ShPOR_GOS - ЕФІМ - ТЕС - тес відповіді - 6
7. Очисні споруди систем водопостачання (кінцівка інша)
7.1. Основні процеси обробки природної води
До завдання повної обробки природної води перед подачею її до системи господарсько-питного споживання входить:
а) видалення з води зважених частинок, що містяться в ній, - освітлення;
б) усунення речовин, що зумовлюють кольоровість води - знебарвлення;
в) знищення бактерій, що містяться у воді, – знезараження;
г) видалення з води катіонів кальцію та магнію – пом'якшення води.
Освітленняводи зазвичай здійснюється шляхом:
- відстоювання води у відстійниках;
- пропуску води через шари осаду, що раніше випав в освітлювачах;
- пропуск води через шар зернистого фільтруючого матеріалу в фільтрах;
- комбінованого використання названих апаратів та методів.
Для освітлення води використовуються відстійники трьох типів: горизонтальні, вертикальні та радіальні.
Горизонтальний відстійник(див. рис.7.1) є у плані басейн прямокутної форми з довжиноюL, шириноюBі глибиноюH.
Рис.7.1. Горизонтальний відстійник: 1 – зона осадження; 2 – зона накопичення
Вертикальні відстійникизастосовуються при обробці води на невеликих станціях із загальною продуктивністю до 3 тис. м3/добу.
Рис.7.2. Вертикальний відстійник: 1 – корпус; 2 – накопичувач; 3 – центральна циліндрична труба; 4 – гасник завихрень; 5 – збірний жолоб
Відстійник є циліндричний корпус з конічним днищем і центральною трубою (див. рис.7.2). Центральна труба 3 – це вбудована у відстійник камера пластів'я утвору вир типу. Вода подається до її верхньої частини, проходить камеру зверхувниз і через гасник 4 надходить у нижню частину зони осадження відстійника. Потім вона розвертається і по кільцевому перерізу рухається вгору із середньою швидкістюw=0,5-0,6 мм/с.
Затримуватимуться відстійником частинки, що мають швидкість uw. Освітлена вода через кільцевий збірний жолоб 5 виводиться з відстійника. Осад сповзає вниз у накопичувач і періодично видаляється, без зупинки роботи освітлювача.
Радіальний відстійникє круглий залізобетонний резервуар великого діаметраDі невеликий глибиниH, тобто. це той же вертикальний відстійник, але із співвідношенням D/H3,5. Конструктивну схему такого відстійника наведено на рис.7.3.
Рис.7.3. Радіальний відстійник: 1 – водорозподільник; 2 – конічне дно; 3 – круговий водозливний жолоб; 4 - ферма, що обертається; 5 – скребки; 6 – приямок
Відстійник з таким співвідношенням розмірів має в основному радіальний напрямок руху води, тому й носить відповідну назву. Особливістю роботи радіального відстійника є зміна швидкості руху води від максимального значення у центрі до мінімального на периферії.
До переваг радіальних відстійників належить їхня незначна глибина, навіть за великої продуктивності. Глибину у стінки приймають у межах H=1,5-2,0 м, ухил днища відстійника – 0,04.
У цих відстійниках вода подається в центральну частину, проходить через спеціальні розподільні пристрої 1 у вигляді циліндричного дірчастого заспокійника і рухається в радіальному напрямку до периферійного жолоба збірного 3, з якого відводиться по трубах. Осад видаляється механічно за допомогою скребків 5, укріплених на фермі, що обертається 4. Скребки згрібають осад до приямку 6 в центрі відстійника, звідки він видаляєтьсяпо грязьовій трубі.
Беззнаковий гідроциклонявляє собою циліндричний корпус з конічним днищем (див. рис.7.4).
Мал. 7.4. Безнапірний гідроциклон: 1 – циліндричний корпус; 2 – конічне днище; 3 – конічна діафрагма
Вода підводиться тангенційно по 1-й 2-м трубам у нижній частині корпусу. При обертанні води частинки суспензії відкидаються до циліндричної стінки корпусу і сповзають по ній у конусне днище, з якого видаляються через випуск. Освітлена вода проходить через діафрагму з отвором d=D/2 і відводиться через кільцевий жолоб у верхній частині циклону.
Обертальний рух води знижує турбулентність потоку, що покращує якість освітлення. Зазвичай HD і D8 м – залежно від продуктивності освітлювача. Застосування коагулянту, як і в інших освітлювачах, збільшує продуктивність та покращує якість освітлення.
При підвищених вимогах до води, або за наявності великої кількості дрібнодисперсної суспензії, освітлення у відстійниках може виявитися недостатнім. У такому разі потрібна додаткова стадія очищення.
Освітлювачі з пропуском води через шар вже випав осадуможуть бути ефективно використані замість відстійників для попереднього освітлення води перед подачею її у фільтри. Цей спосіб застосовується лише за умови введення у воду коагулянту, тобто. за умови попередньої обробки води, що позбавляє частки суспензії агрегативної стійкості.
Принцип роботи деяких конструкцій таких освітлювачів показано на рис.7.5.
Рис.7.5. Освітлювачі зі зваженим осадом
У всіх конструкціях вода після введення в неї коагулянту подається в нижню частину освітлювача. Пройшовши решітчасте днище вона потрапляє в шар вже зваженого осаду, що вже випав.У цьому вся шарі відбувається процес прилипання частинок суспензії до що утворилися у воді пластівцям коагулянта, тобто. своєрідний процес контактної коагуляції. При цьому і відбувається так зване стиснене осадження пластівців та частинок каламуті.
Методика розрахунку процесів освітлення у таких апаратах досить складна. Детально вона викладена в СНіП [6].
Широко використовуються освітлювачі із шаром зваженого осаду для освітлення каламутних вод, при знебарвленні та при реагентному пом'якшенні води. Такі освітлювачі працюють ефективно за умови щодо невеликих коливань годинної витрати води (10%) та незначних коливань температури – не більше 1C протягом 1 години.
Фільтрування– важлива стадія освітлення води. У цьому процесі вода проходить через пористе середовище, утворене шаром матеріалу, що фільтрує.
Існує велика різноманітність фільтрів. Вони відрізняються конструктивним оформленням, видом фільтруючих матеріалів, механізмом затримання завислих частинок.
У загальному випадку фільтр (див. рис.7.6) являє собою залізобетонний або металевий резервуар 1, в нижній частині якого розташований дренажний пристрій 4 для відведення профільтрованої води (фільтрату).
Рис.7.6. Схема роботи швидкого фільтра: 1 – резервуар; 2 – шар фільтруючого матеріалу; 3 – шар підтримуючого матеріалу; 4 – дренажний пристрій; 5 – водопідвідний жолоб; 6 – кишеня
На дренаж укладається шар підтримуючого матеріалу 3, а потім шар фільтруючого матеріалу 2. Вода подається в фільтр через кишеню 6 і жолоб 5, створює над матеріалом, що фільтрує, стовп води, яка, просочуючись через фільтруючий шар, очищається від зважених частинок.
Через певний проміжок часу фільтр повинен очищатись. Очищення проводиться шляхомвідключення фільтра та промиванням його зворотним потоком води зі швидкістю в кілька разів перевищує швидкість фільтрації. Оскільки робота періодична, то фільтрів має бути кілька. Промивання швидких фільтрів триває 5-7 хвилин із періодичністю 1-2 десь у добу.
Фільтри по виду фільтруючого середовища діляться на зернисті (пісок, антрацит, керамзит), сітчасті (сітки з різною крупністю осередків), каркасні або намивні (діатомітові), з завантаженням, що плаває (спінені гранули пінополістиролу).
За швидкістю фільтруванняwф розрізняють:
- повільні фільтри зwф 0,3 м/год (відкриті);
- швидкі -wф=2-15 м/год (відкриті та напірні);
- надшвидкі –wф25 м/с (напірні).
При проектувальних розрахунках фільтрів визначаються товщина шару, що фільтрує, швидкість фільтрування і оптимальна тривалість періоду роботи фільтра між промиваннями. Правильний вибір цих параметрів, що у взаємозв'язку, має велике економічне значення.
7.2. Очищення промислових стічних вод
а)Очищення та використання шламових воднеобхідна в системах оборотного водопостачання "брудних циклів". Найчастіше використовуються схеми з механічним зневодненням шламу у вакуум-фільтрах або фільтр-пресах, в яких шламова пульпа поділяється на тверду фазу (зневоднений шлам) і рідку (фільтрат). Один із варіантів таких схем наведено на рис.7.7.
Рис.7.7. Схема установки для очищення шламових вод: а) очищення зливних вод без коагуляції; б) – очищення фільтрату із коагуляцією;
1 – радіальний відстійник; 2 – згущувач (вертикальний відстійник); 3 – вакуум-фільтр; 4 – додатковий освітлювач
Вакуум-фільтри дають оптимальну продуктивність при концентрації шламової пульпи від 250 до 500г/л, тоді як концентрація осаду відстійника 1 не перевищує 100г/л. Тому цей осад прямує в згущувач 2 де і доводиться до пульпи з необхідною концентрацією.
Зневоднений шлам (тверда фаза) після вакуум-фільтрів направляється для технологічного використання, а фільтрат повертається назад у згущувач.