5) включается в работу электропривод 7, который приводит во вращение мешалку 9 с лопастями (скорость вращения мешалки должна быть 15-20 об/мин), что способствует образованию хлопьев гидроксидов;
6) после образования хорошо сформированных крупных, но неоседающих хлопьев гидроксидов в исходную воду через игольчатый вентиль 5 вводится предварительно подготовленный водовоздушный раствор в количестве от 5 до 20% объема исходной воды. При этом в нижней части флотационной колонки должны появиться мелкие пузырьки воздуха, равномерно распределяющиеся в обрабатываемой воде по всей площади колонки;
7) отбор проб производят через пробоотборники 8 с определенной высоты с интервалом 1—1,5 мин до получения воды постоянного качества. Качество исходной и осветленной воды определяется общепринятыми методами.
В конце флотационного осветления замеряется толщина слоя образованной пены и проводится визуальное наблюдение за ее структурой и плотностью;
8) по окончании технологических исследований вода из флотационной колонки 6 сбрасывается через вентиль 10 и колонка промывается чистой водопроводной водой.
В указанной последовательности следует производить технологические исследования другим сочетанием приемлемых доз реагентов, давлений и расходов водовоздушного раствора.
6.20. Оптимальные параметры давления и расхода водовоздушного раствора надлежит определять по результатам технологических исследований, учитывая высоту слоя воды и время ее нахождения во флотационной колонке, позволяющие получить необходимую степень осветления воды. Необходимость в установке микрофильтров следует определять по эффективности содержания фитопланктона.
Пересчет рабочей высоты флотационной камеры и времени флотации производят по формуле
,(15)
где T1 - время флотации во флотационной колонке;
T2 - расчетное время во флотационной камере;
H1 - высота слоя воды, в котором произошло осветление до требуемой степени за время Т1 ;
Í2 - расчетная высота слоя воды во флотационной камере;
?? - показатель степени, принимаемый равным: 0,45 - для маломутных, малоцветных вод; 0,55 - для вод средней мутности и цветных вод; 0,65 - для высокоцветных вод.
7. ВОДОВОЗДУШНАЯ ПРОМЫВКА ФИЛЬТРОВАЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ
НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
7.1. Водовоздушная промывка предназначается для удаления из зернистой фильтрующей загрузки загрязнений, задержанных во время рабочего цикла.
В Пособии рассматривается применение водовоздушной промывки только в наиболее распространенных типах фильтровальных сооружений, используемых для осветления и обесцвечивания воды поверхностных источников с применением коагулянтов.
7.2. При применении соответствующих устройств для подачи воды и воздуха (см. пп. 7.12—7.16) водовоздушная промывка может быть использована в фильтровальных сооружениях с нисходящим и восходящим потоками обрабатываемой воды.
7.3. Водовоздушная промывка может быть рекомендована только для сооружений с загрузкой из кварцевого песка и других аналогичных материалов, имеющих достаточно высокую плотность и прочность и способных противостоять флотирующему и истирающему действию водовоздушного потока.
П р и м е ч а н и е. В сооружениях хозяйственно-питьевого водоснабжения допускается применять только те загрузочные материалы, на которые имеется соответствующее разрешение Минздрава СССР или союзных республик.
7.4. Площади отдельных фильтровальных сооружений, промываемых водой и воздухом, следует принимать до 40 м2 на одно отделение (80 м2 - при сооружениях, состоящих из двух отделений). Большие площади допускаются при соответствующем экспериментальном обосновании.
ПРИНЦИПЫ ДЕЙСТВИЯ, ОСОБЕННОСТИ И ПРЕИМУЩЕСТВА
7.5. Водовоздушную промывку надлежит осуществлять при подаче в загрузку воды и воздуха в направлении снизу вверх.
7.6. Водовоздушная промывка обладает более сильным действием, чем водяная, и это дает возможность получить высокий эффект отмывки загрузки при небольших расходах промывной воды, в том числе и таких, при которых взвешивания загрузки в восходящем потоке не происходит.
Эта особенность водовоздушной промывки позволяет:
примерно в 2 раза сократить интенсивность подачи и общий расход промывной воды;
соответственно снизить мощность промывных насосов и объемы сооружений для запаса промывной воды, уменьшить размеры трубопроводов для ее подачи и отвода;
уменьшить объемы сооружений по обработке сбросных промывных вод и содержащихся в них осадков.
СИСТЕМА ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ОТВОДА ВОДЫ ОТ ПРОМЫВКИ
7.7. При использовании водовоздушной промывки надлежит применять горизонтальный отвод промывной воды, схема которого показана на черт. 20.
Черт. 20. Горизонтальный отвод промывной воды
1 - струенаправляющий выступ; 2, 3 - поверхности выступа; 4 - отбойная стенка желоба; 5 - пескоулавливающий желоб; 6 - щель между отбойной и водосливной стенками; 7 - водосливная стенка желоба; а - 15-20 мм; б - 20-30 мм; в - 30-40 мм
7.8. Высота слоя воды в надзагрузочном пространстве сравнительно невелика, что позволяет при малых расходах получить в нем достаточную скорость горизонтального движения воды для быстрого и полного удаления вымываемых из загрузки загрязнений. Наклонная поверхность струенаправляющего выступа, стесняя поток, увеличивает его транспортирующую способность на начальном участке пути движения воды.
7.9. Пескоулавливающий желоб устроен с учетом предотвращения попадания в него воздуха. Выносимые потоком в зону желоба отдельные частицы песка оседают на наклонные стенки и, сползая по ним через нижнюю щель, снова поступают в загрузку.
7.10. Основные расчетно-конструктивные параметры системы горизонтального отвода воды зависят от удельного расхода воды q, л/(м??с), определяемого по формуле
q = Wïp b , (16)
где Wпp - интенсивность подачи промывной воды, л/(с??м2);
b - ширина фильтра (длина горизонтального пути движения потока воды), м.
Для расчета системы следует принимать интенсивность подачи воды, принятую для второго этапа промывки, т. е. при совместной подаче воды и воздуха (см. п. 7.11).
Размеры основных элементов системы приведены в табл. 9 и на черт. 20.
Таблица 9
|
Разность отметок, мм |
Расход воды на 1 м ширины водослива, л/(м??с) |
|||
|
|
10 |
15 |
20 |
25 |
|
Между верхней и нижней кромками водосливной стенки Н1 |
170 |
210 |
260 |
320 |
|
Между верхними кромками водосливной и отбойной стенок Н2 |
20 |
20 |
20 |
25 |
РЕЖИМ И ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПРОМЫВКИ
7.11. Водовоздушную промывку, как правило, следует осуществлять в три этапа:
1-й - подача в загрузку воздуха для частичного разрушения скоплений взвеси в загрузке и выравнивания ее сопротивления по площади сооружения;
2-й - подача воздуха и воды с целью более полного разрушения скоплений взвеси и выноса основной массы загрязнений из загрузки;
3-й - подача воды (с большей, чем на 2-м этапе, интенсивностью) для удаления из загрузки защемленного в порах воздуха и восстановления ее пористости.
П р и м е ч а н и е. В тех случаях, когда основная масса загрязнений задерживается в верхних слоях фильтрующей загрузки, и при малой прочности скоплений взвеси может оказаться приемлемой двухэтапная промывка, включающая 1-й и 3-й этапы, что должно быть проверено в процессе эксплуатации сооружений.
Интенсивность подачи воды и воздуха и продолжительность отдельных этапов промывки зависят от прочности скоплений взвеси в загрузке и крупности ее зерен. Для средних условий и при эквивалентном диаметре зерен 0,7—1,3 мм ориентировочные параметры промывки могут быть приняты в соответствии с данными табл. 10.
Таблица 10
|
Показатель |
Этапы промывки |
||
|
|
1 |
2 |
3 |
|
Интенсивность подачи, л/(с??м2) |
|
|
|
|
воды |
- |
2,5—3,5 |
5—7 |
|
воздуха |
15—20 |
15—20 |
- |
|
Продолжительность этапа, мин |
1—2 |
4—7 |
5—7 |
П р и м е ч а н и я: 1. Более крупным загрузкам соответствуют большие значения интенсивности подачи воды и воздуха.
2. Параметры промывки подлежат уточнению в процессе эксплуатации сооружений.
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПОДАЧИ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДЫ И ВОЗДУХА
7.12. Распределение воды и воздуха можно производить с помощью специальных колпачков или по перфорированным трубам. В данном Пособии приведены сведения, касающиеся использования только перфорированных труб для подачи воды и воздуха.
7.13. Схема трубчатых систем подачи воды и воздуха показана на черт. 21. Системы состоят из магистрали и коллектора (в виде канала или трубы) для подачи воды, а также из дырчатых труб для ее распределения по площади сооружения. Воздух подается и распределяется по магистрали (на черт. 21 не показана), коллектору и дырчатым трубам.
Черт. 21. Трубчатые системы для подачи воды и воздуха
1 - магистраль для распределения воды; 2 - коллектор для распределения воды; 3 - дырчатые трубы для распределения воды; 4 - дырчатые трубы для распределения воздуха; 5 - коллектор для распределения воздуха
7.14. Отверстия в трубах, распределяющих воду и воздух, могут быть круглыми (когда фильтровальное сооружение имеет гравийные слои в нижней части) или щелевидными (при безгравийной загрузке) .
Щелеванные трубы (обычно полиэтиленовые) имеют щели шириной 0,5 мм, и во избежание засорения их надлежит применять только в сооружениях с нисходящей фильтрацией в условиях, когда исключены коррозия подводящих труб и возможность попадания в трубы продуктов коррозии и других механических примесей с промывной водой и воздухом.
Приведенные соображения должны быть приняты во внимание также в отношении колпачков с узкими щелями.
7.15. Расчет и конструирование трубчатых систем для подачи и распределения воды следует производить исходя из следующих условий:
диаметр распределительных (перфорированных) труб определяется исходя из скорости движения воды на входе в них при 3-м этапе промывки, равной 1,5—2,0 м/с. При этом расстояния между осями труб следует принимать 250—350 мм (меньшие расстояния — для труб меньшего диаметра);
трубы следует укладывать на высоте 120—150 мм от дна фильтра до низа труб, точно посредине между трубами для подачи воздуха.
При применении круглых отверстий суммарная их площадь должна составлять 0,18—0,22 % площади сооружения. При этом отверстия располагаются в один ряд по нижней образующей труб (диаметр отверстий 10—12 мм, расстояния между их осями 120—160 мм).
При применении щелеванных полиэтиленовых труб их конструкцию и способ щелевания следует принимать в соответствии с разработками треста Мосводопровод и Мосводоканалниипроекта. Следует учитывать, что при выполнении монтажа перфорированных труб для распределения воды отклонения в расстояниях между осями труб в горизонтальной плоскости должны быть не более ±10 мм, в вертикальной - не более ±5 мм.
7.16. Для распределения воздуха следует применять полиэтиленовые трубы со стенкой толщиной, обеспечивающей их жесткость и прямолинейность. Трубы, поставляемые в бухтах, применять не рекомендуется.
Отверстия или щели в трубах (см. п. 7.14) надлежит располагать в шахматном порядке по двум образующим под углом 45° к вертикали при направлении их вниз.
Щели необходимо нарезать перпендикулярно оси трубы. Они должны иметь ширину 0,5 мм и длину (по внутренней поверхности трубы, т.е. в свету) 15—25 мм (в зависимости от диаметра трубы.).
Круглые отверстия должны иметь диаметр 3—5 мм.
В каждом ряду отверстия или щели надлежит располагать на расстоянии 100—180 мм одни от других.
Отверстия и щели должны быть по всей площади фильтра, включая и пристенные участки.
На краевых участках фильтра надлежит укладывать трубы для распределения воздуха, а не для распределения воды.
7.17. Полиэтиленовые трубы для распределения воздуха необходимо укладывать строго горизонтально непосредственно на днище или на подкладках высотой 10—30 мм.
Должно быть обеспечено весьма надежное крепление труб к днищу. Возможные способы крепления труб показаны на черт. 22 и 23.
Черт. 22. Крепление распределительных труб для подачи воздуха с помощью кондуктора
1 - трубы для подачи воздуха; 2 - резиновая прокладка; 3 - кондуктор; 4 - трубы для подачи воды; 5 - крепление кондуктора к днищу; 6 - подкладка
Черт. 23. Крепление распределительных труб для подачи воздуха с помощью хомутов
1 - днище; 2 - швеллер, закладываемый в днище; 3 - хомут; 4 - резиновая трубка; 5 - труба для подачи воздуха; 6 - подкладка
Расстояния между креплениями должны предотвращать возможность изгиба труб в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Элементы крепления труб не должны закрывать отверстия в них.
Концы труб должны быть заварены заглушками, утапливаемыми внутрь трубы на 10-15 мм. Для упора заглушек через оставшиеся свободными торцы труб следует пропускать 2-3 шпильки диаметром по 3-5 мм.
Для компенсации теплового расширения труб расстояние между их концами и стенкой фильтра должно быть 20-30 мм.
Конструкция системы должна обеспечивать возможность монтажа труб с высокой точностью. Отклонения верха труб от горизонтальной плоскости (проверяются по уровню воды) допускаются не более ±3 мм, отклонения осей труб в плане - не более ±10 мм.
7.18. Во время рабочего цикла трубы системы подачи воздуха должны быть заполнены водой. Для обеспечения выдавливания воды из системы во время промывки коллектор воздушной системы должен располагаться выше распределительных труб. Имеются примеры устройства отдельных коллекторов для каждого отделения фильтра с расположением в нижней части (см. черт. 21), а также над струенаправляющим выступом и внутри его
