Закономерности осаждения взвеси в воде. Назначение, типы отстойников, область их применения и принципы проектирования

Отстойники применяют для выделения твердых или жидких гетерогенных частиц под действием гравитационных сил. Движение воды в отстойниках имеет турбулентный характер, при котором возникает верт-ые гориз-е состав-е скорости потока.

Величина скорости осаждения частиц зависит от размера, формы, плотности, шероховатости частиц и режима движения воды и ее вязкости. В зависимости от размера и плотности част. Осаждение будет происходить по линейному или квадратному закону

Осаждение мелких части

Происходит по линейному закону, т.к частицы мелкие они обладают малой плотностью сопротивления, которая зависит от вязкости воды и не зависит от сил инерции. Область действия закона определяется сопротивлением, которое зависит от числа Re.

F=ζV²d²ρ – сопротивление которое испытывает частица

Где ζ – коэффициент сопротивления,V – скорость падения част.D – диаметр частицы, ρ – плотность частицы

Т.к движение равномерно то силы тяжести = силе трения.

Скорость осаждения шарообразной частицы, при ламинарном режиме движения в отстойниках Re>2, описывается законом Стокса:

 

Кинетика осаждения устанавливается экспериментально и характеризуется кривыми осаждения, которые являются исходными данными для проектирование отстойника.

Основной характеристикой для расчета отстойников является гидравлическая крупность (скорость осаждения в стоячей воде, мм/с)

Отстойник – это сооружение, которое применяется для выделения из воды в результате гравитационного осаждения частиц, которые имеют плотность отличительных от плотности воды.

Практические значения для отстойников имеет след. явления:

1)Для отстойников, которые используются для осветления высоком-х вод, когда частицы не слипаются, не изменяют своих форм и размеров, осаждение происходит согласно явлению зернистоагрегативной устойчивости взвеси.

2) В отстойниках, которые при реагентной очистке для осаждения коагулирующих взвесей осаждение происходит гораздо сложнее, т.к взвеси могут агломерироваться и слипаться в процессе осаждения. Расчет сооружений ведется для 2 периодов: - 1.Период с максимальными мутностью, цветностью, расходом – летний. - 2. С минимальными мутностью, цветностью, расходом – зимний.

По типам:

- первичные – располагаются в технологической схеме за песколовками. Являются сооружениями механической очистки и предназначены для выделения взвешенных веществ из сточной воды.

- вторичные – предназначены для разделения иловой смеси на очищенную воду и активный ил или биопленку. Располагаются после аэротенков или биофильтров, являются сооружениями биологической очистки. Конструкция вторичных отстойников аналогичная первичным, но т.к. АИ или биопленка характеризуется большим временем осаждения, чем механические взвеси, поэтому вторичные отстойники имеют больший диаметр и меньшую глубину, чем первичные.

- специального назначения – применяют для отстаивания производственных сточных вод, содержащих специфические загрязнения (масла, смолы, ПАВ, нефтепродукты). Очистка от таких всплывающих примесей в

По конструкции:

вертикальные. Применяют при производительности меньше или равной 10-15 тыс. м³/сут, при условиях допускающих значительное заглубление сооружений (отсутствие скальных грунтов, грунтовых вод, вечной мерзлоты, размещение отстойников на высоких насыпях). + малая занимаемая площадь, компактность, удобство эксплуатации, простота конструкции; - большая глубина, сложность эксплуатации, невысокая эффективность осветления воды

Выделяют:

А) Вертикальный отстойник с центральной трубой. Применяют при эффекте очистки по взвешенным веществам до 30-40%, по БПК 10-15%. Вода подается через подводящий лоток в центральную трубу, движется вниз, и ударяясь об отражательный щит меняет свое направление и поступает в зону отстаивания. Отстоянная вода собирается в круговой водоотводящий лоток и отводится. Осадок накапливается в зоне накопления осадка и периодически откачивается по трубопроводу. Жировые и плавающие вещества задерживаются в круговом лотке отделенном полупогружной перегородкой и откачивается по трубопроводу. Диаметры типовых отстойников составляют 4, 6, 9м.

Б) вертикальный отстойник в нисходяще-восходящим потоком. Задержания взвешенных веществ 50%, по БПК 15%. Имеют отличительную конструкцию впускных и выпускных устройств. Пускное устройство в виде кольцевого распределительного лотка переменного сечения с зубчатым водосливом вода поступает по подводящему трубопроводу в приемную камеру. Через зубчатый водослив в распределительный лоток и движется вниз внутри кольцевой перегородки вода меняет свое направление на восходящее в зоне отстаивания, стекает в круговой лоток и отводится. Осадок собирается в зоне накопления и периодически откачивается. Плавающие жировые вещества собираются в воронку и отводятся. У них больше производительность, чем у верт. Отстойника с центр. трубой.

2- горизонтальные (при осаждении коагулирующей смеси, пр. более 3000)

3 – радиальные (при осаждении высокомутных вод)

 

Сущность процесса фильтрования. Классификация фильтров. Принцип контактного осветления воды. Устройство скорых фильтров и контактных осветлителей. Основные схемы повторного использование промывной воды.

Процесс фильтрования заключается в пропуске воды, содержащие мелкодисперсные примеси, через фильтрующий материал, фильтрующую перегородку проницаемую для жидкости, не проницаемой для примеси. Движущей силой фильтрования является разность давления до и после фильтрующей перегородки (повышенное до перегородки вакуум после)

Стадии фильтрования: 1) перенос частицы к поверхности фильтрующего материала.2) Прикрепление к поверхности: Фильтрующего материала (адгезия), к поверхности ранее прилипших частиц (аутогезия).3) перенос частицы внутрь загрузки4) отрыв частицы загрязнения от поверхности загрузки (суффозия) - промывка фильтра.

По механизму фильтрования различают: А) пленочное фильтрование (фильтрование через пленку (осадок), который образуется на поверхности фильтрующего слоя – такой механизм характерен для медленных фильтров). Б) объемное фильтрование (частицы загрязнений задерживаются в толще слоя загрузки, такой механизм фильтрования характерен для скорых и сверхскорых фильтров)

По характеру фильтрующего слоя фильтры подразделяют:

1.сетчатые – фильтрующий слой – сетки

2. тканевые – фильтрующий слой – Х/Б, капронные ткани,

3.зернистые – в основном их используют в практике фильтрования

4.намывные – асбест.крошка, диатолит, древесная шуга и др. материалы намываются в виде тонкого слоя на каркас из пористой керамики, металлические сетки.

Зернистые фильтры классифицируют:

-по скорости фильтрования (медленные 0,1-0,3м/ч, скорые 5-12м/ч, сверхскорые более 25м/ч)

-по давлению (открытые – безнапорные (медленные), закрытые – напорные (скорые, сверхскорые))

-по крупности фильтрующего материала (мелкозернистые - менее 0,4мм, среднезернистые – 0,4-0,8мм, крупнозернистые – более 0,8мм)

-по количеству фильтрующих слоев (однослойные – однородный по размеру и весу зерна загрузки или однородных по виду, но разных по размеру зерен фильтрующей загрузки; двухслойные – состоят из разных загрузок; многослойные)

-по направлению фильтрующего потока: (сверху-вниз, снизу-вверх)

Конструкция СК:

1)Скорые безнапорные фильтры:

Применяют с использованием реагентов, так же как для грубой так и для тонкой очистки. Представляют собой ж.б резервуар квадратный в плане имеет (распеределительная система – система желобов, по боковым стенкам – расположены отверстия; дренажная система, поддерживающий слой, фильтрующий слой, желоба – для отвода промывной воды из фильтра, карман - боковой или центральный)

2)Скорые напорные фильтры

Представляют закрытые вертикальные или горизонтальные резервуары, рассчитанные на давление 0,6 МПа. (Вода поступает снизу вверх и изливается из воронки). Используют для подготовки воды в промышленных целях, после обработки с коагулянтами и без предварительного отстаивания и при безреагентном осветлении воды с содержанием взв. Веществ до 50 г/л. Вертикальные напорные фильтры применяют при производительности 50-90 м³/ч. При большей производительности устанавливают горизонтальные фильтры, в которых большая площадь фильтрования.

Контактные осветлители:

Принцип действия основан на контактной коагуляции. КО совмещает функции камеры хлопьеобразования, отстойника и фильтра. Конструктивно Ко близки к СФ, но вода фильтруется снизу-вверх через слой загрузки в направлния убывания крупности зерен загрузки. Промывка так же снизу-вверх. Контактные осветлители применяются в одноступенчатых установках для очистки маломутных и цветных вод (при содержании в них не более 150 мг/л взвеси, включая образовавшуюся в результате коагулирования).

Основные схемы повторного использование промывной воды.

1) подача используемой промывной воды из аккумулирующих резервуаров без предварительного осветления в смесители или трубопроводы от Н.С. 1 подъема. + проста в эксплуатации, не требует капитальных вложений.

- повышение мутности обрабатываемой воды за счет взвеси. При этом увеличивается гидравлическая нагрузка на все сооружения основной схемы, ч/з которую проходят загрязнения промывной воды.

2) Осветление промывной воды в аккумулирующих резервуаров, как правило, используют резервуар-усреднитель с песколовкой.

+ Увеличение расхода очищенной воды, за счет промывной воды на 25% не вызывает изменения в подготовки питьевой воды.

Недостатки: Требует дополнительные капитальные вложения