Известкование.

Известкование водой — это обработка воды известью было известно давно и ранее применялось для умягчения воды при подпитке котлов низкого давления, однако в связи с повышением параметров пара и широким применением ионного обмена оно стало применяться для улучшения работы ионно обменной части ВПУ. В настоящее время основное назначение известкования — это снижение бикарбонатной щёлочности воды. Одновременно с этим уменьшается солесодержание, жёсткость, концентрация ГДП, соединения железа и кремниевой кислоты. Повышение pH воды с целью снижения бикарбонатной щёлочности производится гашёной известью, которая подаётся в воду в виде суспензии (известкового молока). Известь, введенная в воду, диссоциирует, в результате чего в растворе повышается концентрация ионов Сa²⁺и OH^-это приводит к связыванию ионов водорода в малодиссоциируемые молекулы воды. Таким образом, pH возрастает, что вызывает смещение углекислотного равновесия в сторону образования ионов CO^2-,в которую переходят все формы угольной кислоты. Увеличение концентрации CO^2-вызывает образование труднорастворимого карбоната кальция. Концентрация ионов Ca²⁺определяется суммой первоначально содержащихся в воде ионов и введённых с известью эквивалентно ионам гидроксила которая расходуется на связывание свободного CO_2, разложение бикарбонат ионов  и на гидролиз коагулянта.

Состав примесей воды имеет определяющее значение при необходимости применения процесса известкования. Известкование применяется при больших значениях щёлочности воды при значениях больших 2 мг-экв/кг и малой разностью между общей жёсткостью и щёлочностью.

доза извести при этом определяется из уравнения:

где Ии — избыток извести (принимают 0,05—0,3 мг-экв/л).

звесткование проводится в осветлителе, куда подают подогретую воду и реагенты - известь, коагулянт и при необходимости флокулянт (рис.1). Примеси удаляются из воды в составе осадка, который выводят из осветлителя в дренаж с продувочной водой. Известкованную воду окончательно осветляют в механических фильтрах и направляют на дальнейшую ионитовую обработку или к месту потребления.            

Рис.1. Схема процесса известкования воды

Рис.1. Схема процесса известкования воды:

1 - исходная вода; 2 - подогреватель; 3 - осветлитель: 4 - известковое молоко; 5 - раствор коагулянта; 6 - раствор флокулянта; 7 - в дренаж; 8 - известкованная вода; 9 - промежуточный бак; 10 - перекачивающий насос; 11 - механический фильтр; 12 - осветленная вода; 13 - греющий пар; 14 - конденсат греющего пара

Осветлители

     

     

Устройство и принцип работы осветлителя.

Рис. 5.1. Конструкция осветительного фильтра.

Принцип работы аппарата:

Исходная вода, подогретая до t =30-35 ^oC, подается через трубопровод 1 в воздухоотделитель 2. Далее по спускной трубе 3 через тангенциальный ввод 4 с регулятором 5 в нижнюю часть аппарата, где осуществляется ее смешение с реагентами. Тангенциальный ввод обеспечивает вращательное движение воды и, как следствие, более эффективное смешение. Известковое молоко, раствор коагулянта и флокулянта (ПАА), поступает по трубопроводам (радиально направленным 6, 7 и 8 соответственно), расположенным выше ввода исходной воды в смеситель. Предусматривается также подвод коагулянта 7.

Химическое взаимодействие завершается в нижней части осветителя 9. Процесс образования в воде хлопьев, их агрегация и задерживание протекают в восходящем потоке воды. Приданное тангенциальным вводом вращательное движение воды гасится вертикальной 10 и горизонтальной 11 перегородками с отверстиями d = 100 - 150 мм.

Верхняя граница взвешенного шлама, образующего в осветлителе контактную зону 12 находится на уровне кромки шлакоприемных окон 13, шламоуплотнителя 14, из-за снижения скорости восходящего потока воды и за счет отбора через окна 13 части воды (отсечки) в шламоуплотнитель. В осветителях производительностью 60 - 250 м³/час шламоприемные окна могут быть прорезаны непосредственно в корпусе шламоуплотнителя 14.

Из контактной зоны 12 вода подается в зону осветления 15, распределительную решетку 16, в кольцевой желоб 17 с отверстиями 18. Затем вода поступает в приемное устройство 19, где смешивается с осветленной в шламоуплотнителе 14 водой, поступающей через сборный коллектор 20 и трубопровод 21, с вентилем 22, вынесенным за обечайку.

Из распределительного устройства 19 осветленная вода через трубопровод 23 отводится в емкость или на дальнейшую очистку.

Шлам оседает в нижней части уплотнителя 14 и отводится через трубопровод 23 при периодической “продувке”, осуществляемой по трубопроводу 27.

Для сбора песка и крупного шлама предусмотрен грязевик 25 и трубопровод 26.

Осветители и баки для известкованной воды устанавливаются, как правило, вне основного здания в специальных шатрах - отапливаемых помещениях с освещением и естественной вентиляцией (помещение должно отапливаться при производительности осветлителя до 60 м³/час).

По  принципу  отстаивания  работают  осветлители  со  слоем взвешенного осадка. Они применяются при повышенном содержании в сточных  водах  труднооседающих  веществ.  В  результате  совмещения процессов осаждения, хлопьеобразования и фильтрации сточной воды через слой взвешенного осадка эффективность очистки достигает 70 %.

 

 

Осветлитель со слоем  взвешенного осадка 1 - осветлитель; 2 - водосборный желоб;3 - осадкоуплотнитель

Имеются конструкции осветлителей как с предварительной коагуляцией и агрегацией вод, так и без них, с совмещением этих процессов в одном  аппарате. Воду, обработанную коагулянтами, подают в нижнюю часть осветлителя. Равномерно распределяясь по его площади, она поднимается вверх до тех пор, пока скорость  выпадения  частиц  не  станет равной скорости восходящего потока (сечение I-I). При этом образуется  слой  взвешенного осадка,  через  который  фильтруется осветляемая вода. Происходит прилипание частиц взвесей к хлопьям коагулянта, за счет чего увеличивается  объем  взвешенного слоя. Для поддержания постоянной  высоты  слоя  осуществляется  непрерывный  принудительный  отсос  избыточного осадка  в  осадкоуплотнитель. Осветленная  вода  поступает  в желоб,  откуда  направляется  на дальнейшую очистку.

Образование и уплотнение осадка осуществляется в условиях непрерывного поступления взвесей. При этом происходит: 1) стесненное осаждение частиц с образованием из них сплошной пространственной структуры, уменьшением ее объема из-за сжатия пустот между частицами; 2) уплотнение  хлопьевидных  частиц  осадка  с  удалением  воды, заключенной в ячейках хлопьев; 3) сжатие хлопьев. Последний процесс наиболее  медленный  и  поэтому  лимитирует  уплотнение  осадка  в  целом.

Конструкции  осветлителей  весьма  разнообразны  и  отличаются: 1) по форме рабочей камеры (круглая или прямоугольная); 2) наличию или  отсутствию  дырчатого  днища  под  слоем  взвешенного  осадка; 3) способу  удаления  избыточного  осадка (естественный  и  принудительный); 4) конструкции и месту расположения осадкоуплотнителей (встроенные,  выносные).  Наиболее  проста  конструкция  осветлителя коридорного  типа  с  вертикальным  осадкоуплотнителем  и  принудительным  отсосом  осадка (рис.12.16).

осветлитель

коридорного типа

1 - камера осветления; 2 - осадкоуплотнитель; 3 - поступление  воды; 4 - сборные  желоба  осветленной  воды; 5 - сбор осветленной воды; 6 – осадкоотводящие окна; 7 - отвод уплотненного осадка

 Он  представляет  собой  прямоугольный железобетонный резервуар, разделенный вертикальными перегородками на три коридора - две камеры осветления и осадкоуплотнитель.  Сечение,  в  котором  скорость  восходящего  потока  становится равной 2 мм/с,  условно  определяет  нижнюю  границу  взвешенного слоя. Нижняя кромка осадкоотводящих окон дает верхнюю расчетную границу взвешенного слоя.

В отечественной практике применяется осветлитель с естественной аэрацией (или отстойник-осветлитель), представляющий собой вертикальный  отстойник  с  внутренней  камерой  флокуляции

Отстойник-осветлитель 1 - камера  флокуляции; 2 - отстойная зона; 3 - сбор осветленной воды; 4 - центральная труба; 5 - лоток для отвода плавающих веществ; 6 - трубопровод  для удаления осадка

В камере флокуляции происходит эжекция воздуха, частичное окисление  органических  веществ,  хлопьеобразование  и  сорбция  загрязнений.  В  отстойной  зоне  вода  проходит  через  слой  взвешенного осадка, где задерживаются мелкодисперсные примеси. Объем камеры флокуляции должен обеспечить 20-минутное пребывание в ней воды.

Билет 8

Источники водоснабжения характеризуются различным содержанием в воде взвешенных частиц, т. е. имеют разную мутность. В спязи с этим продолжительность отстаивания воды будет различной.

Осветляемая вода может двигаться в отстойнике в горизонтальном, вертикальном или радиальном направлении. В зависимости от направления потока различают отстойники горизонтальные, вертикальные и радиальные.

Горизонтальные отстойникиприменяют на очистных станциях производительностью более 30 000 м³/сут.

 Рис. 11.49.   Горизонтальный   отстойник

В горизонтальном отстойнике (рис. 11.49), представляющем собой прямоугольный резервуар, вода поступает с торца и движется вдоль длинной стороны резервуара.

Относительно равномерное движение воды по всему поперечному сечению отстойника достигается устройством дырчатых перегородок, водосливов, распределительных и сборных желобов.

Для равномерного отвода воды из отстойника на расстоянии 1—  2 м перед задней торцовой стенкой устанавливают дырчатую перегородку. Нижнюю часть перегородки на 0,3—0,5 м выше зоны накопления и уплотнения осадка делают сплошной (без отверстий).

Глубина зоны осаждения принимается равной 2,5—3,5 м, а ширина секции отстойника — не более 6 м.

Днище горизонтальных отстойников имеет уклон к приямку для осадка, расположенному в начале отстойника. Осадок, накапливающийся в отстойнике, периодически удаляют механизированным или гидравлическим способом.

При горизонтальных отстойниках следует предусматривать камеры хлопьеобразования перегородчатого или вертикального типа со слоем взвешенного осадка или без него.

В последние годы находят распространение горизонтальные отстойники с рассредоточенным по площади сбором воды через затопленные отверстия.

Вертикальные отстойники, устраиваемые на малых очистных станциях производительностью до 3000 м³/сут, представляют собой круглый или квадратный в плане резервуар с коническим или пирамидальным днищем с углом наклона стенок 50—70°. Вода поступает по трубопроводу в центральную трубу, опускается в нижнюю часть отстойника, затем поднимается в его рабочей части и переливается через водослив в круговой лоток. Иногда вместо центральной трубы устраивают камеру хлопьеобразования водоворотного типа (рис. 11.50). В эту камеру вода поступает через сопла, из которых она выходит по касательной, создавая вращательное движение в камере. В нижней части камеры устанавливают решетки из щитов для гашения вращательного движения воды.

Рис.  II.50.   Вертикальный   отстойник

 

Осветление происходит при условии, что скорость восходящего потока воды меньше скорости осаждения взвешенных частиц. Тогда эти частицы выпадают на дно. Осадок периодически удаляется самотеком по иловой трубе без прекращения работы отстойника.

Скорость восходящего потока воды vпринимают в пределах 0,5— 0,75 мм/с. Диаметр отстойника не должен превышать 10 м, а отношение диаметра вертикального остойника к высоте зоны осаждения должно быть не больше 1,5. Если диаметр отстойника превышает 4 м, то кроме кругового лотка устраивают радиальные желоба.

Число отстойников на очистной станции должно быть не менее Двух.

Площадь поперечного сечения вертикального отстойника слагается из площади зоны осаждения и площади камеры хлопьеобразования.

Площадь камеры хлопьеобразования определяется из расчета пребывания воды в ней в течение 15—20 мин. Высота камеры назначается в пределах 3,5—4,5 м.

Радиальные отстойники применяют преимущественно в промышленных системах водоснабжения на очистных станциях большой производительности при высоком содержании в воде взвешенных частиц. В этих отстойниках вода подается в центр, а затем движется в радиальном направлении и сливается в периферийный сборный желоб, из которого отводится по трубе. Как и в  отстойниках других типов осветление  здесь происходит   вследствие создания малых скоростей движения, при которых взвешенные  частицы выпадают на дно.

Радиальные отстойники имеют диаметр 20—60 м, глубину 3— 5 м в центре и 1,5—3 м на периферии.

Преимущество этих отстойников состоит в том, что их конструкция позволяет осуществлять постоянное удаление осадка механизированным способом без прекращения работы отстойников.

Радиальный отстойник (рис. III.32) представляет собой круглый в плане резервуар малой глубины, в котором поток движется от центра к периферии. Сточные воды поступают в отстойник по центральной трубе, а осветленные отводятся по кольцевому лотку. Осадок сгребается к центру отстойника скребками, подвешенными к ферме. В центре отстойника устраивается приямок для сбора осадка. Удаление осадка осуществляется с помощью насосов.

Рис. 111.32. Радиальный отстойник   .

/—илоскреб;  2— распределительная  чаша;   3—подводящий  трубопровод;4— трубопровод сырого   осадка;5— жиросборник;6 —насосная    станция;    7—отводящий  трубопровод

Радиальные отстойники применяют для очистных станций 'Производительностью более,20 000 м³/сут .

Продолжительность отстаивания зависит от способа биологической и принимается такой же, как и для горизонтальных отстойников.

Билет 9

Фильтрование воды на механических фильтрах имеет два основных вида: пленочное и объемное, протекающих одновременно.

При пленочном фильтровании на поверхности зернистого фильтрующего материала задерживаются в начале фильтроцикла частицы взвеси, размер которых превышает размер пор между зернами, а затем по мере их накопления и забивания пор создается фильтрующая пленка из частиц взвеси, задерживающая уже большую часть взвеси из воды. Пленочное фильтрование осуществляется на мелкозернистой части загрузки (диаметр зерен 0,5-0,7мм).

При объемном фильтровании взвешенные в воде частицы, проходя через зернистую загрузку, задерживаются в щелях между зернами, прилипают к ним в местах с наименьшей скоростью фильтруемой воды. В случае применения мелкозернистого материала из-за пленочного фильтрования уменьшается грязеемкость фильтра, быстрее растет прирост потери напора, однако, высота слоя загрузки может быть 0,8-0,9м. При крупности зерен 1-2мм и выше за счет объемного фильтрования грязеемкость загрузки увеличивается, прирост потери напора меньше, но высота слоя загрузки должна быть 1-1,2м и выше.