Отстаивание воды
Принцип отстаивания. Если вода находится в покое или движется с очень небольшой скоростью, то содержащиеся в ней взвешенные вещества, удельный вес которых больше, чем удельный вес воды, под действием силы тяжести осаждаются. На этом основано осветление воды путем отстаивания.
Отстаивание производится в резервуарах, называемых отстойниками, через которые непрерывно протекает вода с небольшой скоростью. Выделяющиеся из воды взвешенные вещества осаждаются на дно отстойника, образуя осадок.
Скорость осаждения взвешенных частиц зависит от их формы, размеров, удельного веса и от температуры воды.
Чем больше скорость осаждения взвешенных частиц в какой-либо воде, тем меньше времени потребуется для ее осветления До требуемых пределов (до допускаемого в данном случае содержания взвешенных веществ), т.е. тем меньше продолжительность отстаивания, или, как иногда говорят, продолжительность пребывания воды в отстойнике.
Вначале отстаивание происходит с наибольшей интенсивно стью. С течением времени, по мере выпадения наиболее тяжелых частиц, процесс отстаивания замедляется. Для полного осветления воды потребовалось бы очень большое время. Поэтому на практике ограничиваются определенной продолжительностью отстаивания и, исходя из нее, определяют размеры отстойников. Увеличение продолжительности отстаивания ввиду весьма незначительного дополнительного эффекта не оправдывается экономически вследствие увеличения размеров и стоимости сооружения.
Ввиду зависимости от ряда указанных выше факторов скорость выпадения взвешенных частиц, а следовательно, и продолжительность отстаивания неодинаковы для воды из разных источников. Поэтому правильно было бы в каждом случае определять опытным путем интенсивность выпадения взвеси из данной воды в зависимости от продолжительности отстаивания. Эта зависимость может быть выражена кривой в системе координат, где на оси абсцисс отложена продолжительность отстаивания, а на оси ординат — количество взвешенных веществ, осадившихся при данной продолжительности отстаивания, в процентах от общего количества этих веществ.
Можно также составить кривую, показывающую зависимость эффекта осаждения не от продолжительности отстаивания, а от скорости выпадения взвешенных веществ . Кривая, выражающая эту зависимость, названа проф. В. Т. Турчиновичем кривой процентных скоростей выпадения взвеси, так как она показывает, какой эффект выпадения взвеси (в процентах) будет при той или иной минимальной скорости осаждения частиц, составляющих взвесь.
Для определения точек этой кривой нужно высоту h слоя воды при опытном отстаивании ее в сосуде разделить на период времени t, в течение которого выпал определенный процент взвеси (например, 10, 20, 30%).
При невозможности производства специальных исследований продолжительность отстаивания или скорость осаждения принимают при расчете на основе имеющихся данных о качестве воды из аналогичных по характеру источников.
В зависимости от направления движения воды отстойники бывают горизонтальные, вертикальные и радиальные.
Горизонтальный отстойник представляет собой прямоугольный, вытянутый в направлении движения воды резервуар, в котором вода движется в горизонтальном направлении (вернее, в направлении, близком к горизонтальному) вдоль отстойника. В вертикальных отстойниках вода движется вертикально — снизу вверх, вследствие чего эти отстойники при одинаковых условиях имеют значительно большую высоту, чем горизонтальные отстойники. Вертикальные отстойники бывают обычно круглые в плане и в очень редких случаях квадратные.
Радиальный отстойник представляет собой круглый резервуар, высота которого очень невелика по сравнению с его диаметром. Вода в нем движется от центра к периферии в радиальном направлении, близком к горизонтальному, т.е. по существу и эти отстойники являются горизонтальными.
Находящиеся в воде взвешенные частицы движутся вместе с водой, однако направление и скорость движения их отличаются от направления и скорости движения частиц воды, так как на взвешенные частицы ввиду их большего удельного веса действует дополнительная сила тяжести.
Скорость движения какой-либо взвешенной частицы представляет собой равнодействующую скорости v движения воды и вертикальной скорости и движения взвешенной частицы под действием силы тяжести. Поэтому какая-либо взвешенная частица, поступившая в отстойник вместе с водой в точке О, будет двигаться в нем со скоростью OA, являющейся равнодействующей скоростей v и и. Пройдя путь ОБ в отстойнике, частица выпадает на его дно (точнее — на верхней границе слоя выпавшего ранее осадка). Таким образом, для того чтобы из воды осадились все взвешенные частицы со скоростью осаждения и, отстойник должен иметь длину L. При этом все частицы с большей скоростью осаждения выпадут раньше частиц со скоростью осаждения и. Например, частицы со скоростью осаждения и выпадут в точке В. Частицы же со скоростью осаждения меньшей и, например, со скоростью и2, не выпадут в данном отстойнике и останутся в воде, выходящей из отстойника.
Эта формула справедлива при условии, что скорость v одинакова во всех точках поперечного сечения отстойника, т.е. поток воды равномерно распределяется по поперечному сечению. Это достигается устройством водосливов при входе и выходе воды из отстойника, дырчатых желобов или дырчатых перегородок.
Скорость и находят по кривой скоростей, задаваясь эффектом выпадения взвеси в процентах.
Скорость v можно принимать: при отстаивании без коагулирования — 5 мм/сек, при отстаивании с коагулированием — 10 мм!сек.
При большой расчетной длине отстойник может быть разделен продольными перегородками на два или более коридора, по которым вода проходит последовательно.
Устраивают и двухъярусные (и даже трехъярусные) так называемые этажные отстойники, в которых имеются коридоры, расположенные один над другим. Отстаиваемая вода проходит последовательно через коридоры — сначала нижний, а затем верхний.
Днище горизонтальных отстойников устраивают с продольным уклоном не менее 0,02 к приямку для осадка, расположенному в начале отстойника, и с поперечными уклонами к лоткам (одному или нескольким), устроенным в днище. Несмотря на это, отстойники периодически приходится очищать от накопившегося в них осадка струями воды из брандспойта. Отстойники на время очистки из работы выключаются.
Очистку отстойников более совершенной конструкции производят без выключения их при помощи скребкового механизма, приводимого в движение электродвигателем и сгребающего осадок к углублению в дне отстойника. Из углубления осадок удаляют тем или иным способом: специально приспособленными для этого насосами, эжекторами либо под давлением воды в отстойнике (при открытии задвижки на иловой трубе).
Горизонтальные отстойники применяют на крупных очистных станциях (производительностью 30 000-40 000 м3 в сутки И более) как при коагулировании, так и без коагулирования.
Вертикальные отстойники.
При производительности станции до 30 000 — 40 000 мг в сутки широкое применение имеют вертикальные отстойники с предварительным коагулированием взвеси.
Вертикальный отстойник представляет собой круглый (иногда квадратный) резервуар с коническим или плоским дном (с весьма небольшим уклоном к центру). В центре отстойника помещается цилиндрическая труба. Осветляемая вода поступает в верхнюю часть этой трубы, проходит ее сверху вниз и далее в отстойник, в котором протекает с очень небольшой скоростью снизу вверх по всему его сечению. В отстойнике и происходит осаждение взвешенных частиц. Осветленная вода переливается через борт отстойника в круговой жолоб. Осадок скапливается в нижней части отстойника. Осадок периодически удаляют из отстойника самотеком, открывая задвижки на выпускной трубе, или же откачивают насосом, если Удаление осадка самотеком по местным условиям невозможно.
Как уже указывалось, центральная труба обычно используется в качестве камеры реакций (водоворотного типа); вода поступает в нее через насадки, придающие вращательное движение воде.
Ввиду того что движение воды направлено вверх, для выпадения взвеси теоретически необходимо, чтобы скорость движения воды v была хотя бы немного меньше скорости осаждения взвешенных частиц и. При этом следует учитывать, что скорость v, определяемая из соотношения, является средней расчетной скоростью. Фактическая же скорость Движения воды может быть значительно больше этой средней скорости. Поэтому вода будет увлекать с собой взвешенные частицы со скоростью осаждения и и выносить их из отстойника. С другой стороны, нужно иметь в виду, что фактическая скорость выпадения взвешенных частиц бывает несколько больше скорости и, определенной по кривой выпадения взвеси, так как при Коагулировании взвешенные частицы при выпадении укрупняются (агломерируются). Это увеличение скорости выпадения частиц незначительно по сравнению с увеличением скорости движения воды v вследствие указанной неравномерности ее движения в отстойнике.
С целью более равномерного распределения скоростей в больших отстойниках (диаметром более 4 м), кроме кольцевого сливного жолоба, устраивают еще и радиальные желоба. Площадь вертикального отстойника
На рис. 6 показана схема металлического вертикального отстойника, применяемого в установках производственного водоснабжения. Центральная труба отстойника используется в качестве камеры реакций.
Радиальные отстойники. Радиальные отстойники могут быть применены, как и горизонтальные отстойники, для осветления больших расходов воды (более 30 000 — 40 000 м3/сутки). Основными преимуществами этих отстойников по сравнению с прямоугольными горизонтальными являются их меньшая глубина и возможность механизированного удаления осадка без прекращения работы отстойников. Поэтому применение этих отстойников особенно целесообразно при большой мутности речной воды с коагулированием или без коагулирования.
Радиальные отстойники предназначаются обычно для очистки производственных и бытовых сточных вод, но имеются случаи применения их и для осветления производственной воды, подаваемой водопроводом.
На рис. 7 показано расположение группы шести отстойников диаметром 50 м. Отстойники служат для осветления воды, подаваемой крупному заводу черной металлургии для охлаждения. Отстаивание потребовалось в данном случае ввиду исключительно большой мутности речной воды. Предусмотрена возможность коагулирования местными бентонитовыми глинами и известковым молоком. Практика эксплуатации этих отстойников показала, что значительную часть года они дают хороший эффект осветления и без коагулирования.
Очистка сточных вод - Отстаивание воды
Остались вопросы по теме - "Отстаивание воды", задайте их на