ShPOR_GOS - EFIM - TES - TES отговори - 6
7. Пречиствателни съоръжения за водоснабдителни системи (друг край)
7.1. Основни природни процеси за пречистване на водата
Задачата за пълно пречистване на естествената вода преди подаването й към системата за битово и питейно потребление включва:
а) отстраняване на суспендираните частици, съдържащи се във водата - избистряне;
б) елиминиране на веществата, които причиняват цвета на водата - обезцветяване;
в) унищожаване на съдържащите се във водата бактерии - дезинфекция;
г) отстраняване на калциеви и магнезиеви катиони от водата - омекотяване на водата.
Избистрянетона водата обикновено се извършва чрез:
- утаяване на вода в утаители;
- преминаване на вода през слоевете на предварително утаената утайка в утаителите;
- преминаване на вода през слой от гранулиран филтърен материал във филтрите;
- комбинирано използване на посочените устройства и методи.
За избистряне на водата се използват три вида утаителни резервоари: хоризонтални, вертикални и радиални.
Хоризонталната шахта(вижте фиг.7.1) е правоъгълен басейн с дължинаL, ширинаBи дълбочинаH.
Фиг.7.1. Хоризонтален утаител: 1 - зона на утаяване; 2 - зона на натрупване
Вертикалните утаителни резервоарисе използват при пречистване на водата в малки станции с общ капацитет до 3 хиляди m 3 /ден.
Фиг.7.2. Вертикален утаител: 1 - тяло; 2 - задвижване; 3 - централна цилиндрична тръба; 4 - вихров амортисьор; 5 - събирателен улей
Утаителят е цилиндрично тяло с конично дъно и централна тръба (виж фиг. 7.2). Централната тръба 3 е флокулационна камера от тип джакузи, вградена в шахтата. Водата се подава в горната му част, преминава през камерата отгоренадолу и през абсорбера 4 постъпва в долната част на утаителната зона на шахтата. След това се завърта и се движи нагоре по пръстеновидното сечение със средна скоростw=0,5-0,6 mm/s.
Частиците със скорост uw ще бъдат задържани от резервоара. Избистрената вода се изпуска от шахтата през пръстеновидния събирателен улей 5. Утайката се свлича в акумулатора и периодично се отстранява, без да се спира работата на утаителя.
Радиалният утаителен резервоаре кръгъл стоманобетонен резервоар с голям диаметърDи малка дълбочинаH, т.е. това е същият вертикален утаителен резервоар, но със съотношение D/H3,5. Структурната схема на такъв резервоар е показана на фигура 7.3.
Фиг.7.3. Радиален утаител: 1 - водоразпределител; 2 - конично дъно; 3 - кръгъл преливник; 4 - въртяща се ферма; 5 - скрепери; 6 - яма
Картер с такова съотношение на размерите вече има предимно радиална посока на движение на водата и следователно носи съответното име. Характеристика на работата на радиалния резервоар е промяната в скоростта на движение на водата от максималната стойност в центъра до минималната стойност в периферията.
Предимствата на радиалните пречистватели включват тяхната плитка дълбочина, дори при висока производителност. Дълбочината на стената е взета в рамките на H = 1,5-2,0 m, наклонът на дъното на шахтата е 0,04.
В тези резервоари за утаяване водата се подава в централната част, преминава през специални разпределителни устройства 1 под формата на цилиндричен перфориран амортисьор и се движи в радиална посока към периферния събирателен улей 3, от който се изпуска през тръби. Утайката се отстранява механично с помощта на скрепери 5, монтирани върху въртяща се ферма 4. Скреперите изгребват утайката до яма 6 в центъра на утаителния резервоар, откъдето се отстранявапрез кална тръба.
Безнапорният хидроциклоне цилиндрично тяло с конично дъно (виж фиг.7.4).
Ориз. 7.4. Хидроциклон без налягане: 1 - цилиндрично тяло; 2 - конично дъно; 3 - конична диафрагма
Водата се подава тангенциално през 1-ви 2-ри тръби в долната част на тялото. Когато водата се върти, частиците от суспензията се изхвърлят към цилиндричната стена на корпуса и се плъзгат по нея в дъното на конуса, откъдето се отстраняват през изхода. Избистрената вода преминава през диафрагма с отвор d=D/2 и се отвежда през пръстеновиден улей в горната част на циклона.
Ротационното движение на водата намалява турбулентността на потока, което подобрява качеството на избистрянето. Обикновено HD и D8 m - в зависимост от производителността на утаителя. Използването на коагулант, както и при други бистрители, повишава производителността и подобрява качеството на бистренето.
При повишени изисквания за вода или при наличие на голямо количество фина суспензия, избистрянето в утаителните резервоари може да не е достатъчно. В този случай е необходим допълнителен етап на пречистване.
Утаители с преминаване на вода през слой от вече утаена утайкамогат ефективно да се използват вместо утаителни резервоари за предварително избистряне на водата, преди да се подаде във филтрите. Този метод е приложим само ако във водата се въведе коагулант, т.е. подлежи на предварителна обработка на водата, лишавайки частиците на суспензията от агрегативна стабилност.
Принципът на работа на някои конструкции на такива утаители е показан на фиг.7.5.
Фиг.7.5. Утаители за суспендирани утайки
Във всички конструкции водата, след въвеждането на коагулант в нея, се подава към долната част на утаителя. След като премине през летвеното дъно, той навлиза във вече изпадналия слой суспендирана утайка.В този слой частиците на суспензията полепват по образуваните във водата коагулантни люспи, т.е. вид процес на контактна коагулация. В този случай се получава така нареченото ограничено утаяване на люспи и частици мътност.
Методът за изчисляване на процесите на избистряне в такива устройства е доста сложен. Подробно е описано в SNiP [6].
Утаителите със слой от суспендирана утайка се използват широко за избистряне на мътни води, за обезцветяване и за химическо омекотяване на водата. Такива утаители работят ефективно при относително малки колебания в часовия разход на вода (10%) и леки температурни колебания - не повече от 1C за 1 час.
Филтриранетое важна стъпка в избистрянето на водата. При този процес водата преминава през пореста среда, образувана от слой филтърен материал.
Има голямо разнообразие от филтри. Те се различават по конструкцията си, вида на филтърните материали и механизма за задържане на суспендираните частици.
В общия случай филтърът (виж фиг. 7.6) представлява стоманобетонен или метален резервоар 1, в долната част на който има дренажно устройство 4 за отвеждане на филтрираната вода (филтрат).
Фиг.7.6. Схема на бързия филтър: 1 - резервоар; 2 – слой филтриращ материал; 3 - слой от поддържащ материал; 4 - дренажно устройство; 5 - улей за подаване на вода; 6 - джоб
Върху дренажа се поставя слой поддържащ материал 3 и след това слой филтърен материал 2. Водата се подава към филтъра през джоба 6 и улука 5, създава воден стълб над филтърния материал, който, просмуквайки се през филтърния слой, се изчиства от суспендирани частици.
След определен период от време филтърът трябва да се почисти. Почистването се извършва отизключване на филтъра и измиването му с обратен поток вода със скорост няколко пъти по-висока от скоростта на филтриране. И тъй като работата е периодична, трябва да има няколко филтъра. Измиването на бързите филтри продължава 5-7 минути с честота 1-2 пъти на ден.
Филтрите според вида на филтриращата среда се разделят на гранулирани (пясък, антрацит, експандирана глина), мрежести (мрежи с различен размер на отворите), рамкови или наносни (диатомит), с плаващо натоварване (пенополистиролови гранули).
Според скоростта на филтриранеwf има:
- бавни филтри сwf 0,3 m/h (отворен);
- бърз -wf=2-15 m/h (отворено и натиск);
- ултрабърз –wf25 m/s (налягане).
При проектирането на филтри се определят дебелината на филтърния слой, скоростта на филтриране и оптималната продължителност на периода на работа на филтъра между измиванията. Правилният избор на тези взаимосвързани параметри е от голямо икономическо значение.
7.2. Пречистване на промишлени отпадъчни води
а)Пречистването и използването на утайкатае необходимо в системите за циркулационно водоснабдяване на "мръсни цикли". Най-често използваните схеми са механична дехидратация на утайките във вакуум филтри или филтър преси, при които утайковата пулпа се разделя на твърда фаза (дехидратирана утайка) и течна фаза (филтрат). Един от вариантите на такива схеми е показан на фиг.7.7.
Фиг.7.7. Схема на инсталацията за пречистване на утайкови води: а) - пречистване на отпадъчни води без коагулация; б) - пречистване на филтрата с коагулация;
1 - радиален картер; 2 – сгъстител (вертикален утаител); 3 – вакуум филтър; 4 - допълнителен утаител
Вакуумните филтри дават оптимална производителност при концентрации на суспензия от 250 до 500g/l, докато концентрацията на утайка в шахта 1 не надвишава 100 g/l. Следователно тази утайка се изпраща в сгъстителя 2, където се довежда до пулпа с необходимата концентрация.
Дехидратираната утайка (твърда фаза) след вакуум филтрите се изпраща за технологично използване, а филтратът се връща обратно в сгъстителя.