Лучшие мастера
Москва, Москва
Москва, Москва
Москва, Москва
Москва, Москва
Москва, Москва
Документ "Пособие к СНиП 2.04.02-84 по проектированию сооружений для очистки и подготовки воды"
|
П р и м е ч а н и е. При обработке цветных вод расход воздуха нужно принимать, %, при цветности воды, град: до 40 .......................... 10 св. 40 до 60 ................ 15 ² 60 ² 80 ................ 20 2.7. Аэрирование воды допускается осуществлять в открытых смесителях гидравлического типа (вихревых и перегородчатых), дополнительных сооружений не требуется. 2.8. Метод обработки воды с аэрированием требует строгой последовательности ввода коагулянта и сжатого воздуха. Введение диспергиро-ванного воздуха в период гидролиза коагулянта и образования микрохлопьев обеспечивает наибольший эффект аэрирования. 2.9. Интервал между вводом коагулянта и воздуха следует принимать 10-20 с - время, необходимое для смешения коагулянта с водой и начала его гидролиза. Верхний предел относится к тем случаям, когда процесс смешения замедляется вследствие низкой температуры воды. Оптимальный интервал определяется пробной обработкой воды. 2.10. Раствор коагулянта следует вводить в подающий трубопровод или при входе воды в смеситель, а диспергированный воздух - непосредственно в смеситель. Время аэрирования равно времени пребывания воды в смесителе. 2.11. Необходимость предварительного хлорирования или подщелачивания, а также применения других реагентов и последовательность их ввода устанавливаются при пробной обработке речной воды. 2.12. Аэраторы в смесителях располагают на глубине не менее 3 м от поверхности воды. Во избежание подсоса воздуха в трубопровод, отводящий воду из смесителя, водосборные лотки должны работать с подтоплением (открытый перелив исключается); над трубопроводом необходимо предусматривать отражательный щит. Наилучшим вариантом является применение водосборных лотков с затопленными окнами. Устройство самостоятельного воздухоотделителя после смесителя-аэратора не требуется. 2.13. Распределение воздуха в смесителях может быть осуществлено с помощью фильтросных устройств или перфорированных труб. Фильтросы позволяют получить более мелкое дробление пузырьков, при котором расход воздуха для аэрации воды снижается. Однако сопротивление фильтросов значительно выше, и они быстро загрязняются, что влечет за собой частую промывку их и перерасход электроэнергии, поэтому в Пособии рассматриваются только аэраторы из перфорированных труб. 2.14. Для подачи воздуха в трубчатые аэраторы могут быть использованы воздуходувные агрегаты, применяемые на водоочистных станциях для приготовления раствора коагулянта и других нужд реагентного хозяйства. Подающий трубопровод следует присоединять к аэратору сверху и оборудовать расходомером. 2.15. Схема трубчатого аэратора зависит от конструкции смесителя и условий его эксплуатации. Для обеспечения равномерности распределения воздуха дырчатые трубы аэратора нужно располагать строго горизонтально. На черт. 8 приведены различные схемы трубчатых аэраторов в вихревых и перегородчатых смесителях. На схеме а представлен кольцевой трубчатый аэратор, который следует применять для смесителей вихревого типа. При больших размерах сечения смесителя (в плане) целесообразно кольцевую трубу дополнить радиальными трубами, как показано на схеме б. Схемы в и г применяют при устройстве аэраторов в перегородчатых смесителях. Аэратор в перегородчатых смесителях надлежит выполнять в виде коллектора с ответвлениями. Расстояние между ответвлениями следует принимать не более 0,7-1 м. Черт. 8. Трубчатые аэраторыа, б - при смесителях вихревого типа; в, г - при смесителях перегородчатого типа; 1 - корпус смесителя; 2 - дырчатые ответвления для распределения воздуха; 3 - магистраль (коллектор) для подачи воздуха; 4 - подача коагулянта; 5 - подача воды2.16. Аэраторы в перегородчатых смесителях следует располагать на подставках высотой 0,1-0,15 м от дна, а в вихревых смесителях - в конической его части на высоте 1,5-2 м над входным отверстием. Наименьшая высота расположения аэратора в вихревых смесителях принимается при наклоне стенок нижней части, равном 45°. Отверстия в трубах аэратора просверливают диаметром 3-4 мм по одной или двум образующим с постоянным шагом. Все отверстия должны быть направлены вниз по вертикальной оси или под углом 45о к ней. Для предотвращения слипания пузырьков минимальное расстояние между отверстиями (в осях) должно быть не менее 10 диаметров распределительной трубы. 2.17. Расчетные скорости движения воздуха, м/с, следует принимать: на магистральном воздухопроводе ............. 10-12 в начале дырчатых ответвлений ................. 8-10 на выходе из отверстий ............................... 20-30 Заданные скорости обеспечивают работу всех отверстий аэратора в струйно-барботажном режиме и достаточно эффективную работу аэратора. Неравномерность распределения воздуха по всей поверхности смесителя не превышает 15-20 %. 2.18. Для обеспечения эффективности аэрирования интенсивность аэрации следует принимать равной 70—80 м3 (м2-ч). 2.19. В перегородчатых смесителях площадь сечения коллектора в аэраторе принимают в 3 раза более площади распределительных дырчатых труб. 2.20. Аэраторы можно изготавливать из металлических и неметаллических труб. В качестве металлических труб могут быть использованы обычные стальные трубы (Ст3) при ограниченном периоде (не более 2-3 мес) коагулирования речных вод. При большем периоде коагулирования целесообразно применять коррозионно-стойкие трубы (полиэтиленовые) . 2.21. Расчет подводящих воздухопроводов следует производить в соответствии с указаниями «Справочника проектировщика. Канализация населенных мест и промышленных предприятий» (М., Стройиздат, 1981). МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ ДОЗЫ
|
Характеристика |
Значение bo / Но |
|||
тонкослойного элемента |
1,0-2,5 |
2,5-5,0 |
5,0-10 |
> 10 |
Значение j |
1,25 |
1,15 |
1,05 |
1,0 |
4.17. Значение Кст рекомендуется принимать в среднем 0,7—0,8 (бóльшие значения — для более мутных вод, меньшие - для маломутных цветных вод).
4.18. Значение произведения b Каr следует принимать равным 1,15-1,3 (бóльшие значения - для тонкослойного осветлителя, меньшие - для тонкослойного вертикального отстойника).
4.19. Значение коэффициента формы Кф зависит от фактической формы и конфигурации тонкослойных элементов (ячеек) в поперечном сечении: для сечения прямоугольной формы - 1,0; круглой - 0,785; треугольной - 0,5; шестиугольной - 0,65-0,75; при использовании труб и межтрубного пространства - 0,5.
4.20. Величину Ко.и для предварительных расчетов рекомендуется принимать равной 0,6-0,75.
4.21. Значение коэффициента Кк следует определять по фактическим данным с учетом толщины материала для тонкослойных элементов. Предварительно рекомендуется принимать его равным 0,70-0,95 (бóльшие значения - для тонких пленочных материалов) .
4.22. Удельные нагрузки на тонкослойные сооружения, отнесенные к площади, занятой тонкослойными элементами, и с учетом показателей качества воды могут быть приняты по СНиП 2.04.02-84.
4.23. Полученные по расчету размеры тонкослойных элементов и тонкослойных сооружений в целом, а также значения удельных нагрузок надлежит проверить и скорректировать с учетом обеспечения минимального времени между выпусками осадка 6—8 ч. При этом высоту защитной зоны для вертикального отстойника следует принять равной 1,5 м, для горизонтального — 1 м.
4.24. Высоту зоны сбора осветленной воды рекомендуется принимать не менее 0,4—0,5 м.
4.25. В тонкослойных осветлителях для предотвращения образования зон повышенной концентрации взвеси нижнюю кромку тонкослойных блоков необходимо располагать непосредственно над верхней отметкой осадкоприемных окон.
Примеры расчета тонкослойных элементов сооружений
Пример 1. Расчет вертикального тонкослойного отстойника.
Качество исходной воды: цветность - 100 град; содержание взвеси - 50 мг/л; доза коагулянта - 60 мг/л по безводному продукту; расчетная скорость осаждения взвеси — 0,3 мм/с » 1,08 м/ч.
Тонкослойные элементы прямоугольного сечения имеют размеры в плане 0,05´0,05 м (высота ´ ширина) и угол наклона 60° при значениях Кк = 0,75 Ко.и = 0,7.
По расчету объема зоны накопления осадка и периода межпродувочного цикла значение нагрузки на сооружения по условиям накопления взвеси принято не более 4 м/ч.
Длина тонкослойных элементов определяется по формулам (7)-(9):
;
;
м.
Принимаем длину тонкослойных элементов равной 0,8 м при нагрузке 4 м/ч.
Пример 2. Расчет тонкослойного осветлителя.
Качество исходной воды: цветность - 20 град; содержание взвеси -500 мг/л; доза коагулянта - 50 мг/л; расчетная скорость осаждения взвеси - 0,40 мм/с » 1,44 м/ч.
Тонкослойные элементы такие же, как в примере 1 (за исключением угла наклона, равного 55°).
Значения конструктивного коэффициента и коэффициента объемного использования принимаются соответственно Кк = 0,7 и Ко.и = 0,6.
С учетом реконструкции существующих осветлителей и их фактических размеров установлено, что нагрузка на сооружения не может быть более 6 м/ч, а высота тонкослойных элементов — 1,2 м.
Используем формулы (6)-(9):
м/ч ;
м ;
;
Принимаем удельную нагрузку равной 6 м/ч и длину тонкослойных элементов 1,0 м.
5. НАПОРНАЯ ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА СМЫВА
ОСАДКА В ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ОТСТОЙНИКАХ
НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
5.1. Система предназначена для удаления осадка из горизонтальных отстойников открытого и закрытого типов после отключения отстойников с помощью напорных струй воды без применения ручного труда.
5.2. Гидросмыв наиболее целесообразно применять при наличии малоподвижных осадков, образующихся в условиях очистки мутных вод и характеризующихся содержанием взвеси не более 1500 мг/л.
5.3. Высота слоя осадка в отстойнике должна быть не более 1-1,5 м.
УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ СИСТЕМЫ
5.4. Система (черт. 17) включает в себя устройства для подачи воды и отвода размытого осадка.
Подача воды производится с помощью насоса, коллекторов, разводящих труб и специальных насадок. Отвод воды с осадком осуществляется с помощью лотков, устроенных в днище отстойника, и далее по трубам в приемный резервуар сооружений по обработке промывных вод и осадков.
Черт. 17. Система гидравлического смыва осадка
в
горизонтальных отстойниках
1 - насос для подачи воды; 2 - подводящие трубы; 3 - коллектор; 4 - разводящие трубы; 5 - патрубки с насадками; 6 - лотки
5.5. Для смыва осадка надлежит использовать сырую воду или воду из верхней части отстойника, сбрасываемую перед его очисткой в специальный запасной резервуар.
5.6. Управление системой осуществляют с помощью задвижек, установленных на напорном и всасывающем трубопроводах насоса.
Перед пуском системы в работу закрывают задвижку на трубопроводе, подающем обрабатываемую воду в отстойник, открывают задвижку на канализационном трубопроводе и производят опорожнение отстойника примерно на 2/3 его высоты. Затем открывают задвижку на напорном трубопроводе, подающем воду в систему удаления осадка, и включают насос. При этом осадок, накопившийся в отстойнике, взмучивается, происходят его смыв и удаление одновременно с опорожнением отстойника.
Выключение системы производят через 3-5 мин после полного опорожнения отстойника. Ориентировочно время удаления осадка составляет 30-40 мин.
5.7. Коллектор напорной системы следует размещать при длине отстойника, м:
40—45 - в начале разводящих труб;
60 - в средней его части с симметричным (по отношению к коллектору) расположением разводящих труб;
90 - в средней части отстойника надлежит устраивать два коллектора, при этом отстойник делится на две симметричные секции и в каждый коллектор подается вода от насоса по отдельной трубе.
5.8. Разводящие трубы следует укладывать по дну отстойника. При ширине отстойника до 4,5 м необходимы две нитки труб, прокладываемых вдоль стен отстойника. Лоток для сбора осадка и промывной воды размещают в этом случае по оси отстойника.
При ширине отстойника, равной 6 м, устанавливают три ряда разводящих труб, один из которых размещают по оси отстойника (в этом случае в отстойнике устраивают два отводящих лотка посредине между разводящими трубами).
5.9. Разводящие стальные трубы следует выполнять с переменным (телескопическим) сечением, что увеличивает равномерность распределения воды и позволяет снизить расход металла. Переход с одного диаметра труб на другой надлежит предусматривать посредине длины участка. Для предотвращения заиления пространство под трубами заливают бетоном (марки не ниже 200) и устраивают откосы.
5.10. На каждой разводящей трубе (на трубах, лежащих у стен, — с одной стороны, на центральных — с обеих сторон) вваривают стальные патрубки диаметром 32 мм под углом 45° к оси отстойника по ходу движения осадка при смыве. Патрубки имеют резьбу, на которую наворачивают соединительные части (типа футорки). В соединительные части ввинчивают и закрепляют (с помощью контргаек) бронзовые насадки длиной 50—60 мм, наружным диаметром 16—18 мм и внутренним — 10 мм. Входные и выходные кромки насадки скругляют.
Расстояния между патрубками с насадками — 1м, а на последней четверти длины труб — 1,5 м.
5.11. Насадки на разводящих трубах, находящихся у противоположных стен отстойника и в центре, должны быть расположены в шахматном порядке, чтобы факелы соседних и противоположных струй сливались и частично пересекались. На трубах в конце отстойника наваривают стальные заглушки.
РАСЧЕТ СИСТЕМЫ СМЫВА ОСАДКА
5.12. Расчет системы смыва осадка производят, исходя из получения в расчетном сечении отстойника размывающей скорости струи nс = 0,5—0,8 м/с (в зависимости от плотности и прочности осадка).
5.13. Скорость осевой компактной струи nс, м/с, в пределах основного потока для затопленной симметричной струи определяют, исходя из соотношения
, (10)
где s - экспериментальная константа, равная 0,075;
l - расстояние от насадки до расчетного сечения (в данном случае - до приемной канализационной трубы или лотка), м;
ro - радиус отверстия насадки, м;
no - начальная скорость струи на выходе из насадки, м/с.
Внутренний радиус насадки ro принимается равным 0,005 м; расстояния от насадки до расчетного сечения l, м, равны:
для отстойников шириной 4,5 м - 2,25
« « 6,0 м - 1,50
Тогда из формулы (10) начальная скорость на выходе из насадки будет: при l = 2,25 м no = 35,5 nc м/с; при l = 1,50 м no = 23,7 nc м/с.
5.14. Расход qн, м3/с, через насадку определяется по формуле
qн = w nо , (11)
где w - площадь сечения отверстия насадки, м2.
Для принятого диаметра насадки 10 мм получим w = 78,5 × 10-6 м2, тогда qн = 78,5 × 10-6nо, м3/с.
5.15. Напор hн, м, необходимый для получения начальной скорости, определяется по формуле
, (12)
где m - коэффициент расхода, принимаемый равным 0,59—0,64;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
hr - рабочая высота столба воды в отстойнике при промывке, м.
5.16. Расчетные расходы воды для каждого участка разводящих труб определяют в зависимости от числа насадок на нем и расхода воды, проходящего через одну насадку.
5.17. Диаметр труб и скорость движения воды в них определяют по вычисленным значениям расходов. При этом скорость движения воды в трубах не должна превышать 1,5 м/с.
Проверку расчетных и конструктивно принятых параметров следует производить по формуле
, (13)
где Lкр - критическая длина дырчатой трубы, при которой потеря напора полностью компенсируется восстановлением скоростного напора, м;
l - коэффициент сопротивления трению по длине, равный для стальных труб 0,03—0,02;
d - диаметр дырчатой трубы, м;
n - число отверстий (насадок).
Для упрощения расчетов критическую длину дырчатой трубы Lкр по формуле (13) допускается определять для суженной ее части.
5.18. Диаметры коллекторов и подводящей трубы следует определять исходя из приходящихся на них расходов воды и скорости ее движения, принимаемой 0,8—1,2 м/с.
Напор промывного насоса h, м, надлежит определять по формуле
h = hн + 1,1 hl , (14)
где hн - напор у насадки, определяемый по формуле ( 12),
hl - сумма потерь напора на отдельных участках труб, м.
|
8.17. Плиты и опоры дренажа проверяют на прочность двумя расчетными нагрузками: 1) равномерно распределенной сверху, образующейся от веса мокрой загрузки (фильтр водой не заполнен); 2) равномерно распределенной снизу, образующейся во время промывки. Нагрузка сверху G, МПа, определяется по формуле G = 0,01 Ho [rз (1 - mо) + mо] . (26) Нагрузка снизу определяется перепадом давлений до и после дренажных плит при промывке. Расчет несущей способности железобетонных плит и опор производится по действующим строительным нормам и правилам. Несущая способность полимербетонных плит от нагрузки сверху проверяется по формуле , (27) где Rp.н — нормативная прочность полимербетона на растяжение при изгибе, определяемая по результатам испытаний плит или по паспортным данным, МПа; b — ширина опорных стенок, см; H2 — толщина полимербетонной плиты, см; Кп — коэффициент перегрузки (Кп = 1,1); Кб — коэффициент безопасности (Кб = 1,4); Кв — коэффициент возможного снижения прочности полимербетона во времени (Кв = 1,5— 2,0); Ку — коэффициент условий работы (Ку = 0,8). 8.18. Отражатели (круглые или прямоугольные) должны иметь размер, примерно равный диаметру патрубка. Отражатели устанавливают на расстоянии 1-2 диаметров патрубка от его выходного сечения. 8.19. При водовоздушной промывке фильтров в нижней части воздухораспределительных труб следует располагать отверстия диаметром 3-5 мм, размещенные в два ряда в шахматном порядке под углом 45о к вертикали. Расстояния между отверстиями принимаются равными 100-200 мм. Скорость выхода воздуха из отверстий принимается равной 40-50 м/с. Диаметры воздухораспределительных и подводящих труб определяются в соответствии со СНиП 2.04.02-84. Напор на выходе воздуха из отверстий hо, м, рассчитывается по формуле ho = Hв + 4hпл + hз , (28) где Нв — высота слоя воды над отверстиями при промывке, м; hпл — потери напора в плитах при промывке водой с расчетной интенсивностью, м; hз — потеря напора в загрузке, м, определяемая по формуле (23). 8.20. Сборный канал фильтра должен быть снабжен стояками для выпуска воздуха. 8.21. Опорожнение фильтра следует предусматривать через сборный канал и спускную трубу диаметром 100-200 мм. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПОЛИМЕРБЕТОННОГО ДРЕНАЖА8.22. Дренажные плиты следует изготавливать на заводе железобетонных изделий на специально оборудованном участке, а при небольшом объеме производства - на месте строительства. 8.23. Пористый полимербетон получают путем смешения заполнителя (гравия или щебня) и эпоксидной диановой смолы с отвердителем. В качестве заполнителя применяют гранитный щебень или гравий по ГОСТ 8267-82, ГОСТ 8268-82 и ГОСТ 10260-82; крупность заполнителя принимают от 3 до 10 мм при эквивалентном диаметре от 4 до 7 мм. При этом масса зерен менее 3 мм и свыше 10 мм не должна превышать 5 %, содержание зерен слабых пород должно быть не более 10 %, пластинчатой и угловатой форм - 15 %, пылевидных, глинистых и илистых частиц - 1—2 %. Перед изготовлением полимербетона заполнитель должен быть отмыт от загрязнений и высушен. Температура заполнителя при изготовлении должна быть не ниже 18 °С, рекомендуемый диапазон температур — 30-50 °С. 8.24. В качестве связующего следует применять эпоксидную смолу ЭД-20 или ЭД-16 по ГОСТ 10587-84 с отвердителем полиэтиленполиамином по ТУ 6-02-594-80. Отношение по массе между смолой и отвердителем должно быть 1:10, отношение массы заполнителя и связующего должно быть 15:1 — 20:1. Уточненный расход связующего определяется опытными замесами. Погрешность дозирования компонентов должна быть не более 3 %. 8.25. Полимербетонную смесь приготавливают в мешалке до однородной консистенции. При небольшом объеме работ допускается ручное перемешивание. 8.26. Для изготовления полимербетонных плит применяют металлические разъемные формы (на одну или несколько плит), обеспечивающие заданные размеры плит со скосами в торцах под углом 45-60° (см. черт 26, узел А). Уплотнение полимербетона производят на виброплощадках при стандартной частоте и амплитуде или с помощью поверхностных вибраторов. При небольшом объеме работ допускается трамбование полимербетона вручную. 8.27. Железобетонные дырчатые плиты изготовляют на заводе, на специально оборудованном участке, а при небольшом объеме - на месте монтажа. 8.28. Боковые грани железобетонных плит следует делать наклонными, размеры плит поверху должны быть на 10-15 мм менее размеров понизу. 8.29. Состав бетона и технология изготовления дырчатых железобетонных плит должны обеспечивать его проектную несущую способность (в том числе и трещиностойкость). 8.30. Размеры плит должны соответствовать проектным, допустимые отклонения: по длине и ширине ±5 мм, по диаметрам отверстий ±1-2 мм. Не допускаются раковины диаметром свыше 20 мм, глубиной более 15 мм, местные наплывы высотой более 10-15 мм. На поверхности полимербетона не должно быть скоплений связующего диаметром свыше 10 мм. 8.31. При устройстве монолитной конструкции дренажа приготовленную полимербетонную смесь укладывают непосредственно в фильтр на опорные железобетонные колосники, играющие роль опалубки, разравнивают и уплотняют. При изготовлении монолитного дренажа уплотнение производят с помощью поверхностного вибратора или вручную трамбовками площадью около 1 дм2, массой 2—2,5 кг. 8.32. Суммарная продолжительность всех операций — от начала перемешивания смолы с отвердителем до окончания уплотнения полимербетона — не должна превышать 20-30 мин. МОНТАЖ ДРЕНАЖА8.33. Перед монтажом дренажных плит проверяют герметичность фильтра. 8.34. Опоры дренажных плит следует выполнять из монолитного или сборного железобетона. По периметру ячейки фильтра устраивают опорную стенку толщиной не менее 50 мм. Верхние грани опорных стенок должны быть в одной горизонтальной плоскости, допустимые отклонения ±20 мм. Перед установкой опорных стенок необходимо принять меры по обеспечению сцепления их с дном фильтра для предотвращения отрыва при промывке (анкеровка дна, промывка, проливка цементным молоком). 8.35. Монтаж полимербетонных плит на опорах осуществляют по слою цементного раствора, а в случае повышенной агрессивности к бетону — с помощью эпоксидной мастики. Монтаж дырчатых железобетонных плит производят по слою цементного раствора (на эпоксидной мастике) с помощью анкеров. 8.36. Следует применять цементный раствор состава 1:3 на цементе марки не ниже 400. Эпоксидная мастика применяется следующего состава (по мас. ч.): эпоксидная смола ЭД-20 (ЭД-16) - 10; отвердитель — полиэтиленполиамин — 1; кварцевый песок (крупностью 0,25-0,5 мм) или цемент — 20-30. 8.37. Стыки плит замоноличивают свежеприготовленным полимербетоном того же состава, что и в дренажных плитах. Уплотнение полимербетона в стыках производят поверхностным вибратором или вручную трамбовками. 8.38. Опорные железобетонные колосники в случае монолитного дренажа укладывают с зазорами 3—6 мм на вертикальные стенки по цементному раствору состава 1 : 3. Зазоры между колосниками на опорных стенках заделывают цементным раствором того же состава. Удерживающие стальные пластины приваривают к анкерам на высоте 50 мм от верха колосников до укладки полимербетона. 8.39. По периметру ячейки фильтра после укладки плит делают откос из цементного раствора шириной понизу 40—60 мм под углом 45—60°. 8.40. Твердение полимербетона в стыках должно происходить при температуре не ниже 18 °С в течение 6-7 сут. Примеры гидравлического расчета дренажа8.41. Скорый фильтр размерами в плане 6,0´4,8 м загружен среднезернистым кварцевым песком (0,7-1,6 мм) высотой слоя 1,2 м. Расчетная интенсивность промывки - 15 л/(с×м2). Сборный канал выполнен в виде трубы диаметром 0,8 м. Полимербетон изготовляется из гранитного щебня крупностью 3—10 мм с эквивалентным диаметром 5 мм. Требуется произвести расчет дренажа для двух вариантов его конструкции — с полимербетонными и дырчатыми плитами. Пример 1. Полимербетонные плиты. Расчетный расход воды при промывке Qпр = 15 × 6 × 4,8 = 432 л/с ; скорость в начале сборного канала при промывке = 0,86 м/с. Принимаем шаг опорных стенок в осях 0,33 м, тогда число патрубков на входах в каналы будет равно 18. Расход воды через каждый патрубок равен 432/18 = 24,0 л/с, скорость воды в патрубке при диаметре 125мм составит м/с. Высоту канала принимаем равной 0,35 м, толщину опорных стенок - 0,1 м. Сечение канала (в свету) тогда составляет 0,35´0,23 м, а скорость воды в начале канала — м/с. Значения рассчитанных скоростей соответствуют требованиям пп. 8.13 и 8.14. Потерю напора в патрубке hп принимаем равной 2,5 м (см. п. 8.15), тогда диаметр отверстия диафрагмы на выходе из патрубка по формуле (24) составит 8,5 см (все расчеты выполнены в см, коэффициент расхода принят равным 0,6). Пример 2. Дырчатые плиты. Дренажные плиты приняты размерами в плане 595´595 мм, с высотой железобетонной части 70 мм. Принимаем на входов поддон фильтра 10 патрубков диаметром 175 мм. Расход воды через каждый патрубок составит 43,2 л/с, а скорость - 1,62 м/с . При высоте поддона 0,35 м скорость в его начале 0,205 м/с (0,35´6,0 - сечение поддона). Потребные потери напора в плитах по формуле (22) составят 49 см (коэффициент сопротивления патрубка z принят равным 1,5). Потери напора во взвешенной загрузке при промывке по формуле (23) равны: hз = (2,65 - 1)(1 - 0,4) 1,2 = 1,19 м . По п. 8.15 потери напора в плитах при равномерной промывке должны быть не менее 0,5 × 1,19 = 59,5 см. Принимаем для дальнейшего расчета значение hпл = 59,5 см. Средний диаметр отверстий в плитах определяем по формуле (25), приняв шаг отверстий l = 10 см, показатель степени d = 1,67 и коэффициент k = 0,59 с2×см-2,33 (см.п.8.16), коэффициент n = 0,01 см2/с. 3,95 см . Принимаем диаметр отверстия в верхнем сечении dв = 3,7 см, тогда диаметр в нижнем сечении равен (см. п. 8.16): см. |
|
12.3. Дегазаторы следует располагать на открытом воздухе или в помещении. Сероводород токсичен, при концентрации смеси сероводорода с воздухом 4,3-46 % взрывоопасен, поэтому помещения дегазаторов следует оборудовать приточно-вытяжной вентиляцией с 12-кратным обменом воздуха. ХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД12.4. Химический метод очистки воды от сероводорода следует применять при содержании сероводорода до 10 мг/л. Метод основан на реагентном окислении сероводорода, коагуляции и фильтровании через скорые фильтры. 12.5. Для окисления сероводорода применяют хлор или хлорсодержащие окислители, озон, перманганат калия, а также электрохимический метод. Дозы окислителей и преобладающие продукты реакции приведены в табл. 16. Таблица 16
При определении общего расхода реагентов-окислителей для обработки воды необходимо учитывать их потребление также другими (кроме сероводорода) окисляющимися соединениями, которые находятся в воде. 12.6. Распределители и смесители реагентов с водой следует применять закрытого типа (см. разд. 1). Фильтры необходимо проектировать с водовоздушной промывкой, принимая дозу коагулянта на основании опытных определений. Ориентировочно она может быть принята 25—30 мг/л по безводному сернокислому алюминию. БИОХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД11Следует применять в экспериментальном порядке. 12.7. Метод очистки воды от сероводорода в реакторе биохимического окисления основан на использовании главным образом тионовых бактерий Thiobacillus thioparus. 12.8. В реакторе биохимического окисления исходная вода пропускается снизу вверх через затопленную зернистую загрузку и барботируется воздухом, в результате через 1—3 недели на загрузке развиваются микроорганизмы, окисляющие сероводород до серы и сульфатов. Увеличение продолжительности и интенсивности аэрации ведет к снижению в составе продуктов реакции содержания серы и увеличению концентрации сульфатов. В состав очистной установки входят (черт. 40): реактор биохимического окисления; воздуходувные агрегаты фильтрами для очистки воздуха, подаваемого в реактор биохимического окисления; бачок для приготовления раствора биогенного компонента — триполифосфата натрия; скорые фильтры. Реакторы располагают вне здания, предусматривая специальные мероприятия против замерзания, а также против загазованности колодцев и коллекторов. Черт. 40. Сооружения для удаления марганца из
воды
|
Общее содержание соединений
|
Удельная |
Удельный
расход |
До 20 |
210—70 |
2—4 |
20—50 |
70—40 |
4—7 |
П р и м е ч а н и я: 1. Рекомендуемые параметры для каждого конкретного объекта следует проверять технологическими изысканиями.
2. В табл. 17 даны параметры при температуре воды 9-10 °С. При температуре воды 6-8 °С гидравлическая нагрузка уменьшается на 50 %, при температуре свыше 15 °С - увеличивается на 50 %.
12.16. Отвод воды из реактора следует предусматривать по деревянным или пластмассовым желобам, установленным в верхней части реактора таким образом, чтобы верхняя кромка желобов располагалась строго горизонтально. Расстояние между желобами должно быть не более 2 м. Площадь одного реактора, исходя из условия равномерного распределения водя и воздуха по его площади, следует принимать не более 100 м.
12.17. Число независимо работающих отделений реактора принимают не менее четырех. Предусматривается возможность подачи всей воды и воздуха в одно отделение реактора с целью промывки загрузки.
Надлежит предусматривать возможность опорожнения реактора для осуществления ремонтных работ и профилактического осмотра.
12.18. На дне реактора устраивают две распределительные системы: одну — для распределения воды, другую — для воздуха. Распределительные системы размещают на дне резервуара под ложным дырчатым днищем, на которое укладывают гравий или щебень. Диаметр отверстий в трубах для распределения воды - 10 мм, шаг между отверстиями - 0,5 м. Расстояние между трубами для воздуха - 0,25 м, между отверстиями - 0,15 м. Отверстая в трубах для воздуха диаметром 3 мм располагают под углом 45° вверх с обеих сторон труб в шахматном порядке.
Суммарная площадь отверстий в каждом ответвлении системы подачи воды должна составлять 0,3-0,35 площади поперечного сечения трубы, суммарная площадь поперечных сечений ответвлений - 0,4-0,6 площади поперечного сечения коллектора.
В конце каждой распределительной трубы и на магистрали воздуховодов должны быть установлены стояки с задвижками или съемными заглушками для продувки воздушной распределительной системы. Воздуховоды перед пуском в эксплуатацию продувают, удаляя воздух через специальные задвижки или заглушки.
Систему для распределения воздуха необходимо располагать на одной отметке строго горизонтально. Допустимое отклонение должно быть не более ± 3 мм.
Скорость движения воды в начале дырчатой трубы — 1—1,5 м/с, воздуха — 15—20 м/с, скорость выхода воздуха из отверстий — 40—50 м/с. Магистральные воздуховоды укладывают выше уровня воды в реакторах. Необходимо обеспечивать равномерность распределения воды и воздуха (не менее 80 %).
Трубы для подачи воздуха укладывают на деревянные или пластмассовые опоры и крепят к опорам хомутами с резиновыми прокладками. Опоры крепят к днищу реактора, хомуты устанавливают через 1,0 м.
Внутреннюю поверхность реактора следует защищать антикоррозионным покрытием.
12.19. Для транспортирования воды, содержащей сероводород, предпочтительно применять трубы:
асбестоцементные напорные (ГОСТ 539—80) с асбестоцементными муфтами типа САМ;
из высокохромистых сталей марок Х25Т, Х17Т, Х21Н5Т, Х18Н10Т;
из полиэтилена высокого давления и низкой плотности ПНП (ГОСТ 18599-83).
Арматуру необходимо применять в коррозионно-стойком исполнении. Можно использовать вентили и клапаны из пластмасс (винипласта, полиэтилена), а также стальную и чугунную арматуру, футерованную пластмассой или резиной. Материал для покрытия внутренней поверхности труб и резервуаров должен предусматриваться в соответствии с «Перечнем материалов и реагентов, разрешенных Главным санитарно-эпидемиологическим управлением Минздрава СССР для применения в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения». Проходные галереи для трубопроводов и арматуры надлежит оборудовать принудительной вентиляцией с 12-кратным обменом воздуха, а также обогревом.
12.20. Раствор триполифосфата натрия дозируется перед реактором биохимического окисления с целью интенсификации в случае необходимости развития тионовых бактерий. Доза триполифосфата натрия — 0,5 мг/л (по ). С целью улучшения процесса растворения триполифосфата натрия при приготовлении рабочего раствора следует предусмотреть возможность барботирования воды воздухом в растворном баке.
Дозируют триполифосфат натрия непрерывно в период пусконаладочных работ в течение 3-4 недель, а затем периодически при ухудшении эффекта очистки в течение 2-4 сут в месяц.
Раствор триполифосфата натрия необходимо приготавливать в баках с антикоррозионной защитой. Концентрацию рабочих растворов надлежит принимать 0,5-3 % в расчете на технический продукт, продолжительность растворения с применением механических мешалок или сжатого воздуха 4 ч - при температуре воды 20 °С, 2 ч - при температуре воды 50 °С.
Если анализ покажет, что в реакторе биохимического окисления отлагается карбонат кальция, то для предотвращения зарастания загрузки реактора раствор триполифосфата натрия дозируют постоянно (доза 2 мг/л по ).
12.21. При суммарном содержании аммония, нитратов и нитритов в природной воде менее 0,2 мг/л (по N) следует предусматривать дозирование в исходную воду также аммиака в качестве биогенного компонента. Дозирование аммиака осуществляется непрерывно в период пусконаладочных работ в течение 2-3 недель дозой 0,5 мг/л (по N), а также периодически в случае ухудшения эффективности очистки воды от сероводорода в течение нескольких дней 2-3 раза в год. Для дозирования аммиака можно использовать хлоратор. В хлораторной не должны находиться одновременно баллоны с аммиаком и хлором во избежание образования хлористого аммония. Баллоны с аммиаком необходимо хранить отдельно от баллонов с хлором в соответствии со СНиП 2.04.02-84. Дозировать аммиачную воду следует по металлическим трубам.
12.22. При обработке в реакторе биохимического окисления вода может стать нестабильной. В результате окисления сероводорода до сульфатов и образования серной кислоты рН воды понижается. В результате десорбции из воды части растворенного диоксида углерода при барботировании воды воздухом рН обработанной воды повышается. Суммарное влияние этих процессов следует определять экспериментально при выполнении технологических изысканий.
Вода, направляемая потребителю, должна быть стабильна. Оценку стабильности воды рекомендуется выполнять экспериментально. При отсутствии данных технологических изысканий оценку стабильности воды производят по индексу насыщения воды карбонатом кальция на основе химических анализов, выполненных при проведении испытаний модельной установки по очистке воды от сероводорода.
13. ОБЕСФТОРИВАНИЕ ВОДЫ МЕТОДОМ КОНТАКТНО-СОРБЦИОННОЙ КОАГУЛЯЦИИ
СУЩНОСТЬ МЕТОДА И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
13.1. 0бесфторивание воды методом контактно-сорбционной коагуляции основано на способности продуктов гидролиза алюминиевых коагулянтов (сернокислого алюминия, оксихлорида алюминия) извлекать фтор из воды. Процесс выделения фтора из воды значительно интенсифицируется в зернистом слое фильтровального сооружения, например, типа контактного осветлителя. В этом случае сорбция фтора осуществляется на поверхности контактной зернистой среды.
13.2. Для обеспечения требуемой глубины и эффективности процесса обесфторивания необходима предварительная зарядка загрузки — накопление в ней избытка гидролизуемых в воде солей, содержащих гидроксид алюминия. Зарядку следует осуществлять в самом начале каждого фильтроцикла и производить путем подачи в воду в течение 1—2 ч повышенной дозы коагулянта. Затем до конца фильтроцикла в воду необходимо вводить рабочую дозу коагулянта, которая в 3—5 раз менее зарядной. Для повышения прочности осадка при повышенном содержании фтора в исходной воде дополнительно возможно введение в воду флокулянта-полиакриламида.
13.3. Область применения метода ограничивается следующими ориентировочными значениями показателей качества исходной воды, которые в каждом конкретном случае необходимо корректировать пробными технологическими изысканиями: фтор — не более 5 мг/л; жесткость — не менее 1,5—2,0 мг-экв/л; щелочность — до 3—5 мг-экв/л; рН — 7-8; сероводород - до 1,5-2,0 мг/л; железо (II) и (III) - до 5 мг/л.
13.4. Метод рекомендуется использовать на станциях производительностью 1600-20000 м3/сут. При соответствующем технико-экономическом обосновании возможно применение метода для станций большей производительности. При меньшей производительности обесфторивание следует осуществлять на установках типа «Струя» (см. разд. 14).
СОСТАВ СООРУЖЕНИЙ И СХЕМА РАБОТЫ СТАНЦИИ ОБЕСФТОРИВАНИЯ
13.5. В состав основных сооружений станции обесфторивания следует включать:
контактную камеру, состоящую из двух смежных или отдельно расположенных секций. Одна из секций предназначена для подачи в воду повышенного зарядного расхода коагулянта, другая — для ввода рабочего расхода1;
1При проектировании могут быть рассмотрены и другие варианты подачи в воду повышенных зарядных доз коагулянта.
фильтровальные сооружения с восходящим потоком воды — контактные осветлители;
резервуар для сбора первого фильтрата;
резервуар для сбора обесфторенной воды (резервуар чистой воды);
резервуар-отстойник промывных вод.
Кроме того, на станции обесфторивания следует предусматривать реагентное хозяйство для приготовления и дозирования растворов коагулянта, щелочного реагента и полиакриламида, устройства для обеззараживания воды и обработки осадка.
13.6. Принципиальная схема станции показана на черт. 41. Вода, забираемая из водозабора, подается в контактную камеру и обрабатывается в начале фильтроцикла зарядными, а затем рабочими дозами коагулянта. В контактных осветлителях вода проходит снизу вверх через слой заряженной фильтрующей загрузки, где освобождается от повышенных количеств фтора, затем фильтрат последовательно поступает в резервуары промывной и чистой воды: первый фильтрат направляют в резервуар промывной воды (в течение периода зарядки), после окончания процесса зарядки - в резервуар чистой (обесфторенной) воды. Перед поступлением в резервуар вода подвергается обеззараживанию. Воду из резервуара первого фильтрата используют только для промывки контактных осветлителей.
Черт. 41. Принципиальная схема работы станции обесфторивания воды
1 - артезианская скважина; 2 - зарядная камера смесителя; 3 - подача коагулянта; 4 - рабочая камера смесителя; 5 - контактный осветлитель; 6 - резервуар сброса первого фильтрата; 7 - подача соды; 8 - резервуар-отстойник промывной воды; 9 - подача хлора; 10 - резервуар чистой воды; 11 - подача воды потребителю
Сточные воды от промывки контактных осветлителей следует сбрасывать в резервуар-отстойник промывных вод. После отстаивания и нейтрализации щелочью осветленную воду или направляют в голову сооружений, или сбрасывают в канализацию. Сырой осадок подают на сооружения по его обработке.
13.7. Контактную камеру следует устраивать по типу входной камеры, применяемой для станций контактного осветления при осветлении и обесцвечивании воды (по СНиП 2.04.02-84). Время пребывания воды в зарядной секции должно составлять 2-3 мин в расчете на зарядку одного контактного осветлителя, в рабочей секции — 3-5 мин в расчете на общий расход воды станции.
Конструктивно-технологические решения контактных осветлителей станции обесфторивания воды рекомендуется принимать также в соответствии со СНиП 2.04.02-84. Скорость фильтрации принимают равной 3-4 м/ч (при содержании фтора в исходной воде 4-5 мг/л) и 4-5,5 м/ч (при исходном содержании фтора менее 4 мг/л). Остальные параметры принимают следующими: высоту слоя фильтрующей загрузки - 2,0 м; эквивалентный диаметр загрузки - 1,0-1,2 мм; коэффициент неоднородности - 2,2-2,5. Продолжительность цикла при указанных параметрах рекомендуется принимать 12-18 ч в зависимости от исходного содержания фтора.
13.8. Проектирование реагентного хозяйства следует осуществлять в соответствии со СНиП 2.04.02-84. Ориентировочные дозы реагентов рекомендуются следующие:
доза коагулянта — сернокислого алюминия — по безводному продукту: зарядная - 300-500 мг/л, рабочая - 65-130 мг/л;
доза соды для нейтрализации промывных вод и осадка - 50-80 мг/л;
доза полиакриламида (ПАА) - 0,1—0,3 мг/л.
Применение ПАА рекомендуется предусматривать при содержании фтора в исходной воде свыше 3 мг/л. ПАА вводят в конце рабочей секции контактной камеры.
Параметры промывки контактных осветлителей (интенсивность, продолжительность) принимают в соответствии со СНиП 2.04.02-84.
Обеззараживание обесфторенной воды производят с учетом местных условий и в соответствии с общими рекомендациями СНиП 2.04.02-84.
Резервуар-отстойник промывных вод следует рассчитывать на время пребывания их не менее 2 ч.
Сооружения и устройства по обработке промывных вод и осадка проектируют в соответствии со СНиП 2.04.02-84, при этом могут быть приняты следующие ориентировочные расчетные параметры:
концентрация твердой фазы уплотненного осадка после 6-8-часового уплотнения — 1,5-1,8 г/л;
объем осадка — 2,5-3 % количества промывных вод.
|
П р и м е ч а н и я: 1 Данные табл. 20 характеризуют условия декарбонизации воды (см. черт. 44, а, б) . 2. При известково-содовой обработке воды (см. черт. 44, в, г) значения относительной производительности следует уменьшать соответственно на 10 и 20 %. 14.24.7. Толщину слоя песчаной загрузки фильтра рекомендуется принимать равной 1,5—1,8 м, крупность зерен загрузки — 0,8-2,0 мм при эквивалентном диаметре 1,0-1,2 мм и коэффициенте неоднородности 2,0-3,0. 14.24.8. Промывку фильтра следует осуществлять не реже одного раза в 2 сут. Параметры промывки, интенсивность и продолжительность принимаются такими же, как в установках для очистки поверхностных вод. 14.25. Обесфторивание воды: 14.25.1. Технология обесфторивания воды предусматривает обработку ее коагулянтом, поэтому режим работы установки в этом случае в основном аналогичен режиму осветления поверхностных вод. 14.25.2. Дозы коагулянта, необходимые для обесфторивания воды, определяют пробным коагулированием. При отсутствии данных пробного коагулирования их определяют величиной требуемого остаточного фтора. При значении остаточного фтора 1,5 мг/л (IV климатическая зона) доза коагулянта Дк, мг/л по Аl2О3, определяется по формуле Дк = 9,2 (Фисх- 1,5) , (62) где Фисх - исходное содержание фтора в воде, мг/л; при значении остаточного фтора 1,2 мг/л (II и III климатические зоны) - по формуле Дк = 12,9 (Фисх- 1,2) , (63) при значении остаточного фтора 0,7 мг/л (I климатическая зона) - по формуле Дк = 23?3 (Фисх- 0,7) . (64) 14.25.3. Для интенсификации процесса коагуляции следует применять флокулянт - полиакриламид. Дозы ПАА при отсутствии данных пробного флокулирования рекомендуется принимать 0,3—0,5 мг/л (большие - при более высоких значениях исходного фтора в воде). ПАА следует вводить после сетчатого фильтра установки с разрывом во времени от ввода коагулянта 0,5—1 мин. 14.25.4. Производительность установок, работающих в режиме обесфторивания воды, определяют в зависимости от значений исходного и требуемого остаточного фтора в воде с учетом данных табл. 21. Таблица 21
14.25.5. Толщину слоя песчаной загрузки фильтра рекомендуется принимать равной 1,5-1,8 м, крупность загрузки — 0,5-1,5 мм при эквивалентном диаметре 0,7-0,8 мм и коэффициенте неоднородности 2,0-3,0. Параметры промывки принимают аналогичными режиму работы установок при очистке поверхностных вод. 14.25.6. Определение расхода растворов реагентов qp, л/ч, и подбор требуемых дозировочных устройств следует выполнять по формуле , (65) где Qрасч - производительность установки, м/ч; Др - доза реагента, г/м ; Р - концентрация раствора (суспензии) реагента, %. При дозировании реагентов в обрабатываемую воду рекомендуется принимать следующие концентрации растворов или суспензий, %: раствора коагулянта по Аl2О3 - 1-2; суспензии известкового молока по СаО - 3-5; раствора кальцинированной соды по Na2CO3 - 5-8; раствора хлорной извести по активному хлору (или гипохлорита кальция) - 0,5-2; электролитического хлорреагента по активному хлору - 1. КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
|
Характеристика узла или установки |
Электролизер |
||
|
ЭН-1 |
ЭН-5 |
ЭН-25 |
Производительность по активному хлору, кг/сут |
1,0 |
5,0 |
25 |
Удельный расход соли на 1 кг активного хлора, кг |
12-15 |
12-15 |
8-9 |
Продолжительность цикла электролиза, ч |
0,75-1,0 |
8-9 |
10-12 |
Рекомендуемое число циклов в сутки |
2-4 |
2 |
2 |
Концентрация активного хлора в растворе, г/л |
5-7 |
6-8 |
10-12 |
Рабочее напряжение на ванне, В |
40-42 |
40-42 |
55-65 |
Рабочий ток, А |
55-65 |
55-65 |
130-140 |
Удельный расход электроэнергии на 1 кг активного хлора, кВт×ч |
7-9 |
7-9 |
8-10 |
15.5. На каждом объекте целесообразно устанавливать не более двух-трех параллельно работающих установок, из которых одна должна быть резервной.
15.6. При проектировании электролизно-хлораторной установки рекомендуется использовать типовые и технорабочие проекты, выполненные Гипрокоммунводоканалом и ЦНИИЭП инженерного оборудования. Проекты разработаны для очистных сооружений с расходом хлора 1-200 кг/ч.
15.7. Установки с комплектом технологического оборудования размещают в здании, в котором предусмотрены помещение для электролизеров, насосно-дозировочное отделение, электрощитовая, венткамера и служебное помещение.
В помещении для электролизеров располагаются электролизные установки с системой вытяжной вентиляции, в насосно-дозировочном отделении размещаются рабочие баки с дозирующими устройствами и насосное оборудование.
Помещение электрохозяйства предназначено для систем управления и контроля за работой электролизеров и насосов.
В проектах предусмотрено мокрое хранение соли с расположением растворных баков и баков-накопителей гипохлорита натрия вне зданий.
Допускается располагать установки на свободных площадях существующих помещений. В этом случае растворный узел предпочтительно размещать на первом этаже здания или в подвальных помещениях вблизи от склада хранения соли. Электролизер рекомендуется устанавливать в отдельном помещении. Возможно совместное расположение в одном помещении растворного узла, электролизера и бака-накопителя гипохлорита натрия. Раствор гипохлорита натрия должен поступать в бак-накопитель самотеком. Перепад высоты между сливным вентилем электролизера и входным патрубком бака-накопителя должен быть не менее 0,3 м.
Помещения должны быть обеспечены подводкой водопроводной воды для приготовления раствора соли и промывки растворного бака, электролизера, бака-накопителя и соединяющих их магистралей после работы. Соответственно должен быть обеспечен слив промывной воды в систему водоотведения.
15.8. Выпрямительный агрегат, переполюсатор, шкаф управления и систему аварийной сигнализации целесообразно устанавливать в диспетчерском пункте. Шкаф управления рекомендуется крепить на стене в зависимости от планировки помещения и размещения оборудования.
Монтаж электрооборудования следует производить согласно электрической схеме установки и «Правилам эксплуатации электрических установок».
15.9. Разводку трубопроводов необходимо выполнять из антикоррозионного материала, разрешенного Минздравом СССР к применению в хозяйственно-питьевом водоснабжении.
УСТАНОВКИ ТИПА «ПОТОК»
ДЛЯ
ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ ПРЯМЫМ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ
15.10. Обеззараживание воды прямым электролизом является разновидностью хлорирования. Сущность этого метода состоит в том, что под действием электрического тока из хлоридов, находящихся в обрабатываемой воде, образуется в основном активный хлор, который и обеззараживает воду непосредственно в потоке.
Установки типа «Поток» предназначены для обеззараживания природных вод, отвечающих требованиям ГОСТ 2874-82 при содержании хлоридов не менее 20 мг/л и жесткости не более 7 мг-экв/л.
15.11. Установка работает следующим образом. Обрабатываемую воду под давлением подают снизу вверх в электролизер. Включают выпрямительный агрегат и на токоподводы электродов подают постоянное напряжение. Силу тока подбирают таким образом, чтобы величина остаточного хлора в обработанной воде соответствовала требованиям ГОСТ 2874-82.
15.12. Техническая характеристика установки, серийно выпускаемой отечественной промышленностью, приведена в табл. 23.
Таблица 23
Показатель |
Значение показателя |
Производительность*, м3/ч |
15-100 |
Номинальная мощность, кВт |
7,6 |
Напряжение питания, В |
380 (± 10 %) |
Рабочее напряжение на элекьолдах, В |
6-12 |
Рабочий ток, А |
Не более 600 |
Давление в камере, Па (кгс/см2) |
0,5 (5) |
* Зависит от содержания хлоридов, сульфатов и требуемой дозы хлора на обеззараживание воды.
Для конкретного объекта производительность установки может быть определена по номограмме (черт. 45). Взаимное влияние сульфатов и хлоридов на процесс электролиза определяется коэффициентом Кс (точка 1). Данные по концентрации хлоридов и величине коэффициента Кс позволяют установить выход хлора по току (точка 2). Выход хлора по току при заданной токовой нагрузке (точка 3) и требуемая доза хлора (точка 4) определяют максимально возможную производительность установки (точка 5) на объекте применения.
Черт. 45. Номограмма для определения
производительности
установки типа «Поток»
15.13. Независимо от применяемых схем водоснабжения места расположения установок для обеззараживания прямым электролизом обусловлены сущностью метода: они должны всегда располагаться перед контактными емкостями (резервуарами чистой воды, водонапорными башнями и т. п.), которые, так же как в случае обычного хлорирования, позволяют обеспечивать необходимое время контакта.
15.14. Установки должны эксплуатироваться в помещении с температурой от 1 до 35 °С и относительной влажностью до 80 %. На одном объекте целесообразно устанавливать не более 2—3 параллельно работающих установок, из которых одна резервная.
15.15. При наличии в схеме водоснабжения установки для очистки воды (типа «Струя», установки или станции для обезжелезивания и др.) установки типа «Поток» целесообразно располагать в тех же помещениях.
15.16. При использовании подземных вод, не требующих специальной очистки и подаваемых в сборные резервуары, возможны различные варианты размещения аппаратуры. При наличии над скважиной павильона установку наиболее целесообразно размещать именно в нем. Когда павильон отсутствует или вода подается в сборный резервуар от нескольких скважин, аппаратуру можно монтировать в насосной (второго подъема) или в небольшом отдельно стоящем здании. В тех случаях, когда вода поступает в водонапорную башню, а у ее основания имеется помещение, установку можно располагать на этих площадях.
Во всех случаях размещения установки электролизер необходимо устанавливать на обводной линии основной магистрали, подающей воду в контактный резервуар.
На отрезке основной магистрали между подсоединениями обводной линии необходимо устанавливать задвижку. Подводящий трубопровод оборудуется измерителем расхода подаваемой воды.
15.17. Монтаж блока электропитания установок следует производить в помещении согласно электрической схеме и ПУЭ. С целью снижения падения напряжения в соединительных кабелях расстояние между выпрямителем и электролизером должно быть по возможности минимальным.
15.18. При привязке и монтаже установок можно пользоваться «Схемами компоновок установок для обеззараживания природных и сточных вод прямым электролизом», разработанными Гипрокоммунводоканалом.
16. МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБЕЗВОЖИВАНИЕ ОСАДКОВ,
ОБРАЗУЮЩИХСЯ НА СТАНЦИЯХ ВОДОПОДГОТОВКИ
НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
16.1. Рассматриваемые методы и устройства предназначены для механического обезвоживания осадков, образующихся на станциях осветления, обезжелезивания и умягчения природных вод, с использованием серийно выпускаемого отечественного оборудования.
16.2. Механическое обезвоживание может найти применение при обработке осадков, образующихся на станциях осветления природных вод, характеризуемых мутностью до 400 мг/л.
16.3. Механическое обезвоживание осадков природных вод рекомендуется применять для осадков:
образующихся на станциях обезжелезивания и умягчения подземных вод, - при отсутствии свободных территорий, высоком уровне грунтовых вод и большом количестве атмосферных осадков;
поверхностных природных вод - при отсутствии свободных территории и условий для естественного замораживания и оттаивания осадков.
16.4. При дальнейшем рассмотрении технологических схем и установок для обработки осадков принята следующая условная классификация вод поверхностных водоисточников по их мутности и цветности (табл. 24) .
Таблица 24
Воды |
Показатель качества |
Значение показателя |
Маломутные |
Мутность, мг/л |
£ 10 |
Пониженной мутности |
То же |
10-50 |
Средней мутности |
« |
50-100 |
Повышенной мутности |
« |
100-250 |
Мутные |
« |
250-1500 |
Высокомутные |
« |
> 1500 |
Малоцветные |
Цветность, град |
£ 35 |
Цветные |
То же |
35-120 |
Высокоцветные |
« |
> 120 |
ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ПРОЦЕССА И ОСОБЕННОСТИ УСТАНОВОК
16.5. Разбавленный осадок из отстойников или осветлителей со взвешенным осадком, а также промывные воды фильтровальных установок следует направлять в сооружения для их усреднения и осветления.
Осадок, выделенный в указанных сооружениях, надлежит направлять на сооружения для его дальнейшего механического обезвоживания.
При необходимости следует предусматривать промежуточную емкость для выравнивания расхода осадка.
16.6. С целью интенсификации процесса осветления промывных вод следует добавлять полиакриламид (ПАА) из расчета 1—1,5 мг/л.
16.7. Выбор оборудования для механического обезвоживания осадков природных вод определяется их исходным качеством. Для обезвоживания гидроксидных осадков поверхностных вод следует в основном применять фильтр-прессы типа ФПАКМ или ФПАВ. Вакуум-фильтры для обезвоживания таких осадков могут найти применение лишь для вод с мутностью ³ 100 мг/л.
Для обезвоживания осадков, образующихся на станциях обезжелези-вания и умягчения подземных вод, следует использовать вакуум-фильтры и ленточные фильтр-прессы.
При использовании вакуум-фильтров следует применять аппараты со сходящим полотном, обеспечивающие возможность регенерации фильтрующей ткани.
16.8. Рекомендуется следующая технологическая схема механического обезвоживания гидроксидных осадков на фильтр-прессах (черт. 46).
Черт. 46. Технологическая схема обработки осадков
на камерном фильтр-прессе
1 - уплотнитель; 2 - дозатор ПАА; 3 - усреднитель-отстойник осадков из отстойников или осветлителей со взвешенным слоем осадка; 4 - усреднитель-отстойник промывных вод фильтровальных сооружений; 5 - насос; 6 - сборник осадка; 7 - дозатор флокулянтов и вспомогательных веществ; 8 - промежуточная емкость; 9 - нагревательный элемент; 10 - компрессор; 11 - монжус; 12 - камерный фильтр-пресс; 13 - транспортер; 14 - бункер; 15 - автосамосвал
Осадок из усреднителей-отстойников непосредственно или через промежуточную емкость поступает в уплотнители. С целью интенсификации процесса уплотнения в осадок перед уплотнителями следует вводить ПАА.
Уплотненный осадок перелавливают из уплотнителей в емкость для подготовки его к механическому обезвоживанию. В зависимости от вида осадка и способа его подготовки в емкость с помощью дозаторов могут подаваться известь, флокулянты и присадочные материалы. Помимо этого, емкость может быть оборудована системой подогрева осадка. Подготовленный к механическому обезвоживанию осадок отводится в монжус, откуда с помощью компрессора передавливается в камерный фильтр-пресс. Обезвоженный осадок с помощью транспортера через бункер удаляется автотранспортом с территории станции. Фильтрат после фильтр-прессов отводится в канализационные сети.
16.9. При использовании для механического обезвоживания гидроксидных осадков вакуум-фильтров монжус следует заменить плунжерными или шнековыми насосами.
16.10. В конструктивном отношении усреднители-отстойники должны обеспечивать возможность эффективного отведения осветленной воды и осадка на дальнейшую обработку.
16.11. Конструкции уплотнителей зависят от качества обрабатываемого осадка. Для осадков маломутных цветных вод следует стремиться, чтобы отношение диаметра и глубины уплотнителя составляло 1 : 2. С увеличением мутности исходной воды указанное отношение можно увеличивать, и при уплотнении осадков из вод с мутностью свыше 100 мг/л в качестве уплотнителей могут быть использованы радиальные отстойники диаметром до 18 м.
16.12. Подготовку уплотненного осадка к обезвоживанию можно осуществлять либо в специальной емкости, либо непосредственно в монжусе.
ПОДГОТОВКА ОСАДКА К МЕХАНИЧЕСКОМУ
ОБЕЗВОЖИВАНИЮ
16.13. Механическое обезвоживание осадков, образующихся на станциях обезжелезивания и умягчения подземных вод, следует осуществлять после их уплотнения без дополнительной подготовки.
16.14. Механическое обезвоживание гидроксидных осадков поверхностных природных вод следует осуществлять только после предварительной подготовки, обеспечивающей изменение их исходной физико-химической структуры.
16.15. Предварительная подготовка гидроксидных осадков к обезвоживанию может включать их уплотнение в сооружениях вертикального или радиального типа, коагуляцию химическими реагентами, добавление вспомогательных веществ, нагрев до 60—98 °С, замораживание-оттаивание.
П р и м е ч а н и я: 1. Замораживание-оттаивание следует предусматривать при подготовке к обезвоживанию осадков маломутных цветных и высокоцветных вод, обладающих наиболее низкой водоотдающей способностью.
2. Выбор температуры нагрева осадка следует осуществлять с учетом возможностей обезвоживающих аппаратов.
16.16. Уплотнение гидроксидных осадков маломутных цветных вод следует производить в уплотнителях вертикального типа, оборудованных устройствами для непрерывного нарушения структуры осадка.
Уплотнение осадков, полученных из поверхностных вод с мутностью свыше 100 мг/л, а также осадков, образующихся на станциях обезжелезивания и умягчения подземных вод, в зависимости от производительности станции можно осуществлять в уплотнителях вертикального или радиального типа.
Для предварительных расчетов при проектировании влажность уплотненного в течение 2 ч осадка Рупл следует принимать, %:
для осадка железосодержащих подземных вод — 97,0; при увеличении продолжительности уплотнения до 24 ч влажность уплотненного осадка снижается до 92—94;
для осадка, образующегося на станциях умягчения воды, — 92—94.
16.17. Для предварительных расчетов при проектировании влажность уплотненного осадка поверхностных вод Рупл, %, в зависимости от качественных показателей исходной воды можно определять по следующему выражению:
Рупл = 96,034 + 1,8 × 10-2 Ц - 3 × 10-2 М - 1,26 × 10-4 М2 , (66)
где Ц — цветность исходной воды, град;
М — мутность исходной воды, мг/л.
Продолжительность уплотнения осадков поверхностных вод следует принимать равной 6—10 ч в зависимости от качества осадков, причем с увеличением минеральных примесей в них продолжительность уплотнения снижается.
16.18. Для интенсификации процесса уплотнения в осадок добавляют ПАА из расчета 0,04 % массы сухого вещества осадка. Продолжительность уплотнения при этом следует принимать равной 2-4 ч.
16.19. В качестве химических реагентов для коагуляции осадков перед их механическим обезвоживанием могут использоваться известь, минеральные железосодержащие коагулянты, флокулянты.
16.20. Известь при подготовке гидроксидных осадков к обезвоживанию может использоваться самостоятельно. Для предварительных расчетов дозу извести по СаО следует принимать для осадков вод, % массы сухих веществ обрабатываемого осадка:
повышенной мутности — 10-15;
средней цветности и мутности — 20-30;
маломутных средней цветности — 30-50;
маломутных высокоцветных — 60-100.
При этом доза извести возрастает с увеличением цветности и снижением мутности исходной воды.
16.21. Самостоятельное использование флокулянтов для подготовки гидроксидных осадков к механическому обезвоживанию возможно лишь при обезвоживании осадков вод повышенной мутности.
Флокулянты следует использовать для сокращения расхода извести. При этом для предварительных расчетов следует принимать дозу флокулянта 0,2 % по активной части от массы сухих веществ и дозу извести по СаО — 20 % для маломутных цветных вод и 15 % для вод средней цветности и мутности.
16.22. Для сокращения расхода извести при подготовке гидроксидных осадков к обезвоживанию можно использовать различные вспомогательные вещества, среди которых следует отметить золу-унос от сжигания торфа, угля и сланцев, диатомит, перлит, опилки, песчаную пыль и другие отходы.
Эффективность применения вспомогательных веществ необходимо подтвердить опытным путем. Обычно добавка вспомогательных веществ в количестве 50—100% массы сухих веществ осадка позволяет сократить расход извести в 2 раза.
Совместное использование вспомогательных веществ и флокулянтов позволяет полностью отказаться от применения извести при обезвоживании осадков, полученных из вод средней цветности и мутности.
16.23. При перекачке осадка перед обезвоживанием и особенно после коагуляционной и флокуляционной обработки во избежание разрушения его структуры не допускается использование центробежных насосов, их следует заменять плунжерными или шнековыми.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ
ПРОЦЕССА МЕХАНИЧЕСКОГО ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ОСАДКОВ
16.24. Расчет уплотнителей следует осуществлять по максимальному часовому количеству осадка, образующемуся в период паводка, с учетом сокращения периода уплотнения в 2 раза по сравнению с указанным п. 16.17.
16.25. Расчет оборудования для обезвоживания осадка вод поверхностных источников следует вести, принимая во внимание среднегодовые показатели качества исходной воды.
16.26. На период паводка необходимо предусматривать создание аккумулирующей емкости для уплотненного осадка, который не может быть обезвожен на установленном оборудовании.
Аккумулирующую емкость следует оборудовать насосной станцией, обеспечивающей перекачку находящегося в ней осадка на обезвоживающие аппараты в период межени.
16.27. Основные параметры работы фильтр-прессов:
толщина слоя обезвоженного осадка на фильтровальной перегородке при обезвоживании на фильтр-прессах и вакуум-фильтрах барабанного типа должна быть Нос³ 5 мм;
объем осадка, подаваемого в фильтр-пресс, - не менее общего объема камер, соответствующего паспортным данным;
удельный объем подаваемого осадка Wисх³ 0,04 м3/м2 (применительно к фильтр-прессам типов ФПАКМ и ФПАВ) .
16.28. Производительность обезвоживающих аппаратов по сухому веществу осадка Q, кг/(м2 • ч), выраженная через массу твердой фазы осадка, может быть рассчитана по формуле
, (67)
где mтв — масса твердой фазы осадка, кг;
F — поверхность фильтрования, м;
tц — продолжительность фильтроцикла, ч;
К — коэффициент запаса, учитывающий колебание свойств осадка и кольматацию фильтровальной перегородки, равный 0,6-0,8.
Продолжительность фильтроцикла tц, ч, при обезвоживании осадков на фильтр-прессах равна:
tц = tф + tотж + tвсп , (68)
где tф - продолжительность фильтрования, ч;
tотж - продолжительность отжима, ч;
tвсп - продолжительность вспомогательных операций, включающая время заполнения камер осадком в объеме, равном объему камер фильтр-пресса, время выгрузки осадка и регенерации ткани и принимаемая по паспортным данным, ч.
Продолжительность фильтроцикла tц, ч, при обезвоживании осадков на вакуум-фильтрах равна:
, (69)
где aф - угол зоны фильтрования, град.
Масса твердой фазы осадка составляет
mтв = Wисх Сисх , (70)
где Wисх - объем исходного осадка, м3 ;
Cисх - концентрация исходного осадка, кг/м3.
Подставляя значения из формул (68) - (70) в формулу (67), получим следующие зависимости для определения производительности:
фильтр-прессов
; (71)
вакуум-фильтров
. (72)
Если концентрацию исходного осадка в формулах (71) и (72) заменить влажностью исходного осадка, указанные зависимости соответственно принимают следующий вид:
; (73)
, (74)
где Рисх - влажность исходного осадка, %;
rисх - плотность исходного осадка, кг/м3.
Производительность обезвоживающих аппаратов может быть определена также по объему выделившегося фильтрата и влажности исходного и обезвоженного осадков из следующего соотношения:
Wисх (100 - Рисх) = (Wисх - Wф) (100 - Рос) , (75)
откуда . (76)
Подставив зависимость (76) в формулы (73) и (74), получим следующие выражения:
; (77)
. (78)
16.29. Давления фильтрования Gф и отжима Gотж, поддерживаемые при работе фильтр-прессов, определяются сжимаемостью обезвоживаемых осадков. Однако учитывая, что в процессе подготовки осадков к обезвоживанию значение сжимаемости обрабатываемых осадков приводят к определенному уровню, при проектировании могут быть приняты следующие значения давлений в зависимости от качества обрабатываемого осадка, которые будут корректироваться в процессе эксплуатации:
для осадков маломутных цветных и высокоцветных вод
Gф = 0,3-0,4 МПа; Gотж = 0,8-1,0 МПа;
для осадков вод средней цветности и мутности
Gф = 0,4-0,5 МПа; Gотж = 1,0-1,2 МПа;
для осадков вод повышенной мутности
Gф = 0,5 МПа; Gотж = 1,2 МПа;
16.30. Для предварительных расчетов при проектировании производительность вакуум-фильтров при обезвоживании осадков, образующихся на станциях обезжелезивания, следует принимать равной 80—100 кг/(м2× ч), влажность обезвоженного осадка - 60—70 %.
При обезвоживании на вакуум-фильтрах осадков, образующихся при умягчении подземных вод, производительность следует принять равной 90-120 кг/(м2× ч), влажность обезвоженного осадка - 50-60 %.
При обезвоживании гидроксидных осадков поверхностных природных вод производительность фильтр-прессов по сухому веществу следует принимать, кг/(м2× ч), для осадков вод:
маломутных цветных - 3-5;
средней цветности и мутности - 5—10;
повышенной мутности - 10—15.
При этом влажность обезвоженного осадка соответственно, %, для осадков вод:
маломутных цветных - 70—75;
средней цветности и мутности - 60—70;
повышенной мутности - 55—65.