5962
.pdf1
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
А.Л. Васильев, Л.А. Васильев, Э.А. Кюберис, Е.В. Воробьева
ОСВЕТЛИТЕЛИ СО СЛОЕМ ВЗВЕШЕННОГО ОСАДКА. КОНСТРУКЦИИ, ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ, ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ
Учебно-методическое пособие по выполнению курсового проекта для обучающихся по дисциплине «Водоподготовка»
направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение зданий, сооружений населенных пунктов
Нижний Новгород
2016
2
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
А.Л. Васильев, Л.А. Васильев, Э.А. Кюберис, Е.В. Воробьева
ОСВЕТЛИТЕЛИ СО СЛОЕМ ВЗВЕШЕННОГО ОСАДКА. КОНСТРУКЦИИ, ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ, ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ
Учебно-методическое пособие по выполнению курсового проекта для обучающихся по дисциплине «Водоподготовка»
направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение зданий, сооружений населенных пунктов
Нижний Новгород ННГАСУ
2016
3
УДК 628.16
Васильев А.Л. / Осветлители со слоем взвешенного осадка. Конструкции, особенности применения, примеры расчетов [Электронный ресурс]: учеб.-метод. пос. / А.Л. Васильев, Л.А. Васильев, Э.А. Кюберис, Е.В. Воробьева; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 40 с.– 1 электрон. опт. диск
(CD-RW).
В учебно-методическом пособии излагаются сведения об использовании осветлителей со взвешенным осадком в качестве одной из ступеней очистки в схемах водоподготовки для хозяйственно-питьевых и промышленных нужд, приводятся основные конструкции осветлителей, расчетные параметры и методика расчета. Рассмотрены вопросы интенсификации их работы. Для сооружений, наиболее часто используемых в практике очистки воды, приведены примеры расчета.
Предназначено для обучающихся в ННГАСУ для выполнения курсового проекта по дисциплине «Водоподготовка» направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение зданий, сооружений населенных пунктов.
© А.Л. Васильев, Л.А. Васильев, Э.А. Кюберис, Е.В. Воробьева, 2016 © ННГАСУ, 2016
4 |
|
|
|
Оглавление |
|
|
|
Введение……………………………………………… |
………………………… |
|
….5 |
1. Осветлители природных вод……………………………………………….……6 |
|
|
|
1.1. Область применения, особенности привязки.....………………………… |
|
….7 |
|
1.2. Конструкции осветлителей, их устройство и работа.…………………… |
|
….8 |
|
1.3. Расчет и проектирование осветлителей……………………… |
|
…………......11 |
|
1.4. Пример расчета осветлителей……………………… |
…………………… |
|
.....15 |
2. Интенсификация работы осветлителей…………..………………… |
|
……… |
...24 |
2.1. Контактные камеры хлопьеобразования………………………………… |
|
…24 |
2.1.1.Сущность метода и область применения….……………………………...24
2.1.2.Применение контактных камер хлопьеобразования для интенсификации
работы коридорных осветлителей со слоем взвешенного осадка…………… |
…25 |
|
2.2. Осветлители, оборудованные тонкослойными элементами …………… |
….28 |
|
2.2.1. Назначение, область применения………..……………… |
……………… |
...28 |
2.2.2. Конструктивные особенности осветлителей с тонкослойными элемента-
ми………………………………………………………………………………... ..29 |
|
|
2.2.3. Расчет осветлителей с тонкослойными элементами ..…………… |
…… |
…32 |
2.3. Осветлители-рециркуляторы………………………….………………… |
|
…..36 |
Литература………………………………………………………………………...39 |
|
|
5
Введение
В условиях современного строительства и реконструкции систем водоснабжения особую актуальность приобретают вопросы их гидравличе-
ского расчета и использования последних достижений науки и практики в этой области. Авторы попытались представить наиболее современные ме-
тоды расчета и дать сведения о практическом применении их в проектиро-
вании и эксплуатации систем водоподготовки.
Данная работа составлена на разработках и рекомендациях научно-
исследовательских и проектных организаций, приведенных в краткой фор-
ме в СП 31.13330.2012 Свод правил. Водоснабжение. Наружные сети и со-
оружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.02-84*.
В методических указаниях даны условия применения различных типов осветлителей и камер хлопьеобразования в зависимости от качества исход-
ной и требуемой воды, назначения системы, производительности станции и других факторов.
Изложен современный методический материал и приведены приме-
ры расчетов, достаточно полно охватывающие соответствующий раздел технологии водоснабжения и гидравлики.
Из-за ограниченности объема выполнены схемы и гидравлический расчет лишь некоторых основных видов сооружений. Настоящие указания не исключают необходимости пользования нормативной и справочной ли-
тературой, а также типовыми проектами.
6
1. Осветлители природных вод
Осветлители широко распространены на городских, промышленных и теплоэнергетических водоочистных комплексах, для осветления, обесцве-
чивания, умягчения, обесфторирования, обескремнивания и обезжелезива-
ния воды. Осветлители со взвешенным осадком, применяемые как со-
оружения первой ступени водоподготовки, могут успешно работать только при условии предварительной обработки примесей воды коагулянтом или флокулянтом, при этом обеспечивают более высокий эффект осветления воды и имеют более высокую производительность, чем отстойники. Однако,
конструкция осветлителей с взвешенным осадком и их эксплуатация более сложны.
Достоинства осветлителей обусловлены наличием слоя взвешенного осадка (контактной среды) оказывающего существенное влияние на процес-
сы, происходящие во время водоподготовки:
∙имеет большую развитую поверхность образующих ее частиц,
оказывая благоприятное действие на процессы коагулирования, сорбции,
адгезии продуктов процесса водообработки;
∙способствует более равномерному распределению обрабатыва-
емой воды по сечению осветлителей и оказывает позитивное влияние на гидравлический режим и параметры потока (гасится его турбулентность,
увеличивается коэффициент объемного использования и т.д.);
∙ резко улучшает гидравлическую характеристику взвеси; ско-
рость ее осаждения возрастает в 2-3 раза по сравнению со скоростью оса-
ждения в отстойнике за счет увеличения размеров хлопьев и их плотности;
∙значительно повышает эффект очистки воды (снижает остаточ-
ное содержание извлекаемых из воды примесей) за счет более полного ис-
пользования применяемых реагентов и свойств контактной среды.
Недостатки осветлителей со взвешенным осадком следующие:
∙применение реагентов обязательно;
7
∙высокая чувствительность к перегрузкам и изменениям темпе-
ратуры;
∙сложность конструкции сооружений;
∙эксплуатация требует высокой культуры обслуживания.
1.1. Область применения, особенности привязки
При реагентном методе очистки природной воды схему "осветлители со взвешенным осадком - скорые фильтры" следует предусматривать для станций производительностью более 5000 м3/сут, при мутности исходной воды от 50 до 1500 мг/л и цветности до 120 град. Кроме этого, осветлители можно использовать для частичного осветления воды.
Для нормальной работы осветлителей необходимо обеспечить равно-
мерную подачу воды на сооружения или постепенное изменение расхода в пределах не более ±15% в 1 ч и колебания температуры воды не более ±1° С
в 1 ч [1]. Спонтанные колебания расхода воды вызывают размыв взвешен-
ного слоя и вынос хлопьев в зону осветления. Колебания температуры воды,
в особенности поступление более теплой, чем находящаяся в осветлителе,
влечет за собой возникновение конвективных токов, приводящих к наруше-
нию взвешенного слоя и замутнению осветленной воды.
При предварительном выборе состава сооружений и наличии аль-
тернативных решений следует учитывать особенности данной схемы. В
частности, при повышенном содержании в обрабатываемой воде железа,
марганца целесообразно применять осветлители, так как наличие взвешен-
ного слоя осадка является хорошим катализатором процессов и эффект очистки значительно повышается.
Расчет осветлителей со взвешенным осадком следует производить в соответствии с п.п.9.62-9.73 [1], приняв за основу типовой проект (далее ТП) станции очистки природной воды в осветлителях со взвешенным осад-
ком, близкой по производительности. Изучение ТП при выполнении проек-
8
та является настоятельно рекомендуемым.
При необходимости изменения производительности сооружений первой ступени при привязке ТП, это может быть осуществлено следующи-
ми способами:
∙путем увеличения или сокращения числа сооружений;
∙за счет изменения некоторых конструктивных размеров.
Изменение при привязке количества сооружений I и II ступеней очистки может быть использовано при сохранении производительности станции в тех случаях, когда требуется увеличение или уменьшение рас-
четных скоростей.
При определении количества осветлителей рекомендуется принимать длину коридоров, заложенную в типовых проектах, так как она непосред-
ственно влияет на ширину здания, которая, в свою очередь, связана с разме-
рами несущих конструкций перекрытий, выпускаемых промышленностью.
Изменение же длины зала осветлителей и фильтров, определяемой шириной коридоров, количеством осветлителей и фильтров и их компоновкой, не представляет значительной сложности в силу применения в проектировании стандартного шага сетки колонн здания.
1.2. Конструкции осветлителей, их устройство и работа
Осветлители проектируются круглой, квадратной или прямоугольной формы в плане, с площадью, не превышающей, как правило, 120-150 м2.
Выполняются из сборного или монолитного железобетона или металла.
Наибольшее применение в типовом проектировании получили осветли-
тели коридорного типа с вертикальными осадкоуплотнителями (рис.1).
Осветлители этого типа представляют собой прямоугольные в плане же-
лезобетонные резервуары, разделенные перегородками на коридоры. Между двумя секциями со слоем взвешенного осадка расположена секция осадко-
уплотнителя.
9
Рис.1. Схема коридорного осветлителя:
А – рабочие коридоры; В – осадкоуплотнитель; 1 – перфорированные водораспределительные трубы; 2 – слой взвешенного осадка; 3 – зона осветления воды; 4 – сборные желоба; 5 – отвод осветленной воды из осадкоуплотнителя; 6 – осадкоприемные окна; 7 – защитные козырьки; 8- слой уплотненного осадка; 9 – сброс осадка; 10 – сборный канал; 11 – отвод воды на фильтры; 12 – задвижка, регулирующая отсос избытка осадка; 13 – опорожнение рабочих коридоров.
10
Для улучшения гидродинамических условий работы взвешенного слоя нижние части конструкций выполнены с наклонными стенками, что позволяет повысить на этом участке скорость восходящего потока воды в 7-8 раз по срав-
нению с расчетной скоростью движения потока в верхнем сечении. В результа-
те этого во взвешенный слой попадают более крупные частицы, обычно отла-
гающиеся на дне и обусловливающие заиливание всего сооружения.
В качестве воздухоотделителя в схемах с коридорными осветлителями выступает, как правило, вихревой смеситель.
Смешанная с введенными реагентами вода равномерно распределяется по длине рабочих камер при помощи уложенных по дну дырчатых труб теле-
скопической формы. Осветленная вода отбирается через треугольные водосли-
вы или затопленные отверстия в желобах, расположенных вдоль коридоров осветления и поступает в общий сборный канал, из которого отводится по тру-
бопроводам на фильтры.
Для обеспечения принудительного отсоса избытка осадка из взвешенного слоя через окна в осадкоуплотнители осуществляется постоянный отбор из их верхней части осветленной воды посредством затопленных дырчатых труб, подключенных к общему каналу осветлителей. При помощи регулирую-
щих задвижек обеспечивают такой отбор воды из осадкоуплотнителей, что-
бы уровень воды в них был несколько ниже, чем уровень воды в осветлителях.
Частицы взвеси, поступающие в осадкоуплотнитель, под влиянием силы тяже-
сти выпадают на дно. Уплотненный осадок выпускается по уложенным у дна дырчатым трубам на сооружения обработки осадка или в водосток.
С целью предотвращения подсоса осветленной воды в осадкоуплотните-
ли через окна, над ними устанавливают специальные защитные козырьки
(рис.2). Прямоугольная форма осветлителей обусловливает простоту их компо-
новки в пределах водоочистного комплекса.
В экспериментальном порядке разработано большое количество кон-