равномерного распределения разбавленного реагента в рабочем зазоре;
турбулентной диффузии, образующейся в результате расширения потока при выходе из рабочего зазора.
Поступление разбавленного реагента из диффузора в рабочий зазор происходит за счет подсоса в область минимальных давлений.
1.22. Диффузорный распределитель следует размещать в трубопроводе свободно и центрировать радиальными распорками с зазорами между их торцами и стенкой трубопровода, равными 5-10 мм. Допускается блокировка с камерно-лучевым распределителем (черт. 6).
Черт. 6. Схема совмещения диффузорного и камерно-лучевого распределителей
1 - корпус трубопровода; 2 - диффузорный распределитель; 3 - движение воды; 4 - камерно-лучевой распределитель; 5 - подача коагулянта; 6 - подача извести
1.23. Диффузорный распределитель можно одновременно с основным назначением использовать в качестве сужающего устройства для измерения расхода обрабатываемой воды с коэффициентом гидравлического сопротивления, указанным в табл. 5.
1.24. Расчетные показатели и размеры диффузорных распределителей указаны в табл. 5.
Таблица 5
|
Показатели и конструктивные элементы |
Значения показателей |
|
Продолжительность смешения Т, с |
1,0 |
|
Скорость потока ??, м/с |
0,5—1,5 |
|
Коэффициент гидравлического сопротивления ?? |
5,9 |
|
Отношения размеров элементов к диаметру D трубопровода: |
|
|
длина участка смешения l |
Не менее 2,0 |
|
диаметр выходного сечения диффузора dк |
0,67 |
|
диаметр реагентопровода dр |
0,10—0,15 |
СТРУЙНЫЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ СУСПЕНЗИЙ РЕАГЕНТОВ (ТИП IV)
1.25. Распределители струйного типа предназначены для быстрого смешения суспензий реагентов (извести, угля, глины и др.) с водой в напорных трубопроводах диаметром 200-1400 мм.
Распределители надлежит выполнять по одной из приведенных на черт. 7 схем, включающих: два распределительных элемента для трубопроводов диаметром D = 200 - 400 мм (вариант а); три - для D = 500 -700 мм (вариант б); четыре - для D = 800 - 1000 мм (варианты в, г); пять - для D = 1200 - 1400 мм (вариант д).
Черт. 7. Струйные распределители суспензий реагентов (тип IV)
а??д - варианты схем: а - D = 200 - 400 мм; б - D = 500 - 700 мм; в, г - D = 800 - 1000 мм; д - D = 1200 - 1400 мм; е -деталь ввода суспензии; 1 -трубопровод; 2 - реагентопровод; 3 - коллектор распределительный (резинотканевый рукав); 4 - стальная трубка; 5 - арматура запорная; 6 - сальник; 7 - струбцина запорная
1.26. Распределители можно устанавливать как на горизонтальных, так и на вертикальных участках трубопроводов. В месте установки распределителя расстояние от поверхности трубопровода до ограждающих конструкций должно быть не менее 300 мм.
1.27. Каждый распределительный элемент распределителя суспензии следует выполнять в виде трубки, введенной срезанным концом в трубопровод через сальниковое устройство и установленной срезом по направлению потока. На противоположном конце трубки снаружи трубопровода устанавливают запорную арматуру или струбцину на резинотканевом рукаве.
1.28. Быстрое смешение обеспечивается струйной подачей суспензии реагента через несколько распределительных элементов перпендикулярно потоку воды с охватом большей части поперечного сечения потока струями реагента.
Для повышения эффективности смешения предусмотрена возможность увеличения длины распространения струй за счет выполнения среза трубки под углом 80°. Продольное перемещение распределительного элемента в сальнике позволяет добиться наибольшей площади охвата поперечного сечения потока воды струей реагента. При скорости выхода струи из распределительного элемента менее средней скорости движения воды в трубопроводе длину введенного в трубопровод участка распределительного элемента следует увеличивать, при большей скорости выхода реагента - уменьшать.
1.29. Диаметр выпускного отверстия распределительного элемента следует принимать равным 8-15 мм. При этом следует предусматривать возможность и устройство для очистки от внутренних отложений путем последовательного отключения одной из ветвей распределительного коллектора и применения пробойников соответствующего диаметра (6-12 мм).
2. АЭРИРОВАНИЕ КАК СРЕДСТВО ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА КОАГУЛЯЦИИ ПРИРОДНЫХ ВОД1
1Следует применять в экспериментальном порядке.
СУЩНОСТЬ МЕТОДА И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
2.1. При обработке природных вод в процессе гидролиза коагулянта образуется значительное количество свободной углекислоты, содержащейся главным образом в газовой фазе вследствие ее малой растворимости. На начальной стадии коагуляции взвешенных веществ при развитой поверхности твердой и газовой фаз происходит интенсивная адсорбция мельчайших пузырьков углекислоты на поверхность микрохлопьев коагулированной взвеси. В результате образуется осадок непрочной, рыхлой структуры.
2.2. Своевременное удаление углекислоты из сферы образования микрохлопьев, достигаемое за счет аэрации воды, значительно интенсифицирует процесс коагуляции. Аэрирование способствует лучшему гидравлическому перемешиванию воды с коагулянтом на стадии скрытой коагуляции. В результате образуются хлопья более прочной и плотной структуры, быстрее осаждающиеся в отстойных сооружениях. Отдувка углекислоты вызывает повышение рН воды, что снижает ее коррозионную активность.
2.3. Метод с применением аэрирования может быть рекомендован при обработке воды с повышенной мутностью и цветностью в целях интенсификации работы водоочистных сооружений, экономии коагулянта и повышения качества осветленной воды по органолептическим показателям (запаху, привкусу, насыщению кислородом) .
2.4. Аэрирование может осуществляться при использовании любых технологических схем обработки воды, предусмотренных СНиП 2.04.02-84.
ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ И НЕОБХОДИМОЕ КОНСТРУКТИВНОЕ ОФОРМЛЕНИЕ
2.5. Оптимальный режим аэрирования следует определять опытным путем в зависимости от качества воды, и прежде всего от ее мутности и цветности.
2.6. Методика определения оптимальной дозы коагулянта и процента аэрирования воды изложена в пп. 2.22—2.24. При невозможности осуществления пробной обработки речной воды расчетные значения дозы коагулянта и процента аэрирования воды для проектируемых водоочистных сооружений ориентировочно можно принимать по табл. 6 (в зависимости от мутности воды). В этом случае интервал между вводом коагулянта и подачей диспергированного воздуха в среднем принимают равным 15 с.
Таблица 6
|
Мутность воды, |
Доза безводного коагулянта для обработки мутных вод, мг/л |
Расход воздуха в зависимости |
|
|
мг/л |
согласно СНиП 2.04.02-84 |
с аэрированием |
от расхода воды, % |
|
До 100 |
25—35 |
20—30 |
10 |
|
Св. 100 до 200 |
30—40 |
25—30 |
15 |
|
?? 200 ?? 400 |
35—50 |
25—40 |
20 |
|
?? 400 ?? 600 |
50—60 |
35—45 |
20 |
|
?? 600 ?? 800 |
60—70 |
40—50 |
25 |
|
?? 800 ?? 1000 |
70—80 |
50—60 |
30 |
П р и м е ч а н и е. При обработке цветных вод расход воздуха нужно принимать, %, при цветности воды, град:
до 40 .......................... 10
св. 40 до 60 ................ 15
?? 60 ?? 80 ................ 20
2.7. Аэрирование воды допускается осуществлять в открытых смесителях гидравлического типа (вихревых и перегородчатых), дополнительных сооружений не требуется.
2.8. Метод обработки воды с аэрированием требует строгой последовательности ввода коагулянта и сжатого воздуха. Введение диспергиро-ванного воздуха в период гидролиза коагулянта и образования микрохлопьев обеспечивает наибольший эффект аэрирования.
2.9. Интервал между вводом коагулянта и воздуха следует принимать 10-20 с - время, необходимое для смешения коагулянта с водой и начала его гидролиза. Верхний предел относится к тем случаям, когда процесс смешения замедляется вследствие низкой температуры воды. Оптимальный интервал определяется пробной обработкой воды.
2.10. Раствор коагулянта следует вводить в подающий трубопровод или при входе воды в смеситель, а диспергированный воздух - непосредственно в смеситель.
Время аэрирования равно времени пребывания воды в смесителе.
2.11. Необходимость предварительного хлорирования или подщелачивания, а также применения других реагентов и последовательность их ввода устанавливаются при пробной обработке речной воды.
2.12. Аэраторы в смесителях располагают на глубине не менее 3 м от поверхности воды.
Во избежание подсоса воздуха в трубопровод, отводящий воду из смесителя, водосборные лотки должны работать с подтоплением (открытый перелив исключается); над трубопроводом необходимо предусматривать отражательный щит. Наилучшим вариантом является применение водосборных лотков с затопленными окнами. Устройство самостоятельного воздухоотделителя после смесителя-аэратора не требуется.
2.13. Распределение воздуха в смесителях может быть осуществлено с помощью фильтросных устройств или перфорированных труб. Фильтросы позволяют получить более мелкое дробление пузырьков, при котором расход воздуха для аэрации воды снижается. Однако сопротивление фильтросов значительно выше, и они быстро загрязняются, что влечет за собой частую промывку их и перерасход электроэнергии, поэтому в Пособии рассматриваются только аэраторы из перфорированных труб.
2.14. Для подачи воздуха в трубчатые аэраторы могут быть использованы воздуходувные агрегаты, применяемые на водоочистных станциях для приготовления раствора коагулянта и других нужд реагентного хозяйства. Подающий трубопровод следует присоединять к аэратору сверху и оборудовать расходомером.
2.15. Схема трубчатого аэратора зависит от конструкции смесителя и условий его эксплуатации.
Для обеспечения равномерности распределения воздуха дырчатые трубы аэратора нужно располагать строго горизонтально. На черт. 8 приведены различные схемы трубчатых аэраторов в вихревых и перегородчатых смесителях. На схеме а представлен кольцевой трубчатый аэратор, который следует применять для смесителей вихревого типа. При больших размерах сечения смесителя (в плане) целесообразно кольцевую трубу дополнить радиальными трубами, как показано на схеме б. Схемы в и г применяют при устройстве аэраторов в перегородчатых смесителях. Аэратор в перегородчатых смесителях надлежит выполнять в виде коллектора с ответвлениями. Расстояние между ответвлениями следует принимать не более 0,7-1 м.
Черт. 8. Трубчатые аэраторы
а, б - при смесителях вихревого типа; в, г - при смесителях перегородчатого типа; 1 - корпус смесителя; 2 - дырчатые ответвления для распределения воздуха; 3 - магистраль (коллектор) для подачи воздуха; 4 - подача коагулянта; 5 - подача воды
2.16. Аэраторы в перегородчатых смесителях следует располагать на подставках высотой 0,1-0,15 м от дна, а в вихревых смесителях - в конической его части на высоте 1,5-2 м над входным отверстием. Наименьшая высота расположения аэратора в вихревых смесителях принимается при наклоне стенок нижней части, равном 45°. Отверстия в трубах аэратора просверливают диаметром 3-4 мм по одной или двум образующим с постоянным шагом.
Все отверстия должны быть направлены вниз по вертикальной оси или под углом 45о к ней. Для предотвращения слипания пузырьков минимальное расстояние между отверстиями (в осях) должно быть не менее 10 диаметров распределительной трубы.
2.17. Расчетные скорости движения воздуха, м/с, следует принимать:
на магистральном воздухопроводе ............. 10-12
в начале дырчатых ответвлений ................. 8-10
на выходе из отверстий ............................... 20-30
Заданные скорости обеспечивают работу всех отверстий аэратора в струйно-барботажном режиме и достаточно эффективную работу аэратора. Неравномерность распределения воздуха по всей поверхности смесителя не превышает 15-20 %.
2.18. Для обеспечения эффективности аэрирования интенсивность аэрации следует принимать равной 70—80 м3 (м2-ч).
2.19. В перегородчатых смесителях площадь сечения коллектора в аэраторе принимают в 3 раза более площади распределительных дырчатых труб.
2.20. Аэраторы можно изготавливать из металлических и неметаллических труб. В качестве металлических труб могут быть использованы обычные стальные трубы (Ст3) при ограниченном периоде (не более 2-3 мес) коагулирования речных вод. При большем периоде коагулирования целесообразно применять коррозионно-стойкие трубы (полиэтиленовые) .
2.21. Расчет подводящих воздухопроводов следует производить в соответствии с указаниями «Справочника проектировщика. Канализация населенных мест и промышленных предприятий» (М., Стройиздат, 1981).
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ ДОЗЫ КОАГУЛЯНТА И РАСХОДА ВОЗДУХА
2.22. Предварительно следует определить дозу коагулянта без аэрирования в соответствии с общепринятыми методиками.
Определение оптимального режима коагулирования с применением аэрирования надлежит производить с помощью прибора, схема которого приведена на черт. 9.
Черт. 9. Прибор для аэрирования воды в цилиндрах
1 - мерный закрытый цилиндр; 2 - воздушная линия; 3 - лабораторные цилиндры; 4 - стеклянная трубка с резиновым наконечником; 5 - подача воды; 6 - патрубок для опорожнения цилиндра; 7 - штатив
Мерный цилиндр вместимостью 500 мл изготовлен из оргстекла и установлен на штативе. По высоте цилиндр разделен на 20 равных частей. Объем каждой части составляет 5 % объема обрабатываемой воды в цилиндрах. При наполнении водой мерного цилиндра на одно деление такое же количество воздуха вытесняется в обрабатываемую воду. Воздух сверху из цилиндра отводится в стеклянную трубку с резиновым наконечником, которая используется одновременно для диспергирования пузырьков воздуха и перемешивания их со всем объемом обрабатываемой воды.
