Вся электронная библиотека >>>

 Водоснабжение и канализация >>>

    

 

Основы водоснабжения и канализации


Раздел: Производство

 

§ 22. СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ КОАГУЛИРОВАНИЯ ВОДЫ.

  

Основы коагуляции. Коагулирование осуществляют для ускорения процесса осветления и обесцвечивания воды и увеличения его эффекта. При простом отстаивании значительная часть частиц мелкодисперсных взвесей и коллоидных частиц вообще не выделяется из воды. При коагулировании эти частицы укрупняются в хлопья и осаждаются в осадок.

Для этой цели в воду ЕВОДЯТ реагенты. Наиболее часто в качестве реагента используют сернокислый алюминий A12(S04)3. Иногда используют железный купорос FeSO.i или хлорное железо FeCl3. При введении в воду коагулянта происходит его гидролиз с образованием основания и кислоты: Ala (S04)3 + 6 Н20 - 2 А1 (ОН)з + 3 H2S04

Или FeCl3 + 3 Н20 z Fe (ОН)3 + 3 НС1.

Для протекания реакции гидролиза с образованием гидроокисей алюминия и железа необходимо связать образующуюся при гидролизе кислоту в малодиссоциированное соединение. В природных водах связывание образующейся при гидролизе кислоты обычно обеспечивается наличием в воде бикарбонатов кальция

При недостаточном количестве бикарбонатов воду подщелачивают, добавляя в нее известь.

Образующиеся частицы гидроокиси алюминия практически лишены заряда (при рН = 5ч-7,5) и поэтому коагулируют (слипаются). Одновременно происходит слипание частиц гидроокиси со взвешенными частицами мелкодисперсных взвесей и колллоидными частицами, а также слипание коллоидных частиц между собой. Таким образом, укрупнение частиц происходит с помощью гидроокиси, соединяющей разнородные частицы в единые хлопья, а также благодаря взаимодействию коллоидных частиц между собой.

При коагулировании глиноземом происходит и обесцвечивание воды вследствие сорбции (притягивания) хлопьями коллоидных частиц, обусловливающих цветность воды.

Дозу коагулянта для обработки различных вод устанавливают пробным коагулированием в лабораторных условиях. Обычно она составляет 25—100 мг/л. С увеличением содержания взвесей и цветности воды доза коагулянта возрастает.

С увеличением температуры воды процесс коагуляции протекает более интенсивно.

В последние годы для интенсификации процессов хлопьеоб- разования начали применять флокулянты, к числу которых относятся активная кремниевая кислота и полиакриламид (ПАА).

Непременным условием полного завершения коагуляции и образования хлопьев является столкновение частиц, которое достигается путем перемешивания воды.

Приготовление и дозирование реагентов. Коагулянты вводят в обрабатываемую воду в виде сухого порошка или гранул либо в виде растворов или суспензий. В отечественной практике преимущественное распространение получил второй способ. Коагулянты дозируют в воду раствором 4—10%-ной концентрации (повышение концентрации уменьшает точность дозирования) .

Для растворения коагулянтов используют специальные растворные баки, концентрация раствора в которых принимается равной 10—17%. Конструкция одного из таких баков с наклонным днищем приведена на  51. На высоте 0,5—0,7 м от границы днища с вертикальными стенками устроены колосники из досок или железобетонных брусьев с прозорами 10—15 см. После загрузки коагулянта на колосники и заполнения бака водой начинают подавать воздух в дырчатые трубы под колосниками. Интенсивное перемешивание воды воздухом ускоряет растворение коагулянта. Раствор коагулянта сливают или перекачивают в расходный бак. Применение шланга с поплавком позволяет отводить из растворного бака в расходный осветленный раствор. Осадок, скопившийся на дне бака, удаляют в канализацию.

Продолжительность полного цикла приготовления раствора коагулянта (загрузка, растворение, отстаивание, перекачка, очистка поддона) при температуре до 10°С составляет 10—12 ч. При необходимости ускорения цикла приготовления раствора коагулянта до 6—8 ч следует предусматривать использование воды с температурой 40°С.

Для растворения коагулянта применяют также растворные баки, оборудованные мешалками (лопастными, пропеллерными и др.).

Расходные баки служат для приготовления раствора коагулянта 4—10%-ной концентрации и хранения приготовленного раствора в течение времени его расходования (смена, сутки). Коагулянт расходуют непосредственно из этих баков. Для поддержания в баках равномерной концентрации раствора коагулянта их оборудуют дырчатыми трубами, через которые подают сжатый воздух для перемешивания раствора.

На станциях малой производительности растворные баки совмещают с расходными.

На очистных станциях необходимо иметь 15—30-дневный запас реагентов. Их хранят в сухом виде или в виде концентрированных растворов («мокрое хранение»). Даже при самом совершенном оборудовании складов при сухом хранении транспортирование коагулянта (особенно слежавшегося и скомко- вавшегося) к растворным бакам является сложной операцией,

которую трудно механизировать и автоматизировать. Поэтому в настоящее время широко внедряют хранение коагулянта в. растворенном состоянии. При этом коагулянт сгружают непосредственно в растворные баки. Приготовленный концентрированный раствор (15—20%-ный) перекачивают в емкости-хранилища (см.  51). Их можно располагать вместе с растворными баками или отдельно от них. Затем по мере необходимости раствор перекачивают из хранилищ в расходные баки. До требуемой величины (4—10%) концентрация раствора снижается путем добавления чистой воды.

Известь, необходимую для подщелачивания воды, приготовляют в виде раствора или суспензии. Она обладает малой растворимостью (при температуре 20°С всего 0,123%), поэтому применение ее в виде раствора допускается при суточном расходе не более 50 кг в пересчете на СаО. При больших расходах известь приготовляют и используют в виде суспензии (известкового молока) концентрацией около 5%.

На очистные станции известь доставляется в негашеном виде (известь-кипелка), а перед использованием ее «гасят» в известегасильных аппаратах. Воду для гашения подают непосредственно в эти аппараты. Одновременно в известегасильных аппаратах происходит измельчение извести. В зависимости от количества добавляемой воды получают известь-пушенку, известковое тесто или суспензию (известковое молоко). В настоящее время наиболее часто для подщелачивания воды используют известковое молоко.

Известковые растворы приготовляют в сатураторах двойного насыщения.

Для поддержания однородности суспензии применяют специальные установки, в которых можно довести ее до определенной концентрации. Наиболее распространенной установкой та» кого типа является гидравлическая мешалка (бункер с конусным основанием). С помощью насоса известковое молоко забирается через гибкие шланги с верхних уровней мешалок и возвращается по трубопроводам в их конусную часть. Так обеспечивается непрерывное перемешивание известкового молока по всему объему установки и поддержание его равномерной концентрации. Этим же насосом часть извескового молока постоянно подается к дозатору. Таким образом, гидравлические мешалки являются одновременно расходными баками.

Кроме гидравлических мешалок для перемешивания известкового молока применяют баки с механическими мешалками.

На очистных станциях устанавливают не менее двух баков каждого вида (растворных, расходных и для перемешивания известкового молока).

Для подачи в очищаемую воду необходимого количества реагентов применяют дозаторы следующих типов: 1) постоянной дозы, обеспечивающие подачу в очищаемую воду постоян ной дозы реагента; 2) пропорциональные, обеспечивающие подачу в очищаемую воду количества реагента, соответствующего расходу воды; 3) заданных параметров качества воды, обеспечивающие подачу в очищаемую воду количества реагента, необходимого для поддержания заданных параметров качества воды.

Наиболее распространенным дозатором постоянной дозы раствора реагента является дозатор системы В. В. Хованского ( 52). В бачке имеется поплавок с прикрепленной к его низу горизонтальной трубкой. Один конец трубки соединен резиновым шлангом с выпускной трубкой (краном), располагаемой над приемной воронкой трубы, которая предназначена для отвода раствора реагента в очищаемую воду. Свободный конец горизонтальной трубки оборудуется сменными диафрагмами разного диаметра. Поплавок плавает на поверхности раствора реагента, что обеспечивает отвод в очищаемую воду через диафрагму и резиновый шланг наиболее осветленного раствора. Постоянное погружение диафрагмы под уровень раствора обеспечивает отвод постоянного расхода, не зависящего от наполнения бачка и, следовательно, постоянной дозы реагента. Дозу реагента можно изменять путем изменения размера диафрагмы или глубины погружения ее под уровень раствора. Чтобы исключить работу резинового шланга как сифона, к горизонтальной трубке присоединен вертикальный отросток (в центре поплавка), сообщающийся с атмосферным воздухом.

На очистных станциях небольшой производительности описанным дозировочным поплавком могут оборудоваться непосредственно расходные баки.

Принцип работы пропорциональных дозаторов раствора реагентов основан на изменении перепада давления в сужающих устройствах (диафрагмах, трубках Вентури и т. п.) при изменении расхода.

Наиболее совершенным дозатором раствора реагента заданных параметров качества воды является дозатор, предложенный В. JI. Чейшвили и И. Л. Крымским. Принцип его работы основан на изменении электрической проводимости воды до и после введения в нее коагулянта.

Особенность дозаторов суспензий заключается в том, что в них обязательно предусматриваются непрерывная циркуляция или перемешивание суспензий, исключающие их расслоение и обеспечивающие таким образом постоянную концентрацию суспензий при дозировании.

простейший дозатор постоянной дозы известкового молока. Известковое молоко подается в дозатор непрерывно и в значительно большем количестве, чем требуется для обработки воды. Та его часть, которая направляется на обработку воды, отводится через диафрагму по трубе 4. Избыток известкового молока переливается в сборный кольцевой лоток и по трубе 1 сбрасывается вновь в гидравлическую мешалку. Над диафрагмой поддерживается постоянный напор Н, благодаря чему обеспечивается подача в очищаемую воду постоянного расхода известкового молока и, следовательно, постоянной дозы извести. Дозу извести можно изменить путем изменения размера диафрагмы или глубины погружения ее под уровень суспензии. Подача значительного расхода известкового молока поддерживает в цилиндрическом сосуде дозатора такие восходящие скорости потока, при которых нерастворенные частицы извести находятся во взвешенном состоянии. Таким путем обеспечивается постоянная концентрация суспензии, отводимой для обработки воды.

С другими типами дозаторов можно познакомиться в специальной литературе.

В последние годы для дозирования реагентов стали широко применять насосы (шестеренчатые, плунжерные и центробежные). Промышленность выпускает для этой цели кислотостойкие насосы специальных марок — НД, ВХ, ХД. Для дозирования неагрессивных коагулянтов допускается применение насосов и других марок.

Сооружения и оборудование, применяемые для приготовления, дозирования и транспортирования реагентов, следует выполнять из материалов, устойчивых к коррозионному воздействию растворов и суспензий, так как многие реагенты облада ют сильными коррозирующими свойствами (сернокислый алюминий, железный купорос и др.). Кислотостойкими материалами, которые можно применять в этих случаях, являются нержавеющая сталь, винипласт, полиэтилен, резинотканевые материалы, дерево и т. д.

Смесители и камеры хлопьеобразования. Для равномерной и полной обработки очищаемую воду необходимо тщательно перемешивать с реагентами. Это осуществляется в сооружениях, называемых смесителями. В применяемых, смесителях смешение достигается: 1) путем турбулизации потока; 2) с помощью механизмов. К первой группе относятся смесители дырчатые, перегородчатые, коридорные, вихревые, вставки Вентури, трубопроводы необходимой длины, а ко второй группе — смесители с лопастной мешалкой и центробежные насосы.

Дырчатый смеситель представляет собой лоток, перегороженный тремя дырчатыми перегородками. При движении воды через отверстия создаются завихрения, способствующие интенсивному перемешиванию воды с реагентами. Расстояние между перегородками принимается равным ширине лотка. Диаметр отверстий может составлять 20—100 мм. Число отверстий определяется из условия движения воды в них со скоростью 1 м/с.

Перегородчатый смеситель отличается от дырчатого тем, что имеет перегородки с большими отверстиями — проходами, расположенными посередине в крайних перегородках и по бокам у стенок лотка, в средней перегородке. Расстояние между перегородками принимается равным двойной ширине лотка.

На станциях больших производительностей применяются смесители коридорного типа. Они представляют собой прямоугольные резервуары, разделенные перегородками на шесть- семь последовательно соединенных коридоров шириной не менее 0,7 м.

Вихревой (вертикальный) смеситель имеет круглую или прямоугольную форму в плане с конической или пирамидальной нижней частью. Вода и реагент подаются в нижнее основание конусной части. Смешение их происходит в период подъема кверху (к месту отвода воды) вследствие образования больших завихрений при расширении потока. Объем смесителя определяется из условия пребывания в нем воды в течение 1,5— 2 мин.

Вода с реагентом может смешиваться и в трубах, по которым она подается на очистные сооружения. При этом реагент можно подавать во всасывающие или напорные трубы. Однако этот способ смешения менее эффективен, чем применение смесителей, а в ряде случаев трудно осуществим и возможен

для реагентов, не оказывающих разрушающего действия на трубопроводы и насосы.

Перед подачей воды в отстойники для успешного осуществления процесса хлопьеобразования смешанную с реагентами воду медленно и равномерно перемешивают в специальных сооружениях, называемых камерами хлопьеобразования (камерами реакции).

Камеры хлопьеобразования бывают различных типов. Ниже будут рассмотрены некоторые наиболее распространенные типы этих камер.

Водоворотная камера хлопьеобразования имеет цилиндрическую форму и обычно встраивается в вертикальный отстойник ( 54). Воду в нее впускают в верхней части через сопла неподвижного сегнерова колеса. Выйдя из сопел с большой скоростью, вода затем медленно движется по винтовой линии вдоль стенок камеры к ее основанию. При этом она равномерно перемешивается, а взвеси укрупняются в хлопья. В основании камеры имеется гаситель, выполненный из крестообразных перегородок. После прохода его вращательное движение воды гасится, и она спокойно и с малой скоростью входит в отстойник. Высота камеры назначается в пределах 3,5—4,5 м. Объем всей камеры определяется из условия пребывания в ней воды в течение 15—20 мин.

Перегородчатая камера хлопьеобразования применяется на крупных очистных станциях. Она представляет собой резервуар с продольными перегородками, разделяющими его на ряд последовательно соединенных коридоров. Вода движется со скоростью 0,2—0,3 м/с в начале камеры и 0,05—0,1 м/с в ее конце вследствие увеличения ширины коридора. Периодические повороты потока и образующиеся при этом водовороты создают благоприятные условия для хлопьеобразования. Объем камеры рассчитывается на пребывание в ней воды в течение 20—30 мин. Перегородчатые камеры обычно совмещают с горизонтальными отстойниками (см. § 23).

Вертикальная (вихревая) камера хлопьеобразования аналогична по конструкции вертикальному смесителю. Процесс хлопьеобразования в ней заканчивается в 2—3 раза быстрее, чем в камерах других типов. Вихревые камеры также часто совмещают с горизонтальными отстойниками.

В отечественной практике применяют и лопастные камеры хлопьеобразования. По конструкции их разделяют на камеры с вертикальной и горизонтальной осью вращения мешалок.

Камера хлопьеобразования со взвешенным слоем осадка ( 55) имеет прямоугольную форму в плане и обычно встраивается в горизонтальные отстойники. Воду в камеру подают рассредоточенно по всей ее площади по распределительным дырчатым трубам или каналам с отверстиями. Затем вода поднимается вверх и, переливаясь через затопленную стенку, поступает в отстойник.

В камере накапливается слой осадка, который как бы «кипит» благодаря восходящему потоку воды. Такой слой осадка

называется взвешенным. Часть осадка, равная непрерывно образующемуся количеству его, поступает с обрабатываемой водой в отстойник <и там улавливается. При прохождении через слой осадка частицы взвеси, содержащиеся в воде, обработанной коагулянтами, прилипают к хлопьям (коагулируют). Благодаря частому столкновению частиц взвеси коагуляция их в камерах хлопьеобразования со взвешенным слоем осадка происходит весьма интенсивно.

Следует иметь в виду, что при прочих равных условиях наиболее надежно работают системы осветления воды, в которых камеры хлопьеобразования совмещены с отстойниками или встроены в них. Разделение камер и отстойников приводит к увеличению пути движения воды со сформировавшимися хлопьями. При этом хлопья разрушаются. Вторичное их укрупнение происходит с большим трудом.

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  Основы водоснабжения и канализации

 

Смотрите также:

 

Коагулирование и сооружения для коагуляции. Схема...

Сооружения для коагулирования и осветления воды одновременно осуществляют и обесцвечивание воды. Представленная схема может рассматриваться как общая принципиальная схема очистных сооружений для речной воды, подаваемой в...

 

...Коагулирование включает в себя добавление к воде...

Коагулирование и сооружения для коагуляции. Схема комплекса ... Смешение воды и смесители. Реагенты. ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ ...

 

Процесс коагулирования | Раздел 5. ОБРАБОТКА ВОДЫ

При коагулировании воды для снижения ее цветности доза коагулянта А1г (SO4)3 может быть определена по эмпирической формуле. где Ц—цветность воды в градусах по платино-кобальтовой шкале.

 

...водоснабжения виды химич. обработки воды: коагулирование...

В зависимости от качества исходной воды на станции выполняются след. виды химич. обработки воды: коагулирование
На 199 изображена схема горячего водоснабжения от теплосети со скоростным ...

 

 КОАГУЛЯЦИЯ КОНТАКТНАЯ. Преимущества контактной...

КОАГУЛИРОВАНИЕ. КОАГУЛЯНТЫ, коагулирующие агенты. КОАГУЛЯЦИЯ.
Сооружения по отстаиванию воды. Флотационные установки ...

 

ХИМИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД. Сорбетны, адсорбация....

Флокуляция.
При коагулировании алюминиевым или железным коагулянтом камеры реакции для формирования хлопьев перед поступлением воды в осветлители не нужны, так как взвешенный слой хлопьев в осветлителе обеспечивает быстрое...

 

...и режимы коагуляции, внесением в обрабатываемую воду...

Коагулирование и сооружения для коагуляции.
В процессе аэрации происходит флокуляция и коагуляция мельчайших частиц нерастворенных примесей в с