Смешение реагентов с водой. Классификация смесительных устройств. Схемы. Основы расчета

При коагулировании примесей воды необходимо быстрое и равномерное распределение реагентов в объеме для обеспечения максимального контакта частиц примесей с продуктами гидролиза коагулянта, т.к. процессы гидролиза, полимеризации и адсорбции протекают в течение 1 секунды. Поэтому необходимо, чтобы устройство ввода и смешение отвечало данным условиям.

Устройство ввода реагента.

Основная задача – обеспечить равномерное распределение реагента во всем объеме обрабатываемой воды. Простейшее устройство ввода – трубопровод с сальниковым уплотнением.

Примерно с 80-х годов используются новые приспособления (называются «звездочка»).

Может устанавливаться в трубопроводах или на открытых каналах. Для усиления турбулизации устроена перегородка с отверстием по сечению ввода.

Камерно-лучевые смесители, устанавливают преимущественно в трубопроводах. Там есть лучи и специальная конструкция, которая обеспечивает рециркуляцию воды.

Смесители.

Должны обеспечивать быстрое перемешивание реагента с водой. Если равномерно размешать реагент, то процесс начнется одновременно и получиться образование более плотных хлопьев.

Смесители бывают:

1. Гидравлические

2. Механические

Гидравлические смесители.

Турбулизация потока создается местными сопротивлениями в трубах путем увеличения в них скорости движения воды. Конструктивно просты и надежны, однако при понижении расхода они не обеспечивают нужного эффекта смешения. Число смесителей не менее 2, резервных аппаратов не предусматривают.

Дырчатый смеситель. Представляет из себя несколько перегородок(щитов) в канале воды. Щит имеет отверстия диаметра 100-150 мм, может быть 6 – 7 щитов. Вода, проходя ч/з щит турбулизуется. Эти смесители не очень, поэтому сделали перегородчатый.

Перегородчатый. Более эффективен. До 8 – 9 перегородок, в которых вода может двигаться вертикально и горизонтально. Достаточно эффективен.

Коридорного типа. Состоит из 3 – 8 коридоров. Интенсивность как у дырчатого смесителя. Достаточно просто. Редко используется.

Вихревой (вертикальный) тип. Для смешения реагентов, которые дозируются в воду в виде трудно растворимых взвесей. Внизу достаточно высокая интенсивность потом она снижается, что и требуется по условиям коагуляции. Вода собирается в затопленный трубопровод, и потом через лоток отводиться на следующие сооружения в технологической схеме очистки. Для схем, которые требуют удалять воздух. Схемы с контактными осветлителями и осветлители со взвешенным осадком – скорые фильтры.

Шайбовый смеситель. Шайба – сужающаяся часть трубопровода.

Трубчатый смеситель. Характеризуется большими потерями напора и невозможностью использования их на крупных станциях водоподготовки.

Механические смесители.

Недостаток гидравлических смесителей: при резком уменьшении расхода воды не удается поддерживать необходимую интенсивность перемешивания коагулянта с водой. В настоящее время применяют в основном гидравлические смесители, но гидравлическими смесителями невозможно отрегулировать степень турбулизации потока и время пребывания в смесителе, которое должно зависеть от качества воды и ее расхода. Оптимальный эффект коагуляции достижим при очень быстром переносе частиц, который возможен только при использовании высокоскоростных механических смесителей турбинного или пропеллерного типа.

МС – круглые или квадратные в плане резервуары с соотношением высоты к ширине (диаметру) 2:1 с плоским или коническим днищем.

Мешалки, применяемые в МС:

1. пропеллерные

2. лопастные

3. турбинные

Установка 2х-3х механических мешалок позволяет регулировать продолжительность перемешивания, путем вкл-откл отдельных мешалок. При резких изменениях кач-ва воды м. понадобиться изменение продолжительности смешения реагента с водой.

Рачет смесителей:

Устройства ввода реагентов следует выполнять в виде перфорированных трубчатых распределителей или вставок в трубопровод, создающих местные сопротивления. Потерю напора в трубопроводе при установке трубчатого распределителя надлежит принимать 0,1—0,2 м, при установке вставки — 0,2—0,3 м.

Число смесителей (секций) надлежит принимать не менее двух с возможностью отключения их в периоды интенсивного хлопьеобразования.

Вихревые смесители следует принимать в виде конического или пирамидального вертикального диффузора с углом между наклонными стенками 30—45°, высотой верхней части с вертикальными стенками от 1 до 1,5 м, при скорости входа воды в смеситель от 1,2 до 1,5 м/с, скорости восходящего движения воды под водосборным устройством от 30 до 40 мм/с, скорости движения воды в конце водосборного лотка 0,6 м/с.

Определяется расход воды на один смеситель:

;

где N_см – количество смесителей.

Площадь верхней зоны смесителя:

;

где v_в – скорость в верхней зоне смесителя, принимается равной 0,03-0,04 м/с.

Размер стороны B_в верхней части корпуса:

Размер стороны входной части смесителя:

где d₁ - внутренний диаметр подающего трубопровода

δ – толщина стенки подводящего трубопровода

Площадь входной части:

Высота диффузора смесителя:

;

где α – угол между наклонными стенками диффузора (α= 30-45⁰).

Объем диффузора:

Рабочий объем смесителя:

;

где τ – время пребывания воды в смесителе (τ= 1,5 – 2,0 минуты)

Объем верхней части смесителя:

Высота верхней части:

Необходимо, чтобы h_в было менее 1,5метров. Данное условие выполняется.

Полная высота смесителя:

Далее определяют сборную систему смесителя, сборные лотки, отверстия в них, сечения лотков и тд.

Перегородчатые смесители надлежит принимать в виде каналов. Число поворотов следует принимать равным 9–10.

Потерю напора h на одном повороте перегородчатого смесителя следует определять по формуле

(8)

где z — коэффициент гидравлического сопротивления, принимаемый равным 2,9;

v — скорость движения воды в смесителе. принимаемая уменьшающейся от 0,7 до 0,5 м/с;

g — ускорение свободного падения, равное 9,8 м/с².

Смесители должны оборудоваться переливными и спускными трубами.

Шайбовые смесители:

Потери напора(д.б. 0,3-0,4м):

h=(ω/ω₀ε-1)²v²/2g

ω – площадь живого сечения трубопровода в м², ω0 – площадь отверстия шайбы, v – скорость движения воды в трубопроводе, ε – коэффициент сжатия струи, зависит от ω₀/ω

Диаметр отверстия диафрагмы(шайбы):

d₀=d(ω₀/ω)^0.5

d – внутренний диаметр трубопровода

Поиск по сайту: