Реферат
КОНТАКТНЫЕ ОСВЕТЛИТЕЛИ
Принцип работы контактных осветлителей
Контактные осветлители представляют собой разновидность фильтровальных аппаратов, работающих по принципу фильтрования воды в направлении убывающей крупности зерен через слой загрузки большой толщины, который реализуется применением восходящего фильтрования, снизу вверх. Обрабатываемая вода через распределительную систему, уложенную на дне сооружения, вводится в нижние гравийные слои (вариант) и затем фильтруется последовательно через слои загрузки, крупность зерен которых постепенно уменьшается.
При этом основная масса примесей воды задерживается в нижних крупнозернистых слоях, характеризующихся большой грязеемкостью, что уменьшает темп прироста потери напора. Снижение темпа прироста потери напора и увеличение продолжительности защитного действия загрузки вследствие большой высоты слоя позволяют очищать на контактных осветлителях воду с содержанием взвеси, значительно превышающим обычно допустимое для скорых фильтров. Скорые фильтры могут работать нормально, если содержание взвеси в поступающей на фильтры воде составляет 5 ... 15 мг/л. Контактные же осветлители, как показала практика, работают нормально при содержании взвеси в очищаемой воде до 120 мг/л и ее цветности до 120 град.
При водообработке на контактных осветлителях коагулянт вводят в воду непосредственно перед ее поступлением в загрузку осветлителей, процесс коагуляции происходит в ее толще.
За короткий промежуток времени от момента введения коагулянта до начала фильтрования в воде могут образовываться лишь микроагрегаты коагулирующих частиц. Дальнейшая агломерация примесей происходит не в свободном объеме воды, а на зернах загрузки контактных осветлителей; частицы адсорбируются на поверхности зерен, образуя отложения характерной для геля сетчатой структуры. Такой процесс является контактной коагуляцией, что обусловливается контактом воды, содержащей коагулированные примеси, с поверхностью зерен контактной массы.
Как показали исследования и практика эксплуатации, процесс контактной коагуляции идет с большей полнотой и во много раз быстрее, чем при обычной коагуляции в объеме. Доза коагулянта для контактной коагуляции, как правило, меньше, чем доза, необходимая для коагулирования примесей в свободном объеме. Для протекания процесса контактной коагуляции необходимо ввести в воду такую дозу коагулянта, при которой частицы примесей теряют свою агрегативную устойчивость в отношении прилипания к поверхности зерен контактной массы. Такие дозы обычно недостаточны для того, чтобы обеспечить быстрое хлопьеобразование в свободном объеме с получением тяжелых, хорошо декантирующих хлопьев. Кроме того, при контактной коагуляции на процесс почти не влияют температура воды, ее анионный состав, наличие грубодисперсных взвесей и ее щелочность.
Отпадает необходимость в перемешивании воды для обеспечения протекания ортокинетической фазы коагулирования примесей.
Однако, быстрота смешения и равномерность распределения коагулянта в обрабатываемой воде, как показали исследования Е. И. Апельциной, Е. Ю. Рождественской, имеют решающее значение.
Благодаря этим преимуществам в условиях обработки маломутных вод контактные осветлители весьма удачно заменяют обычную двухступенчатую очистку воды, обеспечивая высокий эффект осветления и обесцвечивания при одновременном удешевлении стоимости строительства и эксплуатации очистных сооружений.
На водоочистных комплексах с контактными осветлителями необходимо предусматривать барабанные фильтры и входную камеру для воздухоотделения и смешения реагентов с водой.
Объем камеры рассчитывают на пятиминутное пребывание в ней воды и секционируют на два отделения. Скорость движения воды в камере принимают 5 мм/с. Микрофильтры или барабанные сита располагают обычно над входной камерой.
Устройство и расчет контактных осветлителей
Контактные осветлители рекомендуется использовать без поддерживающих слоев при промывке водой и с поддерживающими слоями при водовоздушной промывке.
Контактный осветлитель КО-1 представляет собой резервуар, заполненный загрузкой из песка и гравия (рис. 13.1). Песок не должен
Рис. 13.1. Контактные осветлители КО-1 (а) и КО-3 (б).
13,9 _ подача и отвод промывной воды; 2, 7 — нижнее и верхнее отделения центрального канала; 3 — водораспределительная система; 10 — слой гравия; 4 — слой песка; 5 — водосборный желоб; 8, 1 - отвод фильтрата и подача исходной воды; 11 — воздухораспределительная система; 12 — подача воздуха на промывку; 16 — струенаправлякдций выступ; 14 — боковой карман; 15 — пескоулавливающий желоб содержать фракции крупнее 2 мм и меньше 4 0,8 мм.
Средний диаметр зерен песка 0,9... 1,1 мм, <4=1,0... ... 1,3 мм, толщина слоя песка около 2 м. Гравийные слои располагаются под песчаной загрузкой на дне контактного осветлителя и имеют общую толщину 0,6 ... 0,8 м. Рекомендуемая высота и крупность песчаных и гравийных слоев приведены в табл. 13.1.
Таблица 13.1
| Крупность зерен, мм | Высота слоев, м, в контактном осветлителе |
| безгравийном | гравийном |
| 40..20 | — | 0,2.. 0,25 |
| 20.. 10 | — | 0,1 .. 0,15 |
| 10..5 | — | 0,15 .. 0,2 |
| 5..2 | 0,5 ... 0,6 | 0,3 .. 0,4 |
| 2..1,2 | 1,0... 1,2 | 1,2.. 1,3 |
| 1,2...0,7 | 0,8 ... 1,0 | 0,8 .. 1,0 |
Расчетную скорость фильтрования для контактных осветлителей КО-1 принимают 4,0 ... 5,5 м/ч (большие значения при форсированном режиме). Очищаемую воду, предварительно смешанную с коагулянтом, подают в загрузку с помощью распределительной системы дырчатых труб, уложенной на дне в слое мелкого гравия. Распределительная система служит и для подачи промывной воды. Промывку с интенсивностью 15... ...18 л/(с*м2) в течение 7... 8 мин производят так же, как и обычных скорых фильтров. Осветленная вода, как и промывная, отводится с помощью желобов, расположенных над песком.
Важным конструктивным элементом контактных осветлителей является распределительная система, которая должна обеспечить равномерное распределение промывной воды по всей площади сооружения. В безгравийных контактных осветлителях (КО-1), промываемых водой, должны устраивать безгравийную трубчатую распределительную систему с приваренными вдоль дырчатых труб боковыми шторками (рис. 13.2), между которыми приваривают поперечные перегородки, разделяющие подтрубное пространство на ячейки.
Работа распределительной системы в контактных осветлителях осложняется тем, что она служит также и для подач неочищенной воды и поэтому отверстия в трубках могут засоряться. В связи с этим распределительная система должна быть доступна для прочистки. Это требование выполняется при устройстве магистрали распределительной системы в виде железобетонного канала достаточно большого сечения, чтобы в него мог проникнуть человек. Магистральный канал располагается в центре контактного осветлителя или вдоль его передней стенки (см. рис. 13.1). Все другие расчетные и конструктивные требования к распределительной системе такие же, как и для фильтров.
Рис. 13.2. Безгравийная трубчатая распределительная система.
1 — водораспределительные трубы; 2 — проходные отверстия; 3 — поперечные перегородки; 4 — боковые шторки; 5 — воздухораспределительная труба
В контактных осветлителях с поддерживающими слоями и водовоздушной промывкой следует применять трубчатые распределительные системы для подачи воды и воздуха и систему горизонтального отвода промывной воды.
В контактных осветлителях без поддерживающих слоев отверстия в дырчатых трубах должны быть расположены в два ряда в шахматном порядке в нижней части и направлены вниз. Диаметр отверстий 10 ... 12 мм, расстояние между осями в ряду 150 ... 200 мм. Распределительную систему надлежит проектировать в соответствии с рекомендациями СНиПа.
В контактных осветлителях без поддерживающих слоев сбор промывной воды производят желобами согласно СНиПу. Над кромками желобов предусматривают пластины с треугольными вырезами высотой и шириной по 50 ... 60 мм, расстояниями между их осями 100 ... 150 мм.
Для промывки следует применять очищенную воду. Допускается использование неочищенной воды при ее мутности неболее 10 мг/л, коли-индексе — до 1000 ед/л с предварительной обработкой воды на барабанных сетках (или микрофильтрах) и обеззараживании. При этом должен быть предусмотрен разрыв струи перед подачей воды в емкость для хранения промывной воды. Непосредственная подача воды на промывку из. трубопроводов и резервуаров фильтрованной воды не допускается.
Водовоздушную промывку контактных осветлителей следует' осуществлять со следующим режимом: взрыхление загрузки воздухом интенсивностью 18 ... 20 л/(с-м2) в течение 1 ... 2 мин; совместная водовоздушная промывка при подаче воздуха 18.....20 л/(с*м2) и воды 3...3,5 л/(с-м2) при продолжительности 6 ... 7 мин; дополнительная промывка водой с интенсивностью- 6 ... 7 л/(с*м2) продолжительностью 5 ... 7 мин.
Продолжительность сброса первого фильтрата при промывке очищенной водой 5... 10, неочищенной — 10... 15 мин.
В контактных осветлителях, в отличие от скорых фильтров,, слой воды над загрузкой осветленный, так как вода уже профильтровалась через загрузку. Следовательно, зеркало осветленной воды в контактных осветлителях открыто. Для предотвращения вторично