/ Г.В. Ушаков Расчет процесса очистки воды коагуляцией и осветлением в осветлителях. Осветлители воды
Осветлитель воды (варианты)
Изобретение относится к процессам отделения взвешенных грубодисперсных и коллоидных веществ от воды путем обработки известкованием, коагуляцией и флокуляцией в осветлителях воды. Осветитель включает цилиндрический корпус, трубы подвода исходной воды, раствора коагулянта, реагента и флокулянта, воздухоотделитель, снабженный насадком с лучевидно установленными патрубками, имеющими обращенное вверх прямоугольное колено, снабженное конусным раструбом, шламоуплотнитель и устройство для отвода осветленной воды. На конусных раструбах воздухоотделителя установлен над уровнем воды вертикальный цилиндрический патрубок, на боковой поверхности которого закреплено средство для каскадирования изливающейся струи воды, в виде горизонтального диска с обечайками, установленными на нем концентрично относительно патрубка. Высота каждой последующей обечайки меньше высоты предыдущей, а на верхней кромке обечаек выполнена наружная кольцевая горизонтальная полка. Средство для каскадирования, в варианте исполнения, выполнено в виде ярусно закрепленных на боковой поверхности патрубка горизонтальных дисков. На верхней поверхности дисков выполнен кольцевой бортик, диаметр внешней окружности которого меньше диаметра окружности диска. Технический результат состоит в повышении степени осветления воды. 2 н.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.
Изобретение относится к процессам отделения взвешенных мелкодисперсных веществ, коллоидных загрязнений и растворенных примесей от воды путем обработки известкованием, коагуляцией и флокуляцией, проводимым в осветлителях воды, содержащих воздухоотделительные устройства.
Известен осветлитель воды (модификации ЦНИИ-3 и ЦНИИ-4), описанный в книге Кургаева Е.Ф. ″Осветлители воды″, М., Стройиздат, 1977 г., с.112-119. Осветлитель включает цилиндрический корпус с контактной средой, трубу подвода исходной воды, воздухоотделитель, трубы и окна для удаления избытка взвеси из контактной среды (шламоприемные средства), осадкоуплотнитель (шламоуплотнитель) и устройство для отвода осветленной воды. Воздухоотделитель этого аппарата выполнен в виде открытой цилиндрической емкости, помещенной соосно в корпус осветлителя. В нижнюю боковую часть воздухоочистителя введена упомянутая труба подвода воды. Ее свободный конец повернут вверх под прямым углом и снабжен расширяющимся конусным раструбом, не выступающим над поверхностью воды (затопленным).
Недостатком приведенного типа осветлителей является низкая степень очистки воды от мелкодисперсной взвеси из-за нарушения процесса коагулирования содержащимися в воде нерастворенными газами. Последние удаляются недостаточно полно воздухоотделительным узлом этого аппарата по причине отсутствия свободного излива обрабатываемой воды и ее контакта с атмосферным воздухом.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому является техническое решение, воплощенное в конструкции осветлителей, аналогичных по своей технической сущности вышеупомянутым осветлителям и описанным в книге Кишневского В.А. ″Современные методы обработки воды в энергетике″, Одесса, ″ОГПУ″, 1999 г., с.47-52. Это осветлители ″нормального ряда″ СКБ ВТИ производительностью от 63 до 1000 м3/ ч (конструктивная схема этих осветлителей более детально представлена в ж. ″Электрические станции″, №8, 1971 г, с.24-26).
Осветлитель включает цилиндрический корпус, трубы подвода исходной подогретой воды, известкового молока, раствора коагулянта, флокулянта, воздухоотделитель, трубы и окна для удаления избытка взвеси из контактной среды (шламоприемные средства), осадкоуплотнитель (шламоуплотнитель) и устройство для отвода осветленной воды. Воздухоотделитель этого аппарата выполнен в виде открытой цилиндрической емкости, помещенной в корпус осветлителя, в нижнюю боковую часть которой введена вышеупомянутая труба подвода воды. Особенностью конструкции этих аппаратов является то, что конец трубы подвода исходной воды, расположенный в полости воздухоотделителя, снабжен насадком с лучевидно и горизонтально установленными патрубками, имеющими обращенное вверх прямоугольное колено, снабженное выходным конусным раструбом.
Негативной стороной такого типа осветлителей также является низкая эффективность очистки воды от взвешенных веществ из-за недостаточного удаления из воды воздуха, образующегося в результате нагрева воды, и углекислоты (СO2), образующейся в результате реакции коагулянта с содержащимися в воде бикарбонатами. Газовые пузырьки углекислоты и воздуха недостаточно полно удаляются из воды в процессе ее истечения через конусные раструбы, вследствие ограниченности времени и неразвитости поверхности излива. В результате газовые пузырьки из нижней части осветлителя устремляются вверх, нарушают структуру скоагулированной взвеси в зоне контактной среды, захватывают частицы взвеси и поднимают их в зону осветленной воды (флотируют), что снижает степень (глубину) очистки воды.
Задачей, решаемой изобретением, является повышение эффективности очистки воды от взвешенных веществ в осветлителях воды.
Техническим результатом изобретения является повышение степени очистки (осветления) воды путем обеспечения беспрепятственного протекания процесса выделения из нее взвешенных веществ и примесей за счет предварительного более полного удаления нерастворенных газов, образующихся в обрабатываемой воде.
Получение технического результата обеспечивается предлагаемым изобретением.
Осветлитель воды, выполненный в качестве примера воплощения изобретения, включает цилиндрический корпус, трубы подвода исходной воды, раствора коагулянта, реагента и флокулянта, воздухоотделитель, снабженный насадком с лучевидно и горизонтально установленными патрубками, имеющими обращенное вверх прямоугольное колено, снабженное конусным раструбом, шламоуплотнитель и устройство для отвода осветленной воды.
Согласно изобретению осветлитель воды характеризуется тем, что на конусных раструбах воздухоотделителя дополнительно установлен с расположением над уровнем воды вертикальный цилиндрический патрубок, на боковой поверхности которого закреплено средство для каскадирования изливающегося потока воды, выполненное в виде горизонтального диска с цилиндрическими элементами-обечайками, установленными на нем концентрично относительно упомянутого патрубка. Причем высота каждой последующей обечайки в порядке расположения от оси к периферии упомянутого диска меньше высоты предыдущей обечайки, а на верхней кромке патрубка и обечаек выполнена наружная кольцевая горизонтальная полка.
Упомянутое средство для каскадирования в варианте исполнения может быть выполнено в виде ярусно закрепленных на боковой поверхности вертикального цилиндрического патрубка горизонтальных дисков так, что диаметр каждого верхнего диска выполнен меньше диаметра смежного нижнего. На верхней поверхности названных дисков выполнен кольцевой бортик, диаметр внешней окружности которого меньше диаметра окружности диска на величину не менее высоты упомянутого бортика (фиг.4).
Процесс газоотделения достаточно интенсивен благодаря тому, что восходящий поток воды, изливаясь из вертикального патрубка, многократно каскадируется в контакте с атмосферным воздухом при тонкослойном или пленочном многоступенчатом изливе с козырьков вышерасположенных обечаек в нижние. При выполнении средства для каскадирования в виде дисков с бортиками обеспечивается тонкослойное растекание воды и каскадирование при переливании последовательно через кромки патрубка, при обтекании бортиков и при переливании через внешние кромки дисков (фиг.4). Таким образом, развитой поверхностью излива воды и соответственно увеличенным временем контакта с атмосферным воздухом достигается ее более глубокая дегазация. Вследствие этого в осветлителе создаются оптимальные условия для протекания процесса химического взаимодействия реагентов с растворенными в воде веществами. Результатом этого взаимодействия являются образования нерастворимых соединений, выделяющихся в виде хлопьев, и образование контактной среды по высоте осветлителя вплоть до шламоприемных средств. Нарушения структуры коагулированной взвеси за счет выделяющихся из обрабатываемой воды газовых пузырьков при этом не происходит и в результате достигается более глубокое осветление воды.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется схематическими чертежами, где на фиг.1 представлен осветлитель, главный вид в разрезе; на фиг.2 - вид воздухоотделителя по стрелке А на фиг.1; на фиг.3 - выносной фрагмент, обозначенный на фиг.1 в увеличении; на фиг.4 - вариант фрагмента, обозначенного на фиг.1.
Осветлитель содержит цилиндрический корпус 1 с контактной средой 2 (показана условно), трубу подвода исходной воды 3, трубу подвода коагулянтов 4, трубу подвода реагентов (известкового молока) 5 и трубу подвода флокулянта (полиакриламид - ПАА) 6. В верхней части корпуса 1 по его оси (коаксиально) помещен воздухоотделитель 7. В нем на насадке 8 трубы подвода исходной воды 3 лучевидно установлены патрубки 9, имеющие обращенное вверх прямоугольное колено, снабженное конусным раструбом 10, на котором установлен вертикальный патрубок 11. На боковой поверхности патрубка 11 над уровнем поверхности воды в воздухоотделителе закреплено средство для каскадирования изливающегося потока воды. Оно выполнено в виде горизонтального диска 12 с цилиндрическими или иной формы обечайками 13, установленными концентрично относительно патрубка 11. Высота h (фиг.3) каждой последующей обечайки 13, в порядке расположения от оси к периферии диска 12, меньше высоты ho предыдущей обечайки (h<h0). На переливной кромке стенок патрубка 11 обечаек 13 выполнены наружные кольцевые горизонтальные полки 14. Ширина этих полок выбрана в соответствии с гидравлическим расчетом при соблюдении условия предпочтения струйного отекания с полки, а не обтекания ее и стенки внешнего контура. Внешняя кромка полки 14 каждой верхней обечайки в горизонтальной проекции должна быть расположена в пределах межстеночного расстояния смежной нижней обечайки (для обеспечения попадания стекающей с козырька струи воды в нижерасположенную обечайку).
В варианте реализации упомянутое средство для каскадирования может быть выполнено в виде ярусно закрепленных на патрубке 11 горизонтальных дисков 15 так, что диаметр каждого верхнего диска выполнен меньше диаметра смежного нижнего диска (фиг.4). На верхней поверхности диска выполнен кольцевой бортик 16, диаметр внешней окружности Db которого меньше диаметра окружности диска Dd на величину не менее высоты hb бортика 16 (фиг.4). Верхняя рабочая поверхность этих дисков может быть выполнена, в качестве варианта исполнения, гладкой или рельефной (например, волнистой, порожистой (ступенчатой, уступчатой), что нами не иллюстрируется). Корпус 7 воздухоочистителя сообщен опускной трубой 17 с тангенциально установленным патрубком ввода 18. В общем корпусе с воздухоочистителем установлен шламоуплотнитель 19, с которым сообщены шламоприемные трубы 20 с насадками 21, имеющими приемные окна. В средней по высоте части корпуса 1 установлена горизонтальная перегородка с отверстиями 22, а в верхней части - распределительная решетка 23. В приповерхностном слое воды в корпусе 1 осветлителя установлен сборный кольцевой желоб 24, снабженный выводным патрубком 25 обработанной воды.
Осветлитель работает следующим образом.
Исходная вода, подогретая до 30-40°С, с введенным (дозируемым) через патрубок 4 раствором коагулянта (технического железного купороса), подается по трубопроводу 3 в воздухоотделитель 7. Здесь вода освобождается от избытка воздуха и углекислоты, образующихся в результате нагрева, а также реакции коагулянта с содержащимися в воде бикарбонатами. Процесс газоотделения достаточно интенсивен благодаря тому, что восходящий поток воды, изливаясь из вертикального патрубка 8, многократно каскадируется в контакте с атмосферным воздухом при тонкослойном или пленочным многоступенчатом изливе с полок 14 вышерасположенных обечаек 13 в нижние. При выполнении средства для каскадирования в виде дисков с бортиками 16 обеспечивается тонкослойное растекание воды и каскадирование, при переливании последовательно через кромки патрубка 11, при обтекании бортиков 16 и при переливании через внешние кромки дисков 12 (фиг.4). Этим обеспечиваются процессы дегазации и декарбонизации воды. Вода, из которой практически полностью удалены нерастворенные газы, поступает по опускной трубе 17 через патрубок 18 в нижнюю часть корпуса 1 осветлителя и восходящим расширяющимся потоком последовательно проходит зоны контактной среды и осветления. Подаваемое через патрубок 5 известковое молоко (процесс известкования), а затем через патрубок 6 - флокулянт (ПАА) полиакриламид (рекомендуемый к введению, особенно в паводковый период), обеспечивают коагулирование коллоидных примесей, содержащихся в исходной воде, и частиц взвеси, выделяющихся при известковании воды, т.е. обеспечивают непрерывное образование в известкуемой воде осадка и шлама. Шлам поддерживается во взвешенном состоянии восходящим потоком воды и является контактной средой, располагающейся в контактной зоне осветлителя (фиг.1). Причем полнота протекания и оптимальные условия процесса формирования контактной среды обеспечены практически полным удалением избытков газообразных веществ из обрабатываемой воды. Это же обусловливает оптимальное протекание процесса химического взаимодействия реагентов с растворенными в воде веществами и выделение в виде хлопьев продуктов этого взаимодействия (шлама) на всем пути движения восходящего потока через зону контактной среды. Избытки шлама постоянно удаляются из воды в верхней части контактной зоны через шламоприемные окна в насадках 21 шлакоприемных труб 20 в шламоуплотнитель 19, откуда затем выводятся. Освободившаяся от шлама вода из зоны контактной среды поступает в зону осветления (фиг.1), где она полностью осветляется, сливается в сборный кольцевой желоб 24 и по трубопроводу 25 выводится из осветлителя. Попадание в зону осветления взвешенных шламов и хлопьев исключено по причине отсутствия ″транспортирующих″ газовых пузырьков в обрабатываемой воде.
Техническое решение было воплощено в осветлителе, выпускаемом отечественной промышленностью под маркой ВТИ-1000И путем модернизации его конструкции в соответствии с изобретением. Сравнительные данные по месяцам 2002 года (служебные непубликовавшиеся производственные данные ТЭЦ-12 ″Мосэнерго″) показателей воды (забор из р. Москва), обработанной аппаратами модернизированным осветлителем и осветлителем серийного выпуска, достоверно свидетельствуют (на основе статистически необходимого объема выборки) об уменьшении содержания взвешенных веществ в получаемой воде и об увеличении показателя эффективности очистки, обработанной модернизированным осветлителем. Данные приведены в таблице.
| Таблица | |||||
| Серийный аппарат ВТИ-1000И | Модернизированный аппарат | ||||
| Месяцы | Содержание (исходное) взвешенных веществ, мг/л | Содержание (полученное) взвешенных веществ, мг/л | Эффективность очистки, % | Содержание (полученное) взвешенных веществ, мг/л | Эффективность очистки, % |
| Январь | 392,0 | 23,0 | 94,1 | 3,0 | 99,2 |
| Февраль | 361,0 | 12,0 | 96,6 | 4,0 | |
| Март | 384,0 | 15,0 | 96,2 | 4,0 | 98,9 |
| Апрель | 400,0 | 26,0 | 93,5 | 8,0 | 98,0 |
| Май | 361,0 | 11,0 | 96,9 | 2,0 | 99,4 |
| Июнь | 277,0 | 10,0 | 96,3 | 3,0 | 98,9 |
| Июль | 313,0 | 4,0 | 98,6 | 3.0 | 99,0 |
| Август | 272,0 | 8,0 | 97,2 | 2,0 | 99,3 |
| Сентябрь | 305,0 | 11,0 | 96,5 | 3,0 | 99,0 |
| Октябрь | 323,0 | 9,0 | 97,2 | 3,5 | 98,9 |
| Ноябрь | 355,0 | 20,0 | 94,5 | 3,0 | 99,1 |
| Декабрь | 354,0 | 16,0 | 95,4 | 2,5 | 99,3 |
1. Осветлитель воды, включающий цилиндрический корпус, трубы подвода исходной воды, раствора коагулянта, реагента и флокулянта, воздухоотделитель, снабженный насадком с лучевидно установленными патрубками, имеющими обращенное вверх прямоугольное колено, снабженное конусным раструбом, шламоуплотнитель и кольцевой желоб с патрубком для отвода осветленной воды, отличающийся тем, что на конусном раструбе в воздухоотделителе дополнительно установлен с расположением над уровнем воды вертикальный цилиндрический патрубок, на боковой поверхности которого закреплено средство для каскадирования изливающейся воды, выполненное в виде горизонтального диска с обечайками, установленными на нем концентрично относительно упомянутого патрубка, причем высота каждой последующей обечайки, в порядке расположения от оси к периферии упомянутого диска, меньше высоты предыдущей обечайки, а на верхней кромке патрубка и обечаек выполнена наружная кольцевая горизонтальная полка.
2. Осветлитель воды, включающий цилиндрический корпус, трубы подвода исходной воды, раствора коагулянта, реагента и флокулянта, воздухоотделитель, снабженный насадком с лучевидно установленными патрубками, имеющими обращенное вверх прямоугольное колено, снабженное конусным раструбом, шламоуплотнитель и кольцевой желоб с патрубком для отвода осветленной воды, отличающийся тем, что на конусном раструбе в воздухоотделителе дополнительно установлен с расположением над уровнем воды вертикальный цилиндрический патрубок, на боковой поверхности которого закреплено средство для каскадирования изливающейся воды, выполненное в виде ярусно закрепленных на боковой поверхности вертикального цилиндрического патрубка горизонтальных дисков так, что диаметр каждого верхнего диска выполнен меньше диаметра смежного нижнего, а на верхней поверхности дисков выполнен кольцевой бортик, диаметр внешней окружности которого меньше диаметра окружности диска на величину не менее высоты упомянутого бортика.
www.findpatent.ru
осветлитель воды - это... Что такое осветлитель воды?
осветлитель водыСооружение для осветления воды пропуском ее через слой взвешенного осадка в восходящем потоке воды.[ГОСТ 25151-82]
Тематики
- водоснабжение и канализация в целом
Справочник технического переводчика. – Интент. 2009-2013.
- осветлитель
- осветлитель непрерывного действия
Смотреть что такое "осветлитель воды" в других словарях:
Осветлитель воды — 28. Осветлитель воды Сооружение для осветления воды пропуском ее через слой взвешенного осадка в восходящем потоке воды Источник: ГОСТ 25151 82: Водоснабжение. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
осветлитель воды — сооружение для осветления воды пропуском ее через слой взвешенного осадка в восходящем потоке воды. (Смотри: ГОСТ 25151 82. Водоснабжение.) Источник: Дом: Строительная терминология , М.: Бук пресс, 2006 … Строительный словарь
Осветлитель — 55. Осветлитель Иди суспензионный с спи ритор. Оиффузор, пpent пи гатор Устройство для выделения из воды в виде нерастворимых соединении грубо дисперсных, части коллоидно дисперсных и части растворенных примесей путем ее осветления или химической … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
осветлитель с вертикальным подъёмом воды — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN upflow clarifier … Справочник технического переводчика
ОСВЕТЛИТЕЛЬ — сооружение (резервуар) в составе водопроводной очистной станции, в котором из воды удаляются взвешенные и коллоидные частицы. Для этого воду обычно пропускают через слой ранее выпавшего (в результате коагуляции) хлопьевидного осадка … Большой Энциклопедический словарь
осветлитель — Установка для обработки воды с целью уменьшения содержания в ней примесей, обуславливающих её мутность [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики водоснабжение и канализация в целом EN clarifier DE… … Справочник технического переводчика
осветлитель — я; м. 1. Косметическое вещество для осветления волос. 2. Устройство на водоочистных сооружениях для удаления химических веществ, песка и других загрязняющих воду элементов. * * * осветлитель сооружение (резервуар) в составе водопроводной очистной … Энциклопедический словарь
Осветлитель — сооружение для водоочистки (См. Водоочистка) в системе водоснабжения; служит для удаления из воды взвешенных примесей и коллоидных загрязнений путём пропускания осветляемой воды снизу вверх через слой хлопьевидного осадка, выпавшего ранее … Большая советская энциклопедия
Осветлитель — [clarifier] сооружение для водоочистки в системе водоснабжения; служит для удаления из воды взвешенных примесей и коллоидных загрязнений пропусканием осветленной воды снизу вверх через слой хлопьевидного осадка, выпавшего ранее под действием… … Энциклопедический словарь по металлургии
ОСВЕТЛИТЕЛЬ — сооружение для очистки воды в системе водоснабжения. Воду очищают от взвешенных частиц путем пропускания снизу вверх через слой хлопьевидного осадка, выпавшего ранее под действием коагулянта. В установках для регенерации песка коагулянтами… … Металлургический словарь
technical_translator_dictionary.academic.ru
Г.В. Ушаков Расчет процесса очистки воды коагуляцией и осветлением в осветлителях
Министерство образования Российской Федерации
Кузбасский государственный технический университет
Кафедра химической технологии твердого топлива и экологии
РАСЧЕТ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ ВОДЫ КОАГУЛЯЦИЕЙ И ОСВЕТЛЕНИЕМ В ОСВЕТЛИТЕЛЯХ
Методические указания к практическому занятию по курсу «Водоподготовка» для студентов специальности 100700 «Промышленная теплоэнергетика»
Составитель Г.В. Ушаков
Утверждены на заседании кафедры
Протокол N 5 от 22.12.2000
Рекомендованы к печати учебнометодической комиссией специальности 100700
Протокол N 16 от 16.01.2001
Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса КузГТУ
1
1. ЦЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Работа предназначена для ознакомления студентов | с | ||
теоретическими положениями | и методами расчетов | установок | |
подготовки воды для котельных и тепловых электростанций. |
|
| |
Поверхностные воды требуют предварительной | обработки | ||
(предочистки), в результате которой освобождается вода, в первую очередь, от грубодисперсных и коллоидных примесей. Для решения этой задачи применяют коагуляцию.
Студенты по нижеприведенной методике определяют основные параметры этого процесса и основные размеры осветлителя для его проведения.
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Для водоснабжения энергообъектов используют в большинстве случаев природные воды, как поверхностные (из рек, озер, прудов), так и подземные (из артезианских скважин). Все воды содержат разнообразные примеси, попадающие в воду в процессе ее естественного кругооборота в природе. Кроме того, возможно загрязнение водоисточников бытовыми и промышленными стоками.
Все примеси, загрязняющие воду, подразделяют на три вида в зависимости от размера их частиц.
Истинно растворенные примеси находятся в воде в виде ионов, отдельных молекул, комплексов или состоят из нескольких молекул. Размер этих частиц менее 10-6 мм. В истинно растворимом состоянии в
воде находятся газы (О2, СО2, Н2S, N2), а также катионы и анионы поступивших в воду солей: Са2+, Mg2+, Na+, K+,HCO3-,Cl-,SO42-,NO3-,NO2-.
Коллоидно-растворенныепримеси имеют размеры частиц порядка10-6 –10-4 мм. Каждая из частиц образована большим числом молекул (их может быть несколько тысяч). Эти примеси могут быть как органического, так и минерального происхождения. К первым относятся гуминовые вещества, вымываемые из почвы, ко вторым – кремниевые кислоты, соединения железа.
Грубодисперсные примеси имеют размер частиц более 104 мм. Это растительные остатки, частицы песка, глины и т.д.
2
Примеси оказывают то или иное отрицательное воздействие на свойства воды, и поэтому должны быть удалены перед ее использованием для водоснабжения энергообъектов.
Одним из наиболее широко применяемых на практике приемов снижения содержания в воде коллоидно-растворимыхи грубодисперсных примесей является седиментация (осаждение) под действием сил тяжести. Однакоколлоидно-растворимыепримеси, обусловливающие мутность и цветность природных вод, отличаются малыми размерами, вследствие чего их осаждение происходит крайне медленно, так как силы диффузии превалируют над силами тяжести. Поэтому коллоидные примеси воды обладают определенной агрегативной устойчивостью. Однако при нагревании или замораживании, при добавлении в воду электролитов, при наложении
магнитного поля агрегативная устойчивость примесей нарушается, | т.е. | |
происходит их коагуляция. |
|
|
Коагуляция примесей воды — это процесс укрупнения | ||
мельчайших коллоидных | частиц, происходящий вследствие | их |
взаимного слипания под действием сил молекулярного притяжения. Коагуляция завершается образованием видимых невооруженным глазом агрегатов (хлопьев) и отделением их от жидкой среды.
Механизм процесса коагуляции обусловлен наличием вокруг частиц гидратных оболочек или двойного электрического слоя.
Гидратные оболочки присущи гидрофильным примесям, которые представлены в основном органическими веществами. На их поверхности имеется большое количество поверхностных полярных групп, таких как ОН, СООН и др., которые являются гидрофильными. Они удерживают вокруг частицы гидратную оболочку. Гидрофильные частицы несут обычно небольшие электрические заряды, как правило, под влиянием электролитов коагулируют.
Частицы ила, глины, пылевидные песчинки и подобная им взвесь природных вод являются гидрофобными примесями. Они почти лишены гидратных оболочек, но имеют двойной электрический слой и несут значительные электрические заряды. Ликвидация или уменьшение электрического заряда частиц приводит к нарушению агрегативной устойчивости и коагуляции гидрофобных примесей.
В практике водоподготовки для очистки природных вод применяется химический метод коагулирования, основанный на введении в систему электролита – коагулянта. Действие коагулянта в
3
воде сводится к трем основным процессам: соответственно коагуляция, флокуляция, соосаждение и сорбция.
Первоначально при внесении в обрабатываемую воду коагулянта (сульфата алюминия, железного купороса и др.) происходит его диссоциация на ионы металла и анионы сильных кислот. Ионы металла, принимая участие в обмене с катионами диффузного слоя коллоидных примесей воды, способствуют снижению их агрегативной устойчивости и вследствие этого сжатию диффузного слоя. В результате формируются хлопья (в виде цепочек) из одного реагента, так как обычно в природных водах условия для его коагулирования более благоприятные, чем для примесей воды.
Затем на поверхности сформировавшихся хлопьев коагулянта адсорбируются коллоидные и истинно растворенные примеси воды. В свою очередь, цепочки коагулянта могут прилипать к поверхности крупных примесей и укрупнятся при взаимном столкновении. В конечном счете образуются глобулы (хлопья). Это явление носит название флокуляции (укрупнение частиц). Кроме того, на поверхности хлопьев могут адсорбироваться растворенные органические вещества, обусловливающие привкусы и запахи воды, чем достигается определенная ее дезодорация.
Последним этапом процесса коагуляции является соосаждение укрупненных частиц коагулянта совместно с другими дисперсными примесями воды.
В качестве реагентов для коагуляции (коагулянтов) используют сернокислый алюминий Al2 (SO4 )3 18h3O (глинозем), сернокислое
железо FeSO4 7H 2O (железный купорос), хлорное железоFeCl3 6H 2O и сернокислое железоFe2 (SO4 )3 9H 2O .
При добавлении к воде сернокислого алюминия происходит его гидролиз с образованием труднорастворимого гидроксида алюминия, который способствует слипанию коллоидных частиц и появлению в объеме воды хлопьевидной крупной взвеси.
Al2(SO4)3 + 3h3OÆ 2Al(OH)3 + 3h3SO4.
Поскольку природные воды имеют запас щелочности, то введенный катион алюминия взаимодействует также с гидрокарбонатами с образованием гидроксида алюминия:
Аl2(SO4)3 + 3Ca(НСО3)2 Æ А1(ОН)3 + 3CaSO4 + 3СО2.
4
Гидроксиды алюминия образуют в воде соли с положительным зарядом на грануле. Эти коллоидные частицы усиливают общее коагулирующее действие введенных солей.
При недостатке щелочного резерва к воде добавляют известь или соду (подщелачивание). Оптимально подщелачивание производить известью, так как не образуется углекислота и получается наиболее высокое значение рН воды. Процесс коагулирования примесей воды можно улучшить путем удаления углекислоты из зоны реакции продувкой воздухом.
Впрактике водоподготовки энергобъектов наибольшее
распространение в качестве коагулянта получил сульфат алюминия. Сульфат алюминия Аl2(SO4)3.18Н2O — неочищенный технический продукт, представляющий собой кускисеровато-зеленогоцвета, получаемые путем обработки бокситов, нефелинов или глин серной
кислоты. Он должен иметь не менее 9% Al2O3, что соответствует содержанию порядка 30% чистого сульфата алюминия. В нем также содержится около 30% нерастворимых примесей и до 35% воды.
Очищенный сульфат алюминия получают в виде плит сероватоперламутрового цвета из неочищенного продукта или глинозема растворением в серной кислоте. Он должен иметь не менее 13,5%
Аl2О3, что соответствует содержанию 45% сульфата алюминия. Оба рассмотренных коагулянта перевозят навалом в закрытых железнодорожных вагонах.
Для обработки воды выпускается также 23 - 25%-йраствор сульфата алюминия. При его применении отпадает необходимость в специальном оборудовании для растворения коагулянта, а также упрощаются и удешевляютсяпогрузочно-разгрузочныеработы и транспортирование.
Втеплоэнергетике очистку природных вод от взвешенных веществ и коллоидных примесей проводят в осветлителях со слоем взвешенного осадка типов ВТИ, ЦНИИ-2илиЦНИИ-3,которые работают успешно только при условии предварительной обработки воды коагулянтом. Осветлители обеспечивают более высокий эффект осветления воды и имеют более высокую производительность, чем отстойники.
Принцип работы осветлителей со взвешенным осадком показан на рисунке. Обрабатываемая вода, смешанная с реагентами, вводится в
осветлитель снизу и равномерно распределяется по площади рабочего
5
коридора. Далее вода движется снизу вверх и проходит через слой ранее сформированного взвешенного осадка, состоящего из массы взвешенных в восходящем потоке хлопьев, которые непрерывно хаотически движутся, но весь слой в целом неподвижен. Он находится в состоянии динамического равновесия, обусловленного равенством скорости восходящего потока воды и средней скорости осаждения хлопьев.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ВОДА НА | |
|
|
|
| Осветлен- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
| ная вода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ОЧИСТКУ | ||||
ОЧИЩЕН- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
НАЯ ВОДА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Шламоуплот- | ||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
|
|
| Контактная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| нитель | |||||
|
|
|
| зона |
| Зона |
|
|
|
|
|
|
|
| Взвешен- | ||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
| осветления | ный | ||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| осадок | |||||
|
|
|
|
|
|
|
| Уплотненный |
|
|
|
|
|
| |||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
| осадок |
|
|
|
| УПЛОТНЕННЫЙ | ||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ОСАДОК | |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
КОАГУЛЯНТ
Схема осветлителя со взвешенным слоем осадка
При пропуске воды через взвешенный слой извлекаемые из нее примеси остаются в нем, при этом объем слоя должен непрерывно увеличиваться, но этого не происходит, так как предусматривается
6
непрерывное удаление избыточного осадка из взвешенного слоя в осадкоуплотнитель, где он уплотняется и сбрасывается в водосток. Осветленная вода, прошедшая через слой взвешенного осадка, собирается с помощью сборных желобов или труб и отводится для дальнейшей обработки на фильтры.
Стабильная работа осветлителя достигается при постоянстве расхода и температуры обрабатываемой воды. Спонтанные колебания расхода воды вызывают размыв взвешенного слоя и вынос хлопьев в зону осветления. При колебаниях температуры воды, в особенности при поступлении более теплой, чем находящаяся в осветлителе, возникают конвективные токи, приводящие к нарушению взвешенного слоя и замутнению осветленной воды. Чтобы обеспечить нормальную работу осветлителей, допускаются в течение часа колебания расхода ±10% и температуры обрабатываемой воды ±1 °С.
При коагуляции воды в осветлителе, кроме оптимального значения температуры 25 - 30 °С, должно строго соблюдаться ее постоянство (допустимые колебания ± 1 °С в час). Непостоянство температуры нарушает взвешенный слой осадка, что ведет к повышению мутности осветленной воды.
Качество коагулированной воды зависит от состава исходной воды и соблюдения оптимальных условий коагуляции в осветлителе. При нормальной работе осветлителя, налаженной технологии коагуляции качество коагулированной воды обычно получается следующим:
•остаточная перманганатная окисляемость составляет 40-30%- исходной величины;
•содержание взвешенных веществ до 10 мг/л;
•прозрачность воды по шрифту более 30 см;
•остаточное содержание соединений 10 – 40 % исходной величины;
•остаточное содержание железа 0,03-0,3мг/л;
•остаточное содержание алюминия менее 0,05 мг/л.
7
3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА
Оптимальную дозу коагулянта можно рассчитать в зависимости от мутности воды по эмпирически установленной формуле:
| Dк = 3,5 |
|
| М , г/м3 |
| (1) | |||||
где | Dк— доза коагулянта | - |
|
| безводного сернокислого | алюминия | |||||
А12(SO4)3, г/м3;М −мутность исходной воды, мг/л. |
| ||||||||||
| Дозу технического Аl2(SO4)3 рассчитывают по следующей | ||||||||||
формуле: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
| DAl2(SO4)3 |
| = |
| 100Dк | , г/м3 | (2) | ||||
|
| aAl2(SO4)3 | |||||||||
где | аAl2 (SO4 )3 −содержание |
|
|
|
|
|
| ||||
|
| А12(SO4)3 в техническом | сульфате | ||||||||
алюминия, %; принимают по табл. 3. |
|
|
|
| |||||||
| В качестве коагулянта |
|
|
| используют | сульфат | алюминия | ||||
Аl2(SO4)3.18Н2O, содержащий | 45% сульфата алюминия, а также около | ||||||||||
20 % нерастворимых примесей и до 35% воды. |
|
| |||||||||
| Площадь поперечного сечения контактной зоны осветлителя | ||||||||||
| F |
| = |
|
| Q |
| , м2 |
| (3) | |
|
|
|
|
|
|
| |||||
| кс |
|
|
| 3,6v0 |
|
| ||||
где Q - производительность осветлителя, м3/ч;v0 - расчетная скорость восходящего движения воды на выходе из контактной зоны, мм/с.
v0 = (0,6+ 0,02t)(1−3,5C0 )vч | (4) |
где t - температура воды, подвергаемой очистке,0С; принимают по табл. 3;С0 - объемная концентрация шлама в контактной зоне
осветлителя, мл/мл; vч- условная скорость свободного осаждения
частиц шлама, мм/с.
Значение vч принимают по табл. 1 в зависимости от параметраαк,
представляющего собой процентное содержание Al(OH)3 образующемся осадке.
При использовании для коагуляции сернокислого алюминия:
αк= | 100РAl(OH)3 |
| , % | |
РAl(OH)3 | + М + |
| ||
| Рн.п | |||
8
где РAl(OH )3 - масса выделившейся в осадок гидроокиси алюминия, мг/л;М - содержание взвеси в исходной воде (мутность воды), мг/л;
Рн.р −количество нерастворимых |
| примесей, содержащихся | в | |
техническом сульфате алюминия, мг/л. |
|
| ||
Масса гидроокиси алюминия, выделившаяся в осадок, равна |
| |||
РAl(OH)3 = | 156Dк | , | (6) | |
| 342 | |||
где 156 и 342 –молекулярныемассы соответственно гидроксида алюминия Al(OH)3 и сульфата алюминия Al2(SO4)3.
Количество нерастворимых примесей, поступающее в воду с коагулянтом, равно
Рн.р | = | bн.рDAl2 | (SO4)3 | , | (7) | |
100 | ||||||
|
|
|
| |||
где bн. р − содержание нерастворимых примесей в техническом
сульфате алюминия, %, принимают по табл. 3.
Объемную концентрацию шлама в контактной зоне осветлителя определяют по уравнению
1 | П |
|
| |
С0= |
| (100+1,65t)Нс | , мл/мл | (8) |
αс | ||||
где П – прозрачность | воды по «кресту»;αс- коэффициент | |||
моделирования концентрации взвеси | в контактной | среде | ||
осветлителя; Нс- приведенная высота зоны контактной среды осветлителя, см.
Прозрачность воды Пна выходе осветлителя | определяют по | |||
следующему выражению | 880 |
|
| |
П = | , | (9) | ||
| ||||
| М0 |
| ||
где М0 −мутность очищенной воды на выходе из осветлителя, мг/л;
принимают по табл. 3.
Значение αс принимают в зависимости от диаметра осветлителя
по табл. 2.
Приведенную высоту контактной зоны осветлителя Нс принимают равнойНс = 200 см.
9
Таблица 1
Значения параметров осадка в зависимости от αк
|
|
|
|
Величина αк, | Показатели свойств взвеси при температуре 20 ОС | ||
массовые % | vч, мм/с | γ0 , мг/л | 100aсм,см-1 |
3 | 2,25 | 85 | 1,7 |
5 | 2,15 | 65 | 2,9 |
10 | 1,95 | 64 | 5,5 |
20 | 1,7 | 15 | 7,5 |
30 | 1,45 | 6 | 8,1 |
40 | 1,2 | 4,4 | 8,4 |
50 | 1,0 | 3,5 | 8,5 |
60 | 0,9 | 2,6 | 8,6 |
70 | 0,85 | 2,4 | 8,65 |
80 | 0,8 | 2,3 | 8,7 |
90 | 0,75 | 2,2 | 8,75 |
100 | 0,7 | 2,0 | 8,8 |
Таблица 2 Значения коэффициента моделирования концентрации взвеси в
контактной зоне осветлителя
Dос, м | 4 | 6 |
| 8 |
|
| 10 |
| 12 |
| 14 |
| 16 | |
αс | 1,0 | 0,93 |
| 0,88 |
| 0,85 |
| 0,82 |
| 0,8 |
| 0,78 | ||
Удельную площадь поперечного сечения шламоуплотнителя в | ||||||||||||||
процентах от площади поперечного сечения | контактной зоны | |||||||||||||
осветлителя определяют по формуле |
|
|
|
|
|
| ||||||||
|
| В = |
|
| Gос |
| − qпр, % |
|
| (10) | ||||
|
| 10γ0С0 |
|
| ||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
где Gос- количество образующегося осадка, | мг/л; | γ0 −условная | ||||||||||||
объемная масса | частиц | в | контактной | зоне | осветлителя, мг/мл; | |||||||||
С0 −объемная концентрация | осадка в контактной зоне | осветлителя, | ||||||||||||
мл/мл; qпр −размер продувки, % расчетной производительности осветлителя, принимают по табл. 3.
studfiles.net
Осветлитель воды
Использование: для очистки и осветления воды с применением химических реагентов в системах предочистки водоподготовительных установок теплосети, обессоливания, подготовки воды для котельных установок, очистки оборотных вод замкнутых циркуляционных систем промышленных предприятий и т.п. В осветлителе с воздухоотделителем, имеющем сопловое устройство для подачи исходной воды в смеси с коагулянтом, дополнительно установлена циркуляционная камера. Сопловое устройство выполнено в виде эжектора, частично помещенного внутри циркуляционной камеры. В нижней части воздухоотделителя установлена горизонтальная решетка, над ней в зоне всаса эжектора - патрубок подвода коагулянта. Внутри циркуляционной камеры в зоне начального участка выхлопа эжектора установлен патрубок подвода аэрирующего сжатого воздуха. 1 ил.
Изобретение относится к очистке и осветлению воды с применением химических реагентов и может быть использовано системах предочистки водоподготовительных установок теплосети, обессоливания, подготовки воды для котельных установок, очистки оборотных вод замкнутых циркуляционных систем промышленных предприятий и т.п.
Из известных осветлителей наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является осветлитель воды, содержащий две последовательно соединенные камеры, из которых первая по ходу осветляемой жидкости служит воздухоотделителем и имеет по меньшей мере одно ориентированное вверх вертикальное сопловое устройство для подачи исходной воды в смеси с коагулянтом, остальные - ступенями осветления (Кострикин Ю.М. и др. Водоподготовка и водный режим энерогообъектов низкого и среднего давления. Справочник. М.: Энергоатомиздат 1990, с. 17, рис. 1.2). Известный осветлитель по ряду причин не обеспечивает оптимальных условий для максимально возможной очистки воды. В частности, для быстрого и равномерного распределения коагулянта в воде интенсивность их перемешивания в осветлителе недостаточна; скорость осаждения хлопьев образующегося при коагуляции осадка оказывается меньшей скорости восходящего потока воды, что приводит к выносу шлама в осветленную воду и к снижению номинальной нагрузки аппарата; аппарат весьма чувствителен к изменению внешних факторов (колебаниям температуры исходной воды, изменению нагрузки и т.п.) и имеет большие габариты. Задачей изобретения является интенсификация процесса очистки воды, упрощение конструкции и уменьшение габаритных размеров осветлителя. Это достигается тем, что в осветлителе воды, содержащем по меньшей мере две последовательно соединенные камеры, из которых первая по ходу осветляемой жидкости служит воздухоотделителем и имеет по меньшей мере одно ориентированное вверх вертикальное сопловое устройство для подачи исходной воды в смеси с коагулянтом, а остальное - ступенями осветления, согласно изобретению внутри воздухоочистителя дополнительно установлена циркуляционная камера, сопловое устройство по меньшей мере частично помещено внутри последней и выполнено в виде эжектора, в зоне всаса которого помещен патрубок подвода коагулянта, а внутри циркуляционной камеры, в зоне начального участка выхлопа эжектора - патрубок подвода аэрирующего сжатого воздуха. На чертеже схематически изображен общий вид предлагаемого осветлителя. Осветлитель воды содержит три последовательно соединенные концентрически расположенные камеры 1, 2, 3, из которых первая по ходу осветляемой жидкости служит воздухоотделителем, а остальные соответственно первой и второй ступенями осветления. Каждая из указанных камер имеет форму цилиндра с конусообразным днищем. По оси воздухоотделителя 1 установлено ориентированное вверх вертикальное сопловое устройство в виде эжектора 4, расположенного полностью, за исключением всасывающей части, внутри открытой с торцов цилиндрической циркуляционной камеры 5. В нижней части воздухоотделителя 1 установлена горизонтальная решетка 6, над ней в зоне всаса эжектора 4 - патрубок 7 подвода коагулянта, а внутри циркуляционной камеры 5, в зоне начального участка выхлопа эжектора 4 - перфорированный коллектор 8, служащий патрубком подвода в циркуляционную камеру 5 по трубопроводу 9 аэрирующего сжатого воздуха. Нижняя часть воздухоотделителя 14 сообщена с камерой 2 первой ступени осветлителя трубопроводом 10 с перфорированным коллектором 11 на выходе, дополнительно соединенным с линией 12 подвода флокулянта. В верхней части камеры 2 установлены жалюзийный сепаратор 13 и распределительно-сборная система 14 с трубопроводом 15 отвода осветленной воды. Верхняя часть камеры 2 под жалюзийным сепаратором 13 сообщена с нижней частью камеры 3 второй ступени осветления при помощи перепускных трубопроводов 16 со шламопропускными окнами 17. В верхней части камеры 3 установлен кольцевой перфорированный коллектор 18, соединенный при помощи перепускного трубопровода 19 к трубопроводу 15 отвода осветленной воды. Нижние точки конусообразных днищ камер 2 и 3 соединены с трубопроводами соответственно 20, 21 отвода шлама. Трубопровод 22 служит для подачи к соплу эжектора 4 исходной воды; трубопровод 23 - для рециркуляции шлама из камеры 3 второй ступени осветления в трубопровод 22 исходной воды; трубопровод 24 - для заполнения камеры 3 второй ступени осветления водой из камеры 2 первой ступени осветления по трубопроводу 20; трубопроводы 25, 26 - для подачи коагулянта соответственно к патрубку 7 в зону всаса эжектора 4 и в трубопровод 22 исходной воды. Из мертвой зоны места стыковки камер 2 и 3 выведен трубопровод 27, соединяющий эту зону с атмосферой. На трубопроводах 12, 19, 20, 21, 22, 23, 25, 26 установлены задвижки 28. Осветлитель работает следующим образом. Обрабатываемая вода подводится в напорную часть эжектора 4 по трубопроводу 22, на всас которого по трубопроводу 25 или по трубопроводу 26 в трубопровод 22 исходной воды вводится заданная доля коагулянта. Опускаясь из верхней части циркуляционной камеры 5 в нижнюю на всас эжектора 4, вода циркулирует, активно перемешиваясь с коагулянтом. В циркулирующую воду для интенсификации удаления из нее углекислоты через перфорированный коллектор 8 подается сжатый воздух. Из циркуляционной камеры 5 вода с гидролизованными частицами коагулянта поступает в воздухоотделитель 1 для глубокого удаления остатков тонкодиспергированных пузырьков сжатого воздуха и углекислого газа. Установленная в нижней части воздухоотделителя 1 горизонтальная решетка 6 предотвращает проскок газовых пузырьков в камеры осветления и устраняет вызываемую циркуляцией гидравлическую турбулентность. Из воздухоотделителя 1 по трубопроводу 10 с перфорированным коллектором 11 на выходе вода переходит в камеру 2 первой ступени осветления. Нижняя часть камеры 2 выполняет роль шламового фильтра, где происходит очистка воды от коллоидно-дисперсных примесей, после чего она поднимается в зону осветления камеры, очищается от взвешенных частиц в жалюзийном сепараторе 13, пройдя который попадает в распределительно-сборную систему 14 и отводится через трубопровод 15 потребителю. Уплотненный шлам из нижней части камеры 2 периодически удаляется по трубопроводу 20, который также используется для опорожнения камеры 2. Часть потока воды с образовавшимся остатком из камеры 2 через перепускные трубопроводы 16 со шламоприемными окнами 17 отбирается в камеру 3 второй ступени осветления, в верхней части которой осветленная вода собирается перфорированным коллектором 18 и по перепускному трубопроводу 19 поступает в трубопровод 15 отвода осветленной воды. Уплотненный шлам из нижней части камеры 3 удаляется непрерывно через дренажный трубопровод 21. Заполнение камеры 3 частично может производиться и через перепускной трубопровод 24. Часть шлама из нижней камеры 3 может подаваться по трубопроводу 23 на циркуляцию в трубопровод исходной воды 22, что дополнительно повышает эффективность шламообразования.Формула изобретения
Осветлитель воды, содержащий по меньшей мере две последовательно соединенные камеры, из которых первая по ходу осветляемой жидкости служит воздухоотделителем и имеет по меньшей мере одно ориентированное вверх вертикальное сопловое устройство для подачи исходной воды в смеси с коагулянтом, а остальные - ступенями осветления, отличающийся тем, что внутри воздухоотделителя дополнительно установлена циркуляционная камера, сопловое устройство по меньшей мере частично помещено внутри последней и выполнено в виде эжектора, в зоне всаса которого помещен патрубок подвода коагулянта, а внутри циркуляционной камеры в зоне начального участка выхлопа эжектора - патрубок подвода аэрирующего сжатого воздуха.РИСУНКИ
Рисунок 1Похожие патенты:
Изобретение относится к устройствам для очистки воды от плавающих нефтепродуктов и может быть использовано в машиностроительной, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности
Изобретение относится к очистке стоков масложировой промышленности, в частности к получению технического хлорида натрия из подмыльного щелока
Изобретение относится к переработке минерализованных сульфатно-хлоридных вод с соотношением концентраций сульфатов и хлоридов не менее чем 1:6 и может использоваться в горнорудной, химической и нефтегазовой отраслях промышленности
Изобретение относится к кондиционирования питьевой воды и может быть использовано в быту и учреждениях, например, больницах, школах, гостиницах и др
Изобретение относится к устройствам для нейтрализации промышленных стоков и может быть использовано для непрерывной обработки щелочных и кислых стоков водоподготовительных установок и котельных цехов тепловых электростанций
Изобретение относится к способам регенерации отработанных растворов, содержащих токсичные соединения хрома, например, кожевенного производства
Изобретение относится к способам регенерации отработанных растворов, содержащих токсичные соединения хрома, например, кожевенного производства
Изобретение относится к способам очистки и обеззараживания природных, промышленных и бытовых сточных вод и может быть использовано при чрезвычайных ситуациях при отсутствии установок стационарного оборудования
Изобретение относится к очистке промышленных сточных вод, содержащих высококонцентрированные мелкодисперсные органические и минеральные примеси, а более конкретно к разложению отработанных синтетических и полусинтетических смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и может быть использовано в металлообрабатывающей, химической и других отраслях промышленности
Изобретение относится к устройствам для очистки сточных вод фильтрованием и может быть использовано в тех отраслях промышленности, где требуется очистка зажиренных или нефтесодержащих вод
Изобретение относится к оборудованию для извлечения металлов и других примесей из сточных вод, технологических растворов и может быть использовано в металлургической, химической, пищевой и других отраслях промышленности
Изобретение относится к устройствам для очистки природных и сточных вод от взвешенных, коллоидных и растворенных примесей
Изобретение относится к очистке природных и сточных вод и может быть использовано в отстойниках, осветлителях
Изобретение относится к способам очистки воды поверхностных водоисточников и может быть использовано в области хозяйственно-питьевого или технического водоснабжения, в частности при очистке мутных вод
Изобретение относится к области гидромеханизации, а именно: к сгустительным аппаратам угольной гидросмеси и осветления оборотной воды
Изобретение относится к обработке промышленных вод, а именно к способам и устройствам для классификации, сгущения и выделения флокулированных частиц, и может быть использовано при обогащении полезных ископаемых для осветления оборотных вод и при очистке промстоков
Изобретение относится к гидрометаллургии и очистке сточных вод и может быть использовано в металлургической, химической, машиностроительной, горной и других областях промышленности
Изобретение относится к гидрометаллургии и очистке сточных вод и может быть использовано в металлургической, химической, машиностроительной, горной промышленности и других отраслях народного хозяйства
Изобретение относится к водоснабжению и может быть использовано для подготовки питьевой и промышленной воды
Изобретение относится к очистке и осветлению воды с применением химических реагентов и может быть использовано системах предочистки водоподготовительных установок теплосети, обессоливания, подготовки воды для котельных установок, очистки оборотных вод замкнутых циркуляционных систем промышленных предприятий и т.п
www.findpatent.ru
24. Безреагентные методы осветления питьевой воды. Виды установок, их устройство и принципы работы.
Первым этапом осветления водопроводной воды, прошедшей или не прошедшей коагуляцию, является осаждение взвешенных веществ в отстойниках. В отстойнике движение воды замедлено при увеличении сечения потока. Осаждением удается удалить из воды грубодисперсные примеси (частицы размером до 0,01 мм). В зависимости от направления движения воды различают горизонтальные и вертикальные отстойники.
Горизонтальный отстойник (рис. 2) представляет собой прямоугольный, вытянутый в направлении движения воды резервуар, снабженный приспособлениями для сообщения воде ламинарного течения. Дно горизонтального отстойника имеет наклон в сторону входной части, где находится приямок для сбора осадка. Осветляемая вода поступает через водосливной лоток и далее через дырчатую перегородку с одной из торцовых сторон отстойника, а выходит с другой торцовой стороны также через дырчатую перегородку и затем
Рис. 2. Горизонтальный отстойник.
U — гидравлическая постоянная, V — скорость потока.
через лоток. Обычно отстойник разбивают на ряд параллельно работающих коридоров шириной не более 6 м. Горизонтальные отстойники применяют на станциях водоподготовки производительностью 30 ООО м3/сут и более.
Перспективным методом интенсификации осаждения примесей воды является отстаивание в тонком слое. Этот прием используют в отстойниках с тонкослойными модулями. Тонкослойный модуль представляет собой блок из металла, напоминающий пчелиные соты, размером 1x1,5 м. Соты имеют сечение 0,15x0,005 м, длина канала 1,2-1,5 м. Тонкослойный модуль помещается в зоне осаждения горизонтального отстойника под углом до 40° к горизонтали. Производительность отстойника с тонкослойным модулем возрастает пропорционально внесенной площади пластин модуля.
Вертикальный отстойник (рис. 3) — резервуар конической или пирамидальной формы. В центре резервуара помещается металлическая труба, в верхнюю часть которой поступает осветляемая вода. При включении в схему обработки воды процесса коагуляции центральная труба служит камерой хлопьеобразования. Пройдя ее сверху вниз, осветляемая вода поступает в зону осаждения, которую проходит по всему ее сечению снизу вверх с небольшой скоростью.
Рис. 3. Вертикальный отстойник.
1,2- соответственно подача сырой и отвод обработанной воды; 3 - сброс осадка, 4 — камера хлопьеобразования, 5 — кольцевой сборный лоток.
Осветленная вода переливается через борт отстойника в круговой желоб. Осадок, накапливающийся в нижней части отстойника, периодически (1-2 раза в сутки) удаляют без выключения отстойника из работы, открывая задвижку на выпускной трубе. Скорость восходящего потока воды в вертикальном отстойнике определяется по данным лабораторного эксперимента с водой источника или по данным эксплуатации отстойников, работающих в аналогичных условиях; обычно она составляет 0,4-0,6 мм/с. Преимуществом вертикальных отстойников является малая площадь; их рекомендуется применять на водопроводах небольшой производительности (до 3000 м3/сут).
Осветление коагулированной воды происходит значительно интенсивнее, если осветляемая вода проходит через слой ранее образованного осадка, находящегося во взвешенном состоянии. Контакт воды с осадком способствует получению более крупных и плотных хлопьев, чем в отстойниках, резко улучшает гидравлическую характеристику взвеси. Это свойство взвешенного осадка было использовано отечественными инженерами для разработки принципиально новых типов водоочистных сооружений — осветлителей с взвешенным осадком. В таких осветлителях процесс осветления происходит значительно быстрее, снижается расход коагулянта. Осветлители в настоящее время успешно вытесняют отстойники, особенно при осветлении мутных вод с концентрацией взвешенных веществ от 500 до 5000 мг/л. Известно несколько конструкций осветлителей с взвешенным осадком, но все они дают примерно одинаковое качество осветляемой воды. При правильно выбранных сооружениях для осаждения взвешенных веществ их содержание в обработанной воде составляет 8—12 мг/л.
Остаточная взвесь представлена в основном тонкодисперсными суспензиями минеральных веществ, бактериями и вирусами.
Несмотря на высокую техническую эффективность осаждения (процент удаления взвеси), такая вода не соответствует гигиеническим требованиям или, другими словами, отстойники и осветлители не могут дать достаточно гигиенически эффективную очистку (достижение уровня гигиенических требований). В связи с этим следующим этапом осветления воды на водопроводе становится ее фильтрование через фильтры с зернистой загрузкой.
studfiles.net
Осветлители
Категория: Очистка сточных вод
Осветлители
В результате наблюдений над работой вертикальных отстойников было установлено, что процесс осветления протекает значительно интенсивнее, если осветляемая с коагулированием взвеси вода проходит предва-Разрез рительно через слой осад
ка, находящегося во взвешенном состоянии, так как взвешенные частицы способствуют большему укрупнению хлопьев коагулянта, а более крупные хлопья, как уже указывалось, увлекают за собой большее количество мути.
Это свойство взвешенного осадка было использовано советскими конструкторами — исследователями (впервые канд. техн. наук Е. Н. Тетеркиным) для разработки принципиально нового типа осветлителя. Такие осветлители называют осветлителями со взвешенным: осадком или просто осветлителями, хотя последнее и не совсем правильно, так как осветлителями являются также простые отстойники и фильтры.
Осветлитель, как и вертикальный отстойник, представляет собой цилиндрический резервуар. В нем также имеется центральная труба, которая обычно используется в качестве камеры реакций, хотя могут-быть осветлители и с отдельной камерой реакций. Иногда в качестве камеры реакций используется междудонное пространство,
т е. пространство между дном осветлителя и расположенным иад ним вторым, дырчатым дном.
Рис. 1. Осветлитель с вихревой камерой реакций
На рис. 1 показан осветлитель с вихревой камерой реакций. Вода прежде всего проходит через воздухоотделитель, где вследствие замедленного движения воды происходит удаление из нее воздуха. Удаление воздуха необходимо для того, чтобы пузырьки его не измучивали взвешенный осадок в осветлителе. Из воздухоотделителя вода поступает по трубе в вихревую камеру реакций через диафрагму.
Пройдя камеру реакций, вода переливается в кольцевой жолоб, а из него через распределительные трубы поступает в нижнюю часть осветлителя — в междудонное пространство высотой h2 под дырчатым дном 6.
Отсюда вода проходит через дырчатое дно и медленно поднимается вверх в кольцевом пространстве (рабочей камере) осветлителя. При этом скорость движения воды должна быть такая, чтобы хлопья коагулянта находились во взвешенном состоянии. При прохождении воды через такой фильтр из взвешенных хлопьев высотой h происходит ее интенсивное осветление. Осветленная вода переливается в кольцевой жолоб 8 (или в систему сборных лотков). Избыток взвешенного осадка переливается через цилиндрическую стенку в осадкоуплотнитель (шламоуплотнитель), т.е. в пространство, не занятое в центральной трубе камерой реакций.
Слой осветленной воды высотой над уровнем кромки шламоуплотнителя называется «зоной осветления» или «защитной зоной», так как он предотвращает вынос хлопьев с осветленной водой.
В осадкоуплотнителе осадок постепенно уплотняется; оттуда его периодически удаляют по трубе. В стенках осадко-уплотнителя иногда устраивают отверстия, закрываемые шиберами. Открывая эти шиберы, производят принудительный «отсос» шлама, если образуется плохо уплотняющийся осадок.
Аналогичное устройство имеют осветлители с водоворотной камерой реакций, а также осветлители без камеры реакций.
оВ последнем случае сырая вода подводится в низ центральной трубы и далее по распределительным трубам в междудонное пространство. В качестве шламоуплотнителя используется весь объем центральной трубы.
В конструктивном отношении существенно отличается от рассмотренного осветлитель системы Е. Н. Тетеркина (Водгео).
В этом осветлителе (рис. 1) вода из воздухоотделителя по трубе поступает в нижнюю часть осветлителя, имеющего коническую снизу (с углом конусности не более 45°) и Цилиндрическую сверху форму.
Таким образом, в этой конструкции цилиндрическая часть является зоной осветления. Осветленная вода отводится через кольцевой жолоб.
Осветлители могут быть и прямоугольные. В таких осветлителях шламоуплотнитель представляет собой узкий коридор,
расположенный в середине отстойника по всей его длине. Междудонное пространство в этом осветлителе может быть использовано как камера реакций.
Возможно устройство и напорных, герметически закрытых осветлителей.
Рядом проектных и научно-исследовательских институтов (ВНИИГС, Уральский политехнический, ЦНИИ и др.) разработаны разнообразные конструкции осветлителей.
Процесс осветления воды в осветлителях протекает значительно интенсивнее и с меньшим расходом коагулянта, чем в обычных отстойниках. Это позволяет сократить продолжительность пребывания в них воды, а следовательно, и размеры сооружения. Поэтому осветлители получают все большее и большее распространение, особенно при осветлении с коагулированием воды большой мутности, а также при умягчении воды.
Путем внесения небольших конструктивных изменений в осветлители могут быть легко переделаны обычные вертикальные и даже горизонтальные отстойники. Это дает возможность значительно повысить производительность существующих очистных станций без затраты средств на дополнительные сооружения.
Работы советских исследователей по осветлению воды через взвешенный осадок были использованы в США, Англии и других странах, в результате чего там разработаны свои конструкции осветлителей. Отличительной особенностью некоторых конструкций осветлителей, применяемых за рубежом, является механическое перемешивание в них воды с реагентами в обособленных пространствах при помощи лопастных мешалок или при помощи насоса (акселераторы, пресипитаторы).
Очистка сточных вод - Осветлителиgardenweb.ru
