Книги по строительству и ремонту

Водоснабжение

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

§ 94. Расчет осветлителей

При расчете осветлителя заданными являются количество и качество исходной воды и требуемый эффект осветления.

К основным величинам, обеспечивающим требуемый эффект работы осветлителя, относятся высота взвешенного слоя и скорость восходящего движения воды в этом слое.

Теории процесса осветления во взвешенном слое и устойчивости этого слоя разработаны Е. Н. Тетеркиным и Е. Ф. Кургаевым. Эти исследователи дали освещение механизма осветления во взвешенном слое. Однако процессы, происходящие во взвешенном слое, крайне сложны. Взвешенный слой представляет собой полидисперсную массу, частицы которой находятся в хаотическом движении в восходящем потоке жидкости. Это затрудняет нахождение прямых численных соотношений между характеристиками требуемого эффекта осветления и основными параметрами взвешенного слоя. Поэтому при расчете осветлителей (в еще большей мере, чем при расчете других осветлительных сооружений) необходимо проведение специальных технологических анализов (технологического моделирования), т. е. экспериментального осветления воды данного качества на моделях осветлителей.

Опыт эксплуатации действующих осветлителей позволил установить пределы значений основных расчетных параметров, обеспечивающих хороший эффект осветления воды определенного качества. Эти рекомендуемые опытом пределы расчетных величин в настоящее время кладутся в основу проектирования осветлителей.

Строительные нормы и правила (СНиП П-Г.3-62), обобщая опыт эксплуатации осветлителей, рекомендуют принимать расчетные значения скорости восходящего движения в зоне осветления над слоем взвешенного осадка в зависимости от содержания взвешенных веществ в воде, поступающей в осветлитель (табл. V.5). Приведенные в таблице скорости относятся к случаю обработки воды сернокислым алюминием, при использовании хлорного железа или сернокислого железа и извести рекомендуемые 'таблицей скорости можно увеличить на 10%.

Следует иметь в виду, что расчетное значение скорости надо принимать для периода наименьшего содержания взвешенных веществ в поступающей воде (так как при этом будет иметь место наименьшая плотность осадка во взвешенном слое и, следовательно, наибольшая опасность его разрушения скоростями восходящего потока).

Как было сказано ранее, большинство наших современных систем осветлителей предусматривает принудительный отсос осадка из верхней части взвешенного слоя. Это осуществляется отбором воды из осадкоуплотнителя.

Через взвешенный слой (см. V.24) движется полное расчетное количество осветляемой воды Q; у верхней границы взвешенного слоя часть воды отделяется и уходит через окна в осадкоуплотнитель. Если часть воды, продолжающая восходящее движение в осветлителе (через так называемую зону осветления), равна k Q, то часть, уходящая в осадкоуплотнитель, будет равна (1—k)Q. Величину k называют коэффициентом распределения. Эта величина, назначаемая в зависимости от качества осветляемой воды, должна обеспечить удовлетворительный отсос осадка. При расчете осветлителей расчетные значения k следует принимать (в отличие от расчетного значения скорости) по наибольшей возможной мутности воды, когда количество отбираемого осадка будет максимальным. Рекомендуемые значения k также даны в табл. V.5.

Площадь поперечного сечения осветлителя в зоне осветления обычно принимают равной наибольшей его площади в зоне взвешенного слоя. Тогда, очевидно, скорость движения воды во взвешенном слое v (отнесенная к верхнему сечению) и в зоне осветления v0 будет различна, и vo = kv. В нижней, конической части осветлителя скорость в различных поперечных сечениях также различна и достигает значения v в верхнем сечении. В табл. V.5 условно даны скорости v0, т. е. скорости, относящиеся к зоне осветления (с учетом принятого коэффициента k).

Высоту слоя взвешенного осадка h\ на основании опыта эксплуатации осветлителей рекомендуется принимать в пределах от 2 до 2,5 м. Высота hi отмеряется от нижнего уровня слоя взвешенного осадка /—/ до уровня нижней кромки окон, отводящих осадок (см. V.24). Нижний уровень взвешенного слоя характеризуется равенством скорости восходящего движения воды и скорости выпадения хлопьев осадка (в условиях стесненного осаждения). Строительные нормы рекомендуют принимать эту скорость равной 2 мм/с. Высота h0 нижней зоны конической части осветлителя (см. V.24), где скорости движения воды превышают скорости выпадения хлопьев осадка, составляет обычно 0,5—1 м.

Высоту зоны осветления h2 рекомендуется принимать в пределах от 1,5 до 2 м.

Меньшие значения hi и h2 принимают в установках для осветления мутных вод, большие — в установках для обесцвечивания воды.

Таким образом, общая высота осветлителя будет HOcB—ho-\-hi-\-h2.

Площадь окон для отвода осадка рассчитывают по количеству воды (1—k) Q и скорости ее прохождения через них (от 10 до 15 мм/с).

При использовании осадкоотводных труб в осветлителях с поддонным осадкоуплотнителем (см. например, V.27) их диаметр определяют по тому же расходу воды и скорости 40—60 мм/с; верхний предел скорости—для случая тяжелых хлопьев после реагентного умягчения воды.

Нижняя кромка окон или входных отверстий осадкоотводных труб располагается на высоте /г3=1,5—1,75 м выше перехода стенок осветлителя из наклонных в вертикальные (для осветлителей с конической, пирамидальной или призматической нижней частью).

Объем зоны уплотнения осадка W3.y, т. е. той части осадкоуплотни-геля, которая находится ниже уровня нижней кромки осадкоотводных окон, определяют в зависимости от количества задерживаемого осадка и времени его уплотнения

Время уплотнения осадка Т рекомендуется принимать в пределах от 3 до 12 ч (нижний предел для вод мутностью более 40 мг/л и верхний предел при осветлении вод меньшей мутности и при обесцвечивании воды).

Средняя концентрация осадка бср при различных периодах его уплотнения Т и при различном качестве воды, поступающей в осветлитель, приводится в табл. V.6.

Для обеспечения сползания осадка обычно стенки нижней зоны осадкоуплотнителя устраивают наклонными под углом 50—60° к горизонту.

СНиП Н-Г.3-62 дают рекомендации по определению размеров всех подводящих, распределительных и отводящих устройств для воды и осадка (труб, желобов и т. п.), которыми оборудуются осветлители.