок, отнесенных к площади зеркала воды, занятой тонкослойными модулями: для мутных вод — 4,6... 5,5; для вод средней мутности — 3,6... 4,5, для маломутных и цветных вод — 3... 3,5 м3/(Ч*м2).

При работе горизонтальных отстойников режим движения воды в них турбулентный, т. е. наблюдается образование «взвешивающей составляющей» w, которая по П. И. Пискунову равна где m1 — коэффициент шереховатости дна и стенок отстойника; n — коэффициент равный 0,2.

Вертикальная взвешивающая составляющая, препятствующая осаждению взвеси в отстойнике, возрастает с увеличением скорости горизонтального движения воды в нем. Для ее уменьшения необходимо предусматривать меры по увеличению коэффициента объемного использования отстойника и гидравлической крупности осаждаемых примесей.

Радиальные отстойники. Радиальный отстойник — круглый в плане железобетонный резервуар, в который осветляемая вода подводится снизу в центр и изливается через воронку, обращенную широким концом кверху. Вокруг воронки располагается цилиндр-успокоитель радиусом 1,5... 2,5 м/с с глухим дном и с дырчатой стенкой, суммарную площадь отверстий которой находят при скорости движения воды в них 1 м/с, при этом диаметр отверстий принимают 40... 50 мм. Наличие такого цилиндра способствует более равномерному распределению воды по рабочей высоте отстойника. Вода медленно движется от центра к периферии и сливается в периферийный желоб с затопленными отверстиями или треугольными водосливами.

Для равномерного отбора осветленной воды по периметру кольцевого периферийного желоба следует в стенках его на глубине 120... 150 мм от поверхности воды устраивать отверстия; диаметром 25... 30 мм или треугольные водосливы высотой 40…60 мм, располагаемые на расстоянии 100... 150 мм в осях. Общую площадь отверстий подсчитывают по скорости движения воды в них 0,7 м/с. Скорость движения воды в желобе принимает 0,5... 0,6 м/с.

Для удаления осадка служит медленно вращающаяся металлическая ферма с укрепленными на ней скребками, сгребающими осадок к центру отстойника, откуда он непрерывно или периодически выпускается или откачивается. Одним концом ферма опирается на опору в центре отстойника, а другим на тележку, двигающуюся по стенке отстойника.

Вертикальные отстойники. Вертикальный отстойник представляет собой круглый или квадратный в плане резервуар с камерой хлопьеобразования водоворотного типа в центральной трубе и с конусным днищем. Для накопления и уплотнения осадка. Угол между наклонными стенками, образующими днище, следует принимать 70... 80°.

Сбор осветленной воды предусматривается периферийными и радиальными желобами с затопленными отверстиями или с треугольными водосливами. Сечение водосборных желобов определяют по скорости движения воды в них 0,5... 0,6 м/с.

При площади отстойника до 12 м2 предусматривается только периферийный кольцевой желоб, при площади от 12 до 30 м2 добавляются еще четыре радиальных (в круглых отстойниках) или промежуточных (в квадратных отстойниках); при площади свыше 30 м2 предусматривается 6... 8 дополнительных желобов.

При числе рабочих отстойников менее шести необходимо предусматривать один резервный.

Высота зоны осаждения вертикального отстойника, которая практически совпадает с его вертикальной частью, составляет 4—5 м, а отношение диаметра к высоте: 1,0—1,5.

Период работы отстойника между сбросами осадка должен быть не менее 6 ч., а при мутности обрабатываемой воды свыше 1 г/л — не более 24 ч.

отстойник вода осветление

Отстойники с малой глубиной осаждения. В сооружениях тонкослойного осветления осаждение взвеси протекает в малом слое воды, образуемом устройством наклонных элементов, обеспечивающих быстрое выделение взвеси и ее сползание по наклонной поверхности элементов в зону хлопьеобразования и осадкоуплотнения. Уменьшение высоты потока снижает удельную нагрузку на площадь отстаивания, что влечет сокращение количества движения жидкости, переносимой частицами, повышает стабильность его гидродинамической структуры. Стабилизация течения возможна в случае, если энергия движения частиц воды будет преобладать над силой тяжести. При всегда обеспечивается стабильность течения. Поскольку турбулентность повышает транспортирующую способность потока, режим течения в отстойнике должен быть ламинарным, т. е. для открытого канала! прямоугольной формы число Рейнольдса не должно превышать Re=u#/v<700, а для закрытого Re=υR/v<500.

Тонкослойные элементы или блоки могут выполняться из мягких или полужестких полимерных пленок, соединенных в сотовую конструкцию, или из жестких листовых материалов в виде отдельных полок. Размеры в плане отдельных блоков для удобства их монтажа и эксплуатации следует принимать в пределах 1x1... 1,5x1,5 м с учетом фактических размеров сооружения. Высоту поперечного сечения тонкослойного ячеистого' элемента рекомендуется принимать в пределах 0,03... 0,05 м. Ячейки могут быть приняты любой формы, исключающей накопление в них осадка. Угол наклона элементов необходимо принимать в пределах 50... 60° (меньшие значения для более мутных вод, большие — для маломутных цветных). Длину тонкослойных элементов определяют специальным расчетом в пределах 0,6... 1,5 м. Установку отдельных блоков следует осуществлять с помощью специальных несущих конструкций, расположенных под или над ними, а также путем их крепления к элементам сборной системы (желобам, лоткам, трубам) и промежуточным стенкам сооружений. При этом могут быть использованы стальные или полимерные трубы, арматурная проволока, профилированные конструкции. При монтаже блоков необходимо обеспечить герметичность мест их примыкания к внутренним стенкам сооружений, например, с помощью резиновых прокладок.

Сбор осветленной воды из тонкослойных сооружений следует осуществлять желобами с затопленными отверстиями или открытыми водосливами, например, треугольного профиля, расположенными на расстоянии не более 2... 3 м друг от друга

Значение kCT рекомендуется принимать в среднем равным 0,7... 0,8, большие значения для более мутных вод, меньшие — для маломутных цветных вод. Величину произведения ty-k^.. следует принимать в пределах 1,15... 1,3, большие — для тонкослойного осветлителя, меньшие — для тонкослойного вертикального отстойника. Значение коэффициента формы зависит от фактической формы и конфигурации тонкослойных элементов (ячеек) в плане. Указанные значения составляют: для сечения прямоугольной формы— 1,0; круглой — 0,785; треугольной—0,5; шестиугольной — 0,65...0,75, при использовании труб и межтрубного пространства — 0,5. Величину kr.c. для предварительных расчетов рекомендуется принимать равной 0,6... 0,75. Значение коэффициента к определяется по фактическим данным. Предварительно рекомендуется принимать его в пределах 0,75... 0,9.

Полученные значения высоты тонкослойных элементов и тонкослойных сооружений в целом, а также значения удельных нагрузок следует проверить и скорректировать с учетом обеспечения минимального времени между продувками сооружения (6... 8 ч). При этом высоту защитной зоны для вертикального отстойника следует принять равной 1,5 м, для горизонтального — 1м. Высоту зоны сбора осветленной воды рекомендуется принимать не менее 0,4... 0,5 м.

В тонкослойных осветлителях для предотвращения образования зон повышенной концентрации взвеси нижнюю кромку тонкослойных блоков необходимо располагать непосредственно над верхней отметкой осадкоприемных окон.

Применение тонкослойных отстойников позволяет интенсифицировать процесс осветления воды осаждением, на 60% уменьшить площадь отстойников и на 25—30% повысить эффект обработки воды по сравнению с горизонтальными отстойниками. Производительность тонкослойных отстойников не лимитирована.

Date: 2015-09-24; view: 1543; Нарушение авторских прав