Камеры хлопьеобразования. Классификация. Устройство. Основы расчета

КХ предназначены для создания благоприятных условий для завершения второй стадии коагуляции – хлопьеобразования(слипание хлопьев), чему способствует плавное перемешивание потока. На размеры образующихся хлопьев влияет интенсивность и продолжительность перемешивания воды, ее солевой состав, природа примесей (коллоидные, диспергированные), а также силы адгезии, удерживающие частицы примесей, связанных между собой. Укрупнение хлопьев происходит в течение некоторого времени по СНиП 6…30 минут и более. Интенсивность не должна быть большой, чтобы не разрушить хлопья. Необходимую интенсивность перемешивания воды достигают путем изменения скорости ее перемешивания или частоты вращения мешалки во флокуляторах. Скорость хлопьеобразования понижается при низких температурах обрабатываемой воды, а размер и структура хлопьев неудовлетворительны. Этого удается избежать путем увеличения времени перемешивания и его интенсивности. Для обработки маломутных вод можно вводить осадок из отстойников, который становиться центром агрегации. Поэтому роль камер хлопьеобразования очевидна.

В современной практике камеры хлопьеобразования устраивают в отстойниках или располагают вплотную к ним с тем, чтобы избежать разрушению хлопьев при передаче воды из камеры в отстойник. По СНиП скорость движения вод из камеры в отстойник не должна превышать 0,1 м/с для мутных вод и 0,05 для цветных.

По принципу действия:

1. Гидравлические

a. Вихревые

b. Зашламленные

c. Водоворотные

d. Контактные(с зернистой загрузкой)

e. Перегородчатые с

i. Горизонтальным

ii. Вертикальным движением воды

2. Механические (флокуляторы)

3. Аэрофлокуляторы

При числе камер до 6 одну камеру принимают резервной.

Гидравлические камеры хлопьеобразования.

При выборе следует руководствоваться производительностью очистного комплекса, качеством исходной воды и конструкцией отстойника.

Перегородчатая камера. С горизонтальными отстойниками. Ж/б резервуар прямоугольной формы с перегородками, образующие 9-11 коридоров шириной не менее 0,7 метра, через которые последовательно проходит вода со скоростью 0,2-0,3 м/с в начале и 0,05 -0,1 в конце за счет увеличения ширины коридоров. Перемешивание достигается за счет многократного изменения направления движения жидкости в горизонтальной или вертикальной плоскости. Время пребывания воды в камере хлопьеобразования следует принимать равным 20—30 мин (нижний предел — для мутных вод, верхний — для цветных с низкой температурой зимой). Расчет заключается в нахождении объема, размеров в плане, числа и ширины коридоров и общей потери напора в сооружении.

Вихревая камера. Они аналогичны по конструкции вихревым смесителям. Ж/б конический или пирамидальный резервуар с углом конусности 50..70 градусов, обычно встраивают в горизонтальный отстойник или располагают вплотную к нему. Перемешивание воды происходит при движении снизу вверх вследствие значительного уменьшения скорости 0,7…1,2 м/с до 0,004…0,005 м/с в результате резкого увеличения площади живого сечения. Время пребывания от 6мин. для мутных вод до 12 для цветных вод. Иногда встраивают тонкослойные модули, что позволяет интенсифицировать процесс.

Камера зашламленного типа. Применяется для вод с мутностью до 1500 мг/л. Устраивают в начале коридора отстойника или вплотную к нему в виде пирамидального резервуара с углом 45 градусов. На дне кладут перфорированные распределительные трубы. При скорости 0,65…1.6 для мутных и 0,8 …2,2 для мутных вод образуется и поддерживается слой осадка не менее 3 метров, частицы которого и являются центрами коагуляции. Время пребывания воды в камере не менее 20 минут.

Камеры хлопьеобразования с зернистой загрузкой. Зернистая загрузка – кварцевый песок. Контакт микроагрегатов происходит при протекании воды ч/з зерна загрузки.

Водоворотного типа. Она встраивается в вертикальные отстойники(в центральную трубу). Прямо под уровнем воды ставят трубопровод с 2я соплами. Эта хрень вращается и закручивает воду. Вода в камере пребывает 15-20 мин, за это время формируются крупные хлопья. На выходе ставят решетку, чтоб не мешало осаждению в отстойнике. Высота решетки 0,8м, ячейки 0,5х0,5м. решетка убирает вращение воды. Высота камеры: 3,5-4м.

Механические(Флокуляторы).

В механических камерах хлопьеобразования (флокуляторах), рекомендуемых СНиП при обработке мутных вод и применяе­мых на крупных водоочистных комплексах (рис. 6.4), плавное перемешивание воды для завершения процесса коагулирования ее примесей осуществляется механическими пропеллерными или лопастными мешалками. Мешалка может иметь одну или не­сколько лопастей. Флокуляторы обычно встраивают в горизон­тальные отстойники и рассчитывают на время пребывания воды в них 30... 40 и до 60 мин при реагентом умягчении. Число ме­шалок принимают 3... 5. Скорость движения воды во флокуляторе уменьшается по ходу потока от 0,5 до 0,1 м/с за счет со­кращения числа оборотов мешалок или уменьшающейся по ходу воды площади их лопастей. Скорость вращения мешалок при­нимают 0,3... 0,55 м/с в зависимости от качества исходной воды.

Флокуляторы устраивают с мешалками на вертикальной или горизонтальной оси. В первом случае их обычно оборудуют моторами с переменной скоростью вращения, во втором — один двигатель обслуживает несколько мешалок. Мешалки распола­гают в начале коридора отстойники в два ряда и более и разделяют перегородками для циркуляции воды. Флокуляторы вы­полняют различной формы в плане: квадратными, круглыми и прямоугольными. Оптимально применение пропеллерных меша­лок, создающих аксиальные потоки, что ослабляет процесс раз­рушения образовавшихся хлопьев.

Число цилиндриче­ских секций камеры следует принимать не менее трех с зигзаго­образной траекторией движения воды, структура градиента ско­рости должна быть убывающей по ходу воды от 100 до 25... 50 с^-1 в последней секции, мешалки целесообразно размещать на вертикальной оси. Преимуществами флокуляторов по сравнению с камерами гидравлического типа являются небольшие потери напора, кон­структивная простота, оптимизация процесса хлопьеобразования адекватно качеству обрабатываемой воды.

К числу недостатков флокуляторов следует отнести дополни­тельный расход электроэнергии, наличие в воде деталей, к ма­териалам на изготовление которых предъявляются высокие тре­бования, что удорожает сооружение в целом.

Методика расчета флокуляторов аналогичная принятой для перегородчатых камер хлопьеобразования.

Аэрофлокуляторы

Хорошее хлопьеобразование достигается барботированием обрабатываемой воды сжатым воздухом. При этом одновремен­но с хлопьеобразованием происходит насыщение воды кислоро­дом воздуха и удаление оксида углерода.

Равномерное распределение воздуха в массе обрабатываемой воды достигается либо системой из пористых или перфориро­ванных труб (рис. 6 5), либо ложным дном из пористых плит. Глубина слоя воды принимается в пределах 2,5—4,5 м, интен­сивность подачи воздуха варьируется в пределах 0,05— 0,06 л/(с*м2), давление воздуха в подающем трубопроводе должна быть порядка 5 МПа.

Воздухораспределительные трубы, располагаемые поперек камеры с шагом 0,2—0,3 м, на расстоянии 1,0 м от дна, имеют по нижней образующей отверстия диаметром 2 мм при шаге 0,125—0,15 м. Преимущества аэрофлокуляторов заключаются в гибкости регулирования процесса хлопьеобразования адекватно качеству обрабатываемой воды, низкой стоймости и простоте устройства. К числу недостатков следует от­нести дополнительный расход электроэнергии на компрессию воздуха.

Расчет КХО:

Вихревые КХО:

Определяется расход воды на одну вихревую камеру хлопьеобразования:

где N_см – количество вихревых камер хлопьеобразования

Площадь верхней зоны:

;

где v_в = 0,004-0,005 м/с.

Размер стороны B_в

Размер стороны входной нижней части корпуса:

где d₁ - внутренний диаметр подающего трубопровода

δ – толщина стенки подводящего трубопровода

Площадь входящей части:

Высота диффузора вихревой камеры хлопьеобразования:

;

где α = 50-70⁰.

Объем диффузора:

Рабочий объем вихревой камеры хлопьеобразования:

;

где τ = 6 минут – время пребывания воды в вихревой камере хлопьеобразования.

Объем верхней части вихревой камеры хлопьеобразования:

Высота верхней части:

Необходимо, чтобы h_в было менее 1,5метров

Полная высота вихревой камеры хлопьеобразования:

Далее расчет лотков, труб, отверстий для отвода воды из КХО.

Поиск по сайту: