Усреднители концентрацій і витрат стічних вод

При виборі способів і технологічного обладнання для очищення стічних вод від домішок необхідно враховувати, що задана ефективність і надійність роботи будь-яких пристроїв забезпечується тільки в певному діапазоні концентрацій забруднюючих речовин і витрати стічних вод. Різкі коливання кількості домішок і обсягу стоків ускладнюють їх очищення, призводять до того, що необхідний ступінь очищення не досягається.

Наприклад, надходження побутових стічних вод на очисні споруди нерівномірно протягом доби і має яскраво виражені піки в ранкові та вечірні години. Більшість промислових підприємств характеризується сталістю витрати і складу стічних вод, проте деякі технологічні процеси можуть викликати зміни в кількості і складі стоків, пов'язані із завершенням робочих циклів (скидання технологічних розчинів гальванічних і при термообробці цехів, відведення побічних продуктів реакцій в хімічному виробництві і т. П. ).

Різко зростає кількість поверхневих стоків в період інтенсивних опадів і танення снігів. В останньому випадку істотно змінюється і їх склад.

Для забезпечення нормальної експлуатації очисних споруд в подібних випадках необхідно усереднення концентрації домішок або витрати стічних вод, а іноді і обох показників одночасно. З цією метою на вході в очисні споруди встановлюють спеціальні апарати - усреднители, вибір і розрахунок яких визначається характеристиками залпових викидів.

За характером руху води через ці органи їх підрозділяють на контактні (періодичної дії) і проточні (безперервної дії). Усреднители першого типу застосовують при невеликих витратах стічних вод, другого - при середніх і значних витрат. У практиці водоочистки найбільш поширені проточні апарати, які виконуються у вигляді многокорідорних резервуарів або резервуарів із пристроями.

Многокорідорние усреднители (рис. 2.1) являють собою ємності з залізобетону прямокутної або круглої форми в плані, розділені перегородками на 8 ÷ 10 коридорів. Усереднення концентрацій в них досягається за рахунок поділу надходить в апарат потоку на ряд струменів, що протікають по коридорах різної довжини. В результаті в збірному лотку змішуються струменя води з різною концентрацією домішок, що надійшли в апарат в різний час. Основні характеристики деяких усреднителей коридорного типу представлені в додатку 1.

Мал. 2.1. Многокорідорние усреднители:

а) прямокутний: 1 - водоподаючого канал; 2 - розподільний лоток;

3 - глуха діагональна перегородка; 4 - збірні лотки; 5 - поздовжні вертикальні

перегородки; 6 - водовідвідних канал;

б) круглий: 1 - водоподаючого канал; 2 - розподільний лоток; 3 - глуха радіальна перегородка; 4 - збірний лоток

У Усреднітель із пристроями вирівнювання концентрації домішок у воді досягається за рахунок її інтенсивного перемішування, яке може створюватися барботированием води повітрям, спеціальними мішалками або циркуляцією води насосами.

На рис. 2.2 показано пристрій усереднювача концентрації і витрати барботажного типу, в якому вода перемішується стисненим повітрям. Апарат обладнаний збірним пристроєм, що забезпечує автоматичне усереднення витрати.

Для забезпечення рівномірного розподілу рідини і повітря уздовж усереднювача рекомендується приймати довжину секції не більше 24 м, а ширину - не більше 6 м. Глибина шару води в споруді по конструктивних міркувань приймається в межах від 3 до 6 м.

Повітря подається через перфоровані труби, укладені горизонтально на висоті 6 ÷ 10 см від дна. Діаметр отворів 3 мм, крок перфорації 8 ÷ 16 см. Інтенсивність барботирования становить 6 м 3 / ч на 1 погонний метр для барботерів, розташованих біля стін споруди і 12 м 3 / год на 1 м. Для запобігання випаданню зважених речовин в осад інтенсивність барботирования збільшується в 2 рази.

Мал. 2.2. Усреднітель із пристроєм,

1 - вхідні лотки; 2 - впускні отвори; 3 - резервуар усереднювача; 4 - барботер;

5 - випускний пристрій; 6 - випускна камера

Відстань між барботерами приймається рівним (2 ÷ 3) Н. а між барботером і стінкою усереднювача (1 ÷ 1.5) Н, де Н - глибина занурення барботера.

Методика розрахунку усреднителей полягає у визначенні їх обсягу, який залежить від значення коефіцієнта усереднення (коефіцієнта придушення):

де Cmax - максимальна концентрація забруднень в залповому скиданні;

Сср - середня концентрація забруднень в стоці;

Сдоп - допустима концентрація забруднень в стоці за умовами роботи наступних очисних споруд.

Обсяг усреднителей із пристроями (м 3) при залповому скиданні визначають за формулами:

Регулюючі резервуари розміщують після решіток і пісковловлювачів з подачею в них стічних вод через розділову камеру, яка відокремлює витрата, що перевищує усереднений.

В технології очищення стічних вод широко поширені різні апарати змішання. Змішувальні пристрої призначені для швидкого і рівномірного розподілу реагентів в оброблюваній воді, що необхідно для якнайшвидшого протікання реакцій і більш повного використання реагентів.

Конструкції змішувачів дуже різноманітні, однак загальною ознакою будь-якого з даних апаратів є створення умов для значної турбулізації потоку рідини в ньому. Для забезпечення необхідної турбулізації швидкість руху рідини в найбільш вузькому перерізі апарату повинна бути не менше 1 м / с.

При проектуванні змішувачів тривалість змішування реагентів з водою приймають рівною 1 ÷ 2 хв. при мокрому і не більше 3 хв. при сухому дозуванні реагентів.

За конструктивними особливостями змішувачі можна розділити на наступні види:

1) лоткові: йоржеві, дірчасті, перебірчасті і типу «лоток Паршаля»;

2) вертикальні (вихрові);

Лоткові змішувачі являють собою відкриті канали (лотки), поперечний переріз яких перекрито перегородками. При обгинанні потоком перегородок або при проходженні його через отвори в перегородках відбувається інтенсивне перемішування води.

Мал. 2.3. Єршова змішувач:

1 - проточний лоток;

2 - йоржеві перегородки

Єршова змішувач (рис. 2.3) являє собою залізобетонний лоток з йоржевими перегородками. Дані пристрої застосовуються при витратах стічних вод від 12 до 1400 м 3 / сут. [4].

Дірчастий змішувач (рис. 2.4) являє собою залізобетонний лоток з трьома вертикальними перегородками, встановленими перпендикулярно до напрямку руху води. У перегородках є отвори, розташовані в декілька рядів. Сумарна площа отворів в кожній перегородці не повинна перевищувати 30% її робочої площі. Відстань між центрами отворів по вертикалі і горизонталі складає від 1.5 до 2.5 їх діаметрів. З метою виключення можливості насичення води бульбашками повітря передбачають затоплення верхніх рядів отворів на глибину h = 0.10 ÷ 0.15 м. Швидкість руху води в отворах приймається не менше 1 м / с.

При розрахунку дірчастих змішувачів кількість вертикальних перегородок зазвичай приймають рівним трьом, відстань між ними - не менше ширини лотка, діаметр отворів - від 20 до 100 мм [9].

Число отворів в перегородці визначають за формулою:

де Qp - розрахункова витрата стічних вод, м 3 / с;

vo - швидкість руху води в отворах, м / с;

d - діаметр отворів, м.

Втрата напору при проходженні води через перегородки визначається за формулою:

де # 956; - коефіцієнт витрати, що залежить від ставлення діаметра отвору до товщини перегородки # 948; і приймається в межах від 0.65 при d / # 948; = 2 до 0.75 при d / # 948; = 1.

Переймаючись глибиною потоку води в кінці змішувача (зазвичай 0.4 ÷ 0.5 м), визначають рівні води на початку змішувача і між перегородками.

Перегородчастої змішувач з поділом потоку по ширині (рис. 2.5) має три перегородки. У першій і третій проходи розташовуються в центрі, в середній - два бічних проходу під стінами лотка. Для попередження засмоктування повітря в воду верхні кромки проходів повинні бути затоплені на глибину 0.10 ÷ 0.15 м.

Вертикальний (вихровий) змішувач (рис. 2.6) являє собою круглий або квадратний в плані резервуар з конічною або пірамідальної нижньою частиною. Центральний кут між похилими стінками становить 30 ÷ 40º. Перемішування в апаратах такого типу відбувається в конічної частини в результаті різниці швидкостей руху води під стінами і вздовж осі змішувача. Інтенсифікації процесу сприяє те, що швидкості висхідного потоку води в конічної частини безперервно змінюються внаслідок зміни площі прохідного перетину. Для кращого змішування води з реагентами в конічної частини вертикального змішувача часто встановлюють додаткові тарілки з отворами.

Мал. 2.5. Перегородчастої змішувач: 1 - подача реагенту; 2 - подача води; 3 - перелив; 4 - перегородки

Мал. 2.6. Змішувач типу «лоток Паршаля»: 1 - подача реагенту; 2 - лоток.

При витратах стічних вод понад 1400 і до 280000 м 3 / сут. застосовують змішувачі типу «лоток Паршаля» (рис. 2.6). Цей змішувач складається з підводить розтруба, горловини і відвідного розтруба. Бічні стінки горловини строго вертикальні, а дно має ухил у бік руху води. В результаті звуження перерізу і різкої зміни ухилу дна в зворотному розтрубі утворюється падаючий потік, в якому відбувається інтенсивне перемішування води з реагентами. Основні розміри і втрати напору в змішувачах цього типу наведено в додатку 2.

Вихрові змішувачі (рис. 2.7) проектуються на час перебування води в них протягом 1.5 ÷ 2 хв. Площа перетину змішувача розраховують, беручи швидкість висхідного потоку води на рівні збірного пристрою дорівнює 25 мм / с. Систему збірних труб або лотків розраховують за швидкістю руху води в них 0.6 м / с. Швидкість виходу води з трубопроводу, що підводить в нижню частину змішувача приймають в межах 1 ÷ 1.2 м / с.

Механічні змішувачі застосовують в тих випадках, коли за умовами висотного розташування і компонування окремих споруд станції водоочистки не можна забезпечити перепад рівнів води, необхідний для змішувачів гідравлічного (лоткового) типу. На рис. 2.8 показано пристрій механічного змішувача пропелерного типу.

Обсяг камери Vc. м 3. зображеного на рис 2.8 змішувача приймається рівним обсягу води, що надходить на очистку протягом 1 ÷ 2 хв. При цьому кількість прокачується пропелером води Qn. м 3 / с, визначають за формулою:

де z - число оборотів води в змішувачі за 1 хв (приймають зазвичай рівним 5 ÷ 10).

Діаметр центральної труби змішувача d. м, знаходять, беручи швидкість руху води в ній v = 1.5 ÷ 2.0 м / с: