10111

81

Рис. 6. Осветлитель, оборудованный тонкослойными блоками:

1 – подача исходной воды; 2 – зона взвешенного осадка; 3 – зона сползания осадка; 4 – тонкослойные блоки; 5 – отвод осветленной воды; 6 – зона накопления осадка; 7 – удаление осадка.

Установку отдельных блоков в осветлителях следует осуществлять с помощью специальных несущих конструкций, расположенных под или над ними, либо их креплением к элементам сборной системы (желобам, трубам) и промежуточным стенкам сооружений. В качестве несущих конструкций могут быть использованы стальные или полимерные трубы, дерево, арматурная проволока, профилированные конструкции и т.д. Герметичность зазоров между отдельными блоками и внутренними стенками сооружений обеспечивается уплотнительными прокладками.

Сбор осветленной воды из тонкослойных сооружений осуществляют желобами с затопленными отверстиями или открытыми водосливами, например, треугольного профиля, расположенными на расстоянии не более 2 м один из другого.

5.2.3. РАСЧЕТ ТОНКОСЛОЙНЫХ ОСВЕТЛИТЕЛЕЙ Расчет технологических и конструктивных параметров сооружений, а так-

же отдельных тонкослойных элементов следует производить по зависимости:

82

где l0 – длина тонкослойного элемента, м;

H0 – высота тонкослойного элемента, принимаемая 0,03-0,05 м;

Vн – удельная нагрузка или производительность сооружения в расчете на площадь зеркала воды, м3/(м2 ч) или м/ч ;

U0 – расчетная скорость осаждения взвеси, м/ч;

β – коэффициент, учитывающий стесненное осаждение взвеси под тонкослойными элементами;

Kаг – коэффициент агломерации, учитывающий влияние осадка, выделяющегося из тонкослойных элементов, на интенсификацию хлопьеобразования;

Kст – коэффициент, учитывающий стеснение сечения потока в тонкослойном элементе сползающим осадком, принимается в среднем 0,7-0,8 (большие значения – для более мутных вод, меньшие – для маломутных цветных вод);

Kои – коэффициент, учитывающий гидравлическое совершенство тонкослойного сооружения и степень его объемного использования, принимаемый 0,6- 0,75;

Kк – конструктивный коэффициент, равный отношению фактической, открытой для движения воды, площади тонкослойных элементов к общей площади зеркала воды отстойного сооружения;

Kф – коэффициент, учитывающий форму поперечного сечения тонкослойных элементов, принимаемый: 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;

83

α – угол наклона тонкослойных элементов к горизонту, град.

ϕ – коэффициент, учитывающий влияние гидродинамических условий потока в тонкослойных элементах, определяется по данным табл.1, в которой b0 – ширина тонкослойного элемента, H0 – высота тонкослойного элемента.

Таблица 1

Расчетная схема тонкослойного блока приведена на рис.7.

Удельные нагрузки на тонкослойные сооружения, отнесенные к площади, занятой тонкослойными элементами и с учетом показателей качества воды могут быть приняты согласно п. 9.50 [1]: для маломутных и цветных вод, обработанных коагулянтом 3-3,5, для воды средней мутности 3,6-4,5, для мутных вод 4,6- 5,5 м3/(м2 ч).

Расчетная скорость осаждения взвеси должна приниматься в соответствии с опытом эксплуатации сооружений, работающих в аналогичных условиях. При отсутствии такого опыта, следует производить технологическое моделирование процессов хлопьеобразования и тонкослойного осаждения для определения требуемого значения U0 . В других случаях значение U0 определяют согласно п.9.62 [I].

84

Рис.7. Конструктивные параметры тонкослойных элементов в блоке: l0 , b0 , H0 – длина, ширина и высота тонкослойного элемента;

L , B , H – длина, ширина и высота тонкослойного сотоблока;

Значение произведения β Kаг следует принимать равным 1,3.

Значение коэффициента Kк определяют по фактическим данным с учетом толщины материала для тонкослойных элементов. Предварительно рекомендуется принимать его равным 0,70-0,95 (большие значения - для тонких пленочных материалов).

Полученные по расчету размеры тонкослойных элементов и тонкослойных сооружений в целом, а также значения удельных нагрузок надлежит проверить и скорректировать с учетом обеспечения минимального времени между выпусками осадка 6-8 ч.

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 располагают непосредственно над верхней отметкой осадкоприемных окон.

85

Возможна установка тонкослойных сотоблоков в зоне взвешенного осадка коридорных осветлителей, что обеспечивает равномерное распределение осветляемой воды и увеличивает коэффициент объемного использования этих сооружений до 0,9-0,92 (до реконструкции 0,65-0,7). Соответственно качество осветленной воды улучшается в 1,5-1,8 раза при одновременном увеличении в 1,3-1,7 раза нагрузки на сооружения.

Тонкослойные элементы можно также использовать для обезвоживания и уплотнения осадка. С этой целью тонкослойные модули устанавливают в осадкоуплотнителях осветлителей ниже осадкоприемных окон. Оборудование осадкоуплотнителей тонкослойными блоками создает хорошие гидродинамические условия для гравитационного уплотнения и обезвоживания осадка, что позволяет увеличить период его накопления, уменьшить количество сбрасываемой с ним воды.

5.3. ОСВЕТЛИТЕЛИ – РЕЦИРКУЛЯТОРЫ Для интенсификации процессов очистки воды в осветлителях со взвешен-

ным осадком может быть использован метод рециркуляции осадка, предложенный СПбНИИ АКХ.

Работа традиционных сооружений первой ступени очистки (отстойников, осветлителей со взвешенным осадком) при очистке маломутных вод со средней или высокой цветностью недостаточно надежна и эффективна. В первую очередь это обусловлено вялым протеканием процесса коагуляции из-за невысокой концентрации твердой фазы в исходной воде.

Наиболее рациональный путь повышения концентрации твердой фазы – использование рециркуляции ранее образовавшегося в сооружениях осадка, который при введении в очищаемую воду играет роль дополнительных центров хлопьеобразования. Эти центры смещают часть процесса коагуляции от пространственного структурообразования к автокаталитической коагуляции, сорбции и адгезии. В результате растут прочность и плотность вновь образующихся хлопьев и, соответственно, их гидравлическая крупность.

Данные предпосылки легли в основу нового метода рециркуляции осадка,

86

в котором для снижения степени диспергирования хлопьев рециркуляцию осуществляют по «внутреннему контуру», т.е. без вывода основной части хлопьев из сооружения. Этот метод реализован в разработанных ЛНИИ АКХ конструкциях осветлителей-рециркуляторов (рис.8).

Рис.8. Осветлитель - рециркулятор:

1 – распределительная труба; 2 – патрубок; 3 – сопло; 4 – рабочая камера со слоем взвешенного осадка; 5 – камера хлопьеобразования с направляющим аппаратом; 6 –смеситель; 7 – лоток; 8 – отвод осветленной воды из осадкоуплотнителя; 9 –осадкоуплотнитель; 10 – трубы для выпуска уплотненного осадка.

Подача исходной воды в секции (коридоры) осветления производится через эжекторы рециркуляторов. Наличие в осветлителях рециркуляторов значительно повышает надежность работы сооружений, снижает объемы сбрасываемого осадка и создает резерв по производительности (до 30-60%) и качеству осветленной воды.

За счет рециркуляции осадка одновременно существенно повышается барьерная роль сооружений первой ступени очистки в отношении планктона, составляя (в зависимости от вида планктона) 90-100%. Кроме того, рециркуляция осадка позволяет без ухудшения качества очистки воды утилизировать промыв-

87

ные воды фильтровальных сооружений путем их равномерного перекачивания из резервуара-усреднителя в головной узел водоочистной станции.

6. РАСЧЕТ КОНТАКТНЫХ ОСВЕТИТЕЛЕЙ 6.1. ВЫБОР ТИПА КОНТАКТНОГО ОСВЕТИТЕЛЯ И РЕЖИМА ПРОМЫВКИ

На станциях подготовки воды питьевого качества нашли применение два типа контактных осветлителей: КО-1 и КО-3.

Контактные осветлители КО-1 не имеют поддерживающих слоев, промывка фильтрующей загрузки осуществляется водой, а отвод загрязненной промывной воды осуществляется с помощью желобов. КО-1 применяют преимущественно для очистки природных вод с умеренной цветностью и мутностью при небольшом содержании планктона. В остальных случаях следует применять КО-3. В контактных осветлителях КО-3 имеются поддерживающие слои и применены:

•система низкого отвода загрязненной промывной воды, основными элементами которой являются струенаправляющий выступ и пескоулавливающий желоб;

•водовоздушная промывка фильтрующей загрузки.

При выполнении курсового и дипломного проектов принятый тип контактного осветлителя согласовывается с руководителем проекта.

Режим промывки фильтрующей загрузки водой для контактных осветлителей КО-1 принимается по табл. 1, взятой из [1]. Режим водовоздушной промывки контактных осветлителей КО-3 принимается и по табл. 2.

1. При пользовании таблицами 1 и 2, следует учесть, что большей интен-

сивности подачи воды и воздухадолжна соответствовать меньшая продолжительность подачи и наоборот.

Режим промывки фильтрующей загрузки водой

88

Режим водовоздушной промывки фильтрующей загрузки

6.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОЩАДИ КОНТАКТНЫХ ОСВЕТИТЕЛЕЙ

Площадь контактных осветлителей рассчитывается на пропуск расхода воды при нормальном режиме их работы. Затем проверяется работа осветлителей при форсированном режиме (при выключении отдельных осветлителей на промывку и ремонт) с учетом сброса первого фильтрата.

Общая площадь контактных осветлителей (м2) на станции определяется по формуле [1]:

Q

F = T ×vн −nпр (qпр +τпр ×vн +τсбvн / 60)

где Q- полезная производительность станции в м3/сут;

Т- продолжительно9сть работы станции в течение суток (обычно 24 ч); vн- расчётная скорость фильтрования при нормальном режиме в м/ч, при-

нимаемая по табл. 3, м/ч [1];

89

nпр - число промывок одного контактного осветлителя в сутки при нормальном режиме работы, определяемое по выражению:

Т

nпр = tф +τпр

tф - расчетная продолжительность фильтрующего цикла при нормальном режиме работы контактного осветлителя, принимаемая равной 8... 12 ч, а при форсированном режиме — 6 ч;

τпр - время простоя контактного осветлителя в связи с промывкой принимаемое по [1] для КО-1, промываемых только водой — 0,33ч, а для КО-3, промываемых водой и воздухом — 0,5 ч;

qпр - удельный расход воды (м3/ м2) на одну промывку одного контактного осветлителя, рассчитываемый по выражениям:

- для контактных осветлителей КО-1, промываемых только водой

qпр = 0.06×W ×t ;

- для контактных осветлителей КО-3, с водовоздушной промывкой

qпр = 0.06×∑ W ×t ;

W, t - соответственно интенсивность в л/(с х м2 ) и продолжительность промывки контактных осветлителей (при промывке водой принимаются по табл. 1; для фильтров с водовоздушной промывкой принимаются по табл. 2 для 2-го и 3-го этапов промывки), мин;

τсб - продолжительность сброса первого фильтрата, принимаемая по табл. 1, мин.

По общей площади контактных осветлителей (в первом приближении) рассчитывается их количество по выражению

N = 0.5F

Полученное значение N округляется до целого в большую сторону. При окончательном назначении количества контактных осветлителей необходимо определить скорость фильтрования при форсированном режиме их работы по выражению