Смешение реагентов (Al 2(SO 4)3) с обрабатываемой водой производят в специальных сооружениях – смесителях. Данные сооружения должны удовлетворять требованию быстрого и полного смешения реагентов со всей массой воды (т.е. время пребывания воды 1...3 мин).
Смесители подразделяют на: гидравлические и механические.
К числу гидравлических смесителей относят:
· дырчатый;
· перегородчатый;
· вертикальный (вихревой).
Дырчатый смеситель представляет собой лоток с дырчатыми перегородками, размещенными перпендикулярно направлению движения воды.
Вода, проходя через отверстия со скоростью около 1 м/с, испытывает завихрения, что способствует хорошему смешиванию воды с реагентами. Диаметр отверстий принимают 20... 100 мм и располагают в шахматном порядке.
Расстояние между перегородками принимается не менее ширины смесителя.
Дырчатый смеситель
Расчет дырчатого смесителя ведут в следующей последовательности.
1. Площадь поперечного сечения лотка
, м2,
где q – расход воды станции очистки, м3/с;
– скорость движения воды в лотке, принимается 0,6 м/с.
2. Диаметр подводящего трубопровода
, м
где vп.тр. – скорость движения воды в подводящем трубопроводе, равная 1,0…1,5 м/с;
p – 3,14.
3. Диаметр отводящего трубопровода
, м
где vот.тр. – скорость движения воды в отводящем трубопроводе, равная 0,8…1,2 м/с.
4. Потеря напора на каждой ступени дырчатого смесителя
, м,
где v – скорость движения воды в отверстиях, равная 1…1,2 м/с;
g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2;
m – коэффициент расхода воды через круглое отверстие, равный 0,62.
5. Высота уровня воды в отделениях смесителя
H 1= H 0+ h; H 2= H 1+ h; H 3= H 2+ h;
где H 0 – минимально допускаемая глубина воды в смесителе после перегородок смесителя, принимаемая 0,4…0,5 м.
6. Высота смесителя
Hсм = H 3+0,3 м.
7. Число отверстий в каждой перегородке
,
где d – диаметр отверстия, м.
8. Емкость смесителя
, м3,
где t – время нахождения воды в смесителе, с (60…180 с);
B – ширина смесителя, м;
L – длина смесителя, м;
, м,
hср – средняя мощность воды в смесителе, м
, м.
Откуда
, м.
Перегородчатый смеситель представляет собой железобетонный лоток с тремя щелевыми перегородками, установленными перпендикулярно оси сооружения.
Перегородчатый смеситель:
1 – труба для подачи воды; 2 – переливная стенка; 3 – труба для подачи реагента; 4 – перегородки.
При движении воды в щелях со скоростью 1 м/с за ними образуются вихревые течения, что способствует быстрому и полному смешению реагента с водой.
Расчет перегородчатого смесителя аналогичен дырчатому.
Расстояние между перегородками принимают равным двойной ширине лотка. Коэффициент расхода, зависящий от отношения ширины прохода к толщине перегородки, принимают m =0,75…0,65 при Впр,i/d =1…2. Высота затопления проходов от уровня воды до их верха принимается равной 0,1…0,15 м.
На водоочистных комплексах с осветлителями применяют вертикальные (вихревые) смесители в виде цилиндрического резервуара с конической нижней частью.
Вертикальный (вихревой) смеситель:
1 – подвод воды; 2 – трубка для подвода реагента; 3 – отвод воды.
В низ конуса подводят обрабатываемую воду и туда же, только с противоположной стороны вводят растворы реагентов. Восходящая скорость движения воды в цилиндрической части смесителя должна быть 25 мм/с, благодаря чему, частицы реагента находятся во взвешенном состоянии. Отвод воды из смесителя осуществляется периферийным лотком.
Расчет вертикального (вихревого) смесителя ведут в следующей последовательности.
1. Диаметр цилиндрической части смесителя
, м,
где vц. – скорость движения воды в цилиндрической части смесителя, равная 0,025 м/с.
2. Диаметр подводящего трубопровода
, м
где vп.тр. – скорость движения воды в подводящем трубопроводе, равная 1,0…1,5 м/с.
3. Диаметр отводящего трубопровода
, м
где vот.тр. – скорость движения воды в отводящем трубопроводе, равная 0,8…1,2 м/с.
4. Объем смесителя
, м3,
где Wц – объем цилиндрической части смесителя, м3;
Wк – объем конической части смесителя, м3.
, м3,
где hк – высота конической части смесителя, м;
, м,
где a – угол между образующими конуса, равный 30…40°.
Откуда объем цилиндрической части смесителя
, м3.
5. Высота цилиндрической части смесителя
, м.
6. Высота отводящего желоба
, м,
где vж – скорость движения воды в желобе, принимается 0,4…0,6 м/с;
bж – ширина желоба, равная 0,3 м.
Механические смесители основаны на механическом перемешивании воды с введенным в нее реагентом. Применяются для обеспечения лучшего регулирования процесса смешивания. Время пребывания воды в пропеллерном смесителе составляет 10…15 с, а в лопастном смесителе – 30…60 с.
Потери напора при прохождении воды через механический смеситель крайне малы и при расчетах их можно не учитывать.
Механические смесители:
а) пропеллерный; б) лопастной.
1 – подвод воды; 2 – трубка для подвода реагента; 3 – отвод воды.
