Осветлитель со взвешанным осадком

При обработке природной воды для производственных и хозяйственных нужд осветлители со взвешенным осадком до 2 раз производительней в сравнении с вертикальными отстойниками. Именно этот факт обуславливает востребованность данного оборудования на предприятиях и в коммунальном хозяйстве. Также эти установки обеспечивают более высокий эффект очистки.

Осветлители для очистки промышленных стоков

Для очистки промышленных сточных вод осветлители используются мало, поэтому данные по этому направлению – ограниченны. Эти сооружения особенно хорошо зарекомендовали себя на объектах, где воды содержат агломерирующую взвесь, такую как хлопья гидроокисей металлов, или соли, используемые в качестве коагулянтов. Такие примеси часто содержатся в промышленных стоках. Следовательно, осветлители со взвешенным осадком могут эффективно использоваться для обработки таких вод.

Принцип работы осветлителей

Такие сооружения имеют разную конструкцию, но в любых моделях фильтрация происходит через слой ране выпавшего осадка, который поддерживается на постоянном уровне во взвешенном состоянии. Очищаемая вода, в зависимости от модификации, проходит сквозь него или с постоянной, или с постепенно убывающей скоростью. Объемы осадка во взвешенном слое – увеличивается. Его избыточные объемы отправляются в осадкоуплотнитель, который часто конструктивно связан с осветлителем.

Частицы взвесей движутся хаотично в стесненном пространстве, что способствует их агломерации в хлопья. Это обуславливает отсутствие необходимости в камерах реакции при отстаивании после коагуляции. Практика показывает, что дозу химикатов в этих сооружениях можно сокращать до 40%, в сравнении с обычным оборудованием. Опыт эксплуатации показывает, что осветлители эффективны в широком диапазоне температур, но чувствительны к перепадам. Негативное влияние на процессы оказывает изменение скорости притока жидкостей. Например, резкое увеличение пока размывает взвешенный слой и выносит его из сооружения.

Последние два фактора нужно учитывать при очистке промышленных стоков, поскольку их температуры и расход – непостоянны. Значит, необходимо устанавливать в структуре сооружений усреднительный резервуар, где изменения температуры и расхода будут выравниваться: на 1 градус С и +/-10% за 1 час.

Особенности использования осветлителей для очистки промышленных стоков

Длительность агломерации взвешенных частиц зависит от нескольких параметров: крупность, соотношение размеров, температуры среды, скорости движения и других аспектов. При осветлении коагулированной воды процесс происходит от 7 до 10 минут. При обычной скорости потока этой продолжительности соответствует взвешенному слою, высотой от 0,5 до 0,6 метра.

Экспериментально установлено, что оптимальные показатели нужно поддерживать в пределах от 1,2 до 1,5 метра. Но, учитывая нарушения технологических режимов и обеспечивая более равномерное распределение вод по всей площади установки, лучше поддерживать высоту взвешенного слоя от 2 до 2,5 метра.

Кроме этого, для купирования риска гидравлического перекоса, который может произойти над взвешенным осадком, необходим защитный слой воды, толщиной не менее 1,5 метра.

Выбор осветлителя со взвешенным осадком

Для очистки промышленных стоков лучше отдавать предпочтения установкам с коническим днищем. Они более надежны в такой работе.

Осветлитель для небольших количеств воды

1 – водоподающая труба; 2 – рабочая зона (зона взвешенного осадка); 3 – защитная зона; 4 – водоотводящие желоба; 5 – желоб для отвода плавающих веществ; 6 – осадкоотводящие трубы (каналы); 7 – осадкоуплотнитель; 8 – труба для удаления осадка; 9 – трубы для удаления воды из осадкоуплотнителя

Более мощные сооружения состоят из трех камер, где средняя – осадкоуплотнитель.

Секционный осветитель

1 – рабочая зона; 2 – защитная зона; 3 – водоотводящие желоба; 4 – осадкоуплотнитель; 5 – осадкоприемные окна; 6 – водоподающие трубы; 7 – осадкоотводящие трубы; 8 – трубы для удаления воды из осадкоуплотнителя; 9 – желоба для удаления плавающих веществ

Еще одна эффективная разновидность – это осветлитель с выносным осадкоуплотнителем.

Напорный осветитель

1 – водоотводящая труба; 2 – рабочая зона; 3 – защитная зона; 4 – водоотводящая труба; 5 – труба для отвода осадка; 6 – осадкоуплотнитель; 7 – труба для удаления воды из осадкоуплотнителя; 8 – труба для удаления осадка

Все модели осветлителей чувствительны к наличию в стоках газов и воздуха. Они флотируют и выносят из оборудования хлопья. Поэтому перед сооружением целесообразно установить газоотделитель. На рисунке представлен простейший тип.

Схема воздухоотделителя

Усиление отделения газообразных сред происходит на повороте струи, отделенная от них жидкость направляется в осветлитель. Скорость потока не должна превышать 0,5 м/сек, продолжительность пребывания воды в дополнительном оборудовании – не менее 45 секунд. Установка должна быть расположена на 0,5 метра ниже уровня жидкости в осветлителе, а верх водоподводящей трубы – не менее 0,1 метра ниже уровня воды в газоотделителе, скорость потока в водоподающей трубе – не более 0,75 м/сек. Несоблюдение принципов станет причиной обратного процесса – обогащение жидкости газами.

Расчеты осветлителя для конкретного объекта

Теория расчетов для осветлителей, очищающих промышленные стоки, на сегодняшний день не отработана. На практике приходится пользоваться методами, принятыми в водоподготовке. Главными расчетными параметрами являются: v – скорость восходящего потока в защитной зоне и K – коэффициент распределения. Величина v зависит от свойств примесей и их концентрации, конкретные значения устанавливаются опытным или экспериментальным путем. K – это соотношение объемов воды проходящих через защитную зону к количеству, идущему через осадкоуплотнитель. Вот ориентировочные значения величин для коагулированных промышленных стоков.

Объемы воды, уходящей в осадкоуплотнитель вместе со взвесями, определяется по следующей формуле:

(Q₀ + q_n) (C_н – C_b) = q₀C₀ = q_nC_n, где

• Q₀ – приток сточных вод в м³/час;
• q_n – количество воды, уходящей с удаляемым осадком, в м³/час;
• q_{0 –} количество воды, уходящей в осадкоуплотнитель, в м³/час;
• C_н – концентрация взвесей в очищаемой воде в г/м³;
• C_b – концентрация взвесей в воде из осветлителя в г/м³;
• C_{0 –} концентрация взвесей в воде, уходящей в осадкоуплотнитель в г/м³;
• C_{n –} концентрация взвесей в воде, выходящей из осадкоуплотнителя в г/м³.

C_n принимается средней между C₀ и C_у – осадка, пробывшего все время в уплотнителе. Расчет выполняется по формуле:

C_{n =} C_{0 +} C_{у/ 2}

Концентрация взвешенных веществ в уплотненном осадке вычисляется по формуле:

Су = S₁ (100 – p₁)\ 100W_т (г/м3), где

• S₁ – вес осадка в начальной влажностью p₁;
• W_т – объемы осадка по прошествии времени T.

Расчеты при выборе осветлителя со взвешенным осадком

Площадь осветлителя с осадкоуплотнителем, расположенным на дне или отдельно стоящим выполняется по формуле:

F₀ = F₃ + f = KQ_р \ v + (1 – K) Q_р / v, где

• F_{0 –} площадь осветления в сечение на 0,75 метра выше труб или окон в м²;
• F_{3 –} площадь защитной зоны осветления осветлителя в том же сечение в м²;
• f – площадь поперечного сечения осадкоотводных труб в м²;
• v – расчетная скорость восходящего потока воды в защитной зоне в сечение на 0,75 метра выше труб и окон в м².

Для осветлителей с вертикальным осадкоуплотнителем используется следующая формула:

F0 = F3 + Fос = KQ_р \ v + (1 – K) Q_р / αv, где

• Fос – площадь вертикального осадкоуплотнителя в сечение на 0,75 метра выше осадкоприемных окон в м²;
• Α – коэффициент снижения скорости восходящего потока, ее значение варьируется в пределах от 0,8 до 0,9.

Для более точного выбора, нужно дополнительно сделать расчеты площади сечения осадкоприемынх окон и осадкоотводящих труб, ширины водосборных желобов, площадь поперечного сечения зоны уплотнения и зоны осветления.