Файл: Г.В. Ушаков Расчет процесса очистки воды коагуляцией и осветлением в осветлителях.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 13.06.2024
Просмотров: 43
Скачиваний: 0
6
непрерывное удаление избыточного осадка из взвешенного слоя в осадкоуплотнитель, где он уплотняется и сбрасывается в водосток. Осветленная вода, прошедшая через слой взвешенного осадка, собирается с помощью сборных желобов или труб и отводится для дальнейшей обработки на фильтры.
Стабильная работа осветлителя достигается при постоянстве расхода и температуры обрабатываемой воды. Спонтанные колебания расхода воды вызывают размыв взвешенного слоя и вынос хлопьев в зону осветления. При колебаниях температуры воды, в особенности при поступлении более теплой, чем находящаяся в осветлителе, возникают конвективные токи, приводящие к нарушению взвешенного слоя и замутнению осветленной воды. Чтобы обеспечить нормальную работу осветлителей, допускаются в течение часа колебания расхода ±10% и температуры обрабатываемой воды ±1 °С.
При коагуляции воды в осветлителе, кроме оптимального значения температуры 25 - 30 °С, должно строго соблюдаться ее постоянство (допустимые колебания ± 1 °С в час). Непостоянство температуры нарушает взвешенный слой осадка, что ведет к повышению мутности осветленной воды.
Качество коагулированной воды зависит от состава исходной воды и соблюдения оптимальных условий коагуляции в осветлителе. При нормальной работе осветлителя, налаженной технологии коагуляции качество коагулированной воды обычно получается следующим:
•остаточная перманганатная окисляемость составляет 40-30% - исходной величины;
•содержание взвешенных веществ до 10 мг/л;
•прозрачность воды по шрифту более 30 см;
•остаточное содержание соединений 10 – 40 % исходной величины;
•остаточное содержание железа 0,03-0,3 мг/л;
•остаточное содержание алюминия менее 0,05 мг/л.
7
3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА
Оптимальную дозу коагулянта можно рассчитать в зависимости от мутности воды по эмпирически установленной формуле:
|
Dк = 3,5 |
|
|
М , г/м3 |
|
(1) |
|||||
где |
Dк— доза коагулянта |
- |
|
|
безводного сернокислого |
алюминия |
|||||
А12(SO4)3, г/м3; М −мутность исходной воды, мг/л. |
|
||||||||||
|
Дозу технического Аl2(SO4)3 рассчитывают по следующей |
||||||||||
формуле: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
DAl2 (SO4 )3 |
|
= |
|
100Dк |
, г/м3 |
(2) |
||||
|
|
aAl2 (SO4 )3 |
|||||||||
где |
аAl2 (SO4 )3 −содержание |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
А12(SO4)3 в техническом |
сульфате |
||||||||
алюминия, %; принимают по табл. 3. |
|
|
|
|
|||||||
|
В качестве коагулянта |
|
|
|
используют |
сульфат |
алюминия |
||||
Аl2(SO4)3.18Н2O, содержащий |
45% сульфата алюминия, а также около |
||||||||||
20 % нерастворимых примесей и до 35% воды. |
|
|
|||||||||
|
Площадь поперечного сечения контактной зоны осветлителя |
||||||||||
|
F |
|
= |
|
|
Q |
|
, м2 |
|
(3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
кс |
|
|
|
3,6v0 |
|
|
||||
где Q - производительность осветлителя, м3/ч; v0 - расчетная скорость восходящего движения воды на выходе из контактной зоны, мм/с.
v0 = (0,6 + 0,02t)(1 −3,5C0 )vч |
(4) |
где t - температура воды, подвергаемой очистке, 0С; принимают по табл. 3; С0 - объемная концентрация шлама в контактной зоне
осветлителя, мл/мл; vч- условная скорость свободного осаждения
частиц шлама, мм/с.
Значение vч принимают по табл. 1 в зависимости от параметра αк,
представляющего собой процентное содержание Al(OH)3 образующемся осадке.
При использовании для коагуляции сернокислого алюминия:
αк = |
100РAl(OH )3 |
|
, % |
|
РAl(OH )3 |
+ М + |
|
||
|
Рн.п |
|||
в
(5)
8
где РAl(OH )3 - масса выделившейся в осадок гидроокиси алюминия, мг/л; М - содержание взвеси в исходной воде (мутность воды), мг/л;
Рн.р −количество нерастворимых |
|
примесей, содержащихся |
в |
|
техническом сульфате алюминия, мг/л. |
|
|
||
Масса гидроокиси алюминия, выделившаяся в осадок, равна |
|
|||
РAl(OH )3 = |
156Dк |
, |
(6) |
|
|
342 |
|||
где 156 и 342 –молекулярные массы соответственно гидроксида алюминия Al(OH)3 и сульфата алюминия Al2(SO4)3.
Количество нерастворимых примесей, поступающее в воду с коагулянтом, равно
Рн.р |
= |
bн.рDAl2 |
(SO4 )3 |
, |
(7) |
|
100 |
||||||
|
|
|
|
|||
где bн. р − содержание нерастворимых примесей в техническом
сульфате алюминия, %, принимают по табл. 3.
Объемную концентрацию шлама в контактной зоне осветлителя определяют по уравнению
1 |
П |
|
|
|
С0 = |
|
(100 +1,65t)Нс |
, мл/мл |
(8) |
αс |
||||
где П – прозрачность |
воды по «кресту»;αс- коэффициент |
|||
моделирования концентрации взвеси |
в контактной |
среде |
||
осветлителя; Нс- приведенная высота зоны контактной среды осветлителя, см.
Прозрачность воды Пна выходе осветлителя |
определяют по |
|||
следующему выражению |
880 |
|
|
|
П = |
, |
(9) |
||
|
||||
|
М0 |
|
||
где М0 −мутность очищенной воды на выходе из осветлителя, мг/л;
принимают по табл. 3.
Значение αс принимают в зависимости от диаметра осветлителя
по табл. 2.
Приведенную высоту контактной зоны осветлителя Нс принимают равной Нс = 200 см.
9
Таблица 1
Значения параметров осадка в зависимости от αк
|
|
|
|
Величина αк, |
Показатели свойств взвеси при температуре 20 ОС |
||
массовые % |
vч, мм/с |
γ0 , мг/л |
100aсм, см-1 |
3 |
2,25 |
85 |
1,7 |
5 |
2,15 |
65 |
2,9 |
10 |
1,95 |
64 |
5,5 |
20 |
1,7 |
15 |
7,5 |
30 |
1,45 |
6 |
8,1 |
40 |
1,2 |
4,4 |
8,4 |
50 |
1,0 |
3,5 |
8,5 |
60 |
0,9 |
2,6 |
8,6 |
70 |
0,85 |
2,4 |
8,65 |
80 |
0,8 |
2,3 |
8,7 |
90 |
0,75 |
2,2 |
8,75 |
100 |
0,7 |
2,0 |
8,8 |
Таблица 2 Значения коэффициента моделирования концентрации взвеси в
контактной зоне осветлителя
Dос, м |
4 |
6 |
|
8 |
|
|
10 |
|
12 |
|
14 |
|
16 |
|
αс |
1,0 |
0,93 |
|
0,88 |
|
0,85 |
|
0,82 |
|
0,8 |
|
0,78 |
||
Удельную площадь поперечного сечения шламоуплотнителя в |
||||||||||||||
процентах от площади поперечного сечения |
контактной зоны |
|||||||||||||
осветлителя определяют по формуле |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
В = |
|
|
Gос |
|
− qпр, % |
|
|
(10) |
||||
|
|
10γ0С0 |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где Gос- количество образующегося осадка, |
мг/л; |
γ0 −условная |
||||||||||||
объемная масса |
частиц |
в |
контактной |
зоне |
осветлителя, мг/мл; |
|||||||||
С0 −объемная концентрация |
осадка в контактной зоне |
осветлителя, |
||||||||||||
мл/мл; qпр −размер продувки, % расчетной производительности осветлителя, принимают по табл. 3.
10
Количество осадка, образующегося при коагуляции, определяют из уравнения
Gос = М + PAl(OH )3 + Рнр. |
(11) |
|||||||
Площадь поперечного сечения шламоуплотнителя равна |
|
|||||||
F |
|
= |
FксВ |
, м2. |
(12) |
|||
|
100 |
|||||||
шу |
|
|
|
|
|
|||
Диаметр шламоуплотнителя равен |
|
|
|
|||||
dшу = |
4Fшу |
, м. |
(13) |
|||||
|
|
|
|
π |
|
|
|
|
Площадь осветлителя составит |
|
|
|
, м2. |
|
|||
F |
= F |
|
+ F |
|
(14) |
|||
ос |
|
кс |
|
шу |
|
|
||
Диаметр осветлителя равен |
|
|
4Fос |
|
|
|
||
dос = |
|
, м. |
(15) |
|||||
|
|
|
|
π |
|
|
|
|
Высота рабочей зоны осветлителя (зоны контактной зоны и зоны |
||||||||
осветления) воды равна |
|
|
|
|
|
|
|
|
Нос = Нкс + Нз.ос, |
(16) |
|||||||
где Нз.ос −высота зоны осветления, принимают равной 200 – 250 см.
Расчетный размер продувки осветлителя составляет |
|
||
Qпр = |
GосQ |
, м3/ч |
(17) |
|
|||
|
1000γ1 |
|
|
где γ1 −весовое содержание твердой фазы в уплотненном осадке, г/л.
|
Весовое содержание твердой фазы в уплотненном осадке |
|||||||||||
составляет |
|
|
ар1τ |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
γ1 |
= |
|
, г/л |
(18) |
||||
|
|
|
|
|
+ ар1τ |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
2,3lg |
γ0 |
|
|
|
||
|
|
|
GосQ |
|
|
|
|
|
|
|||
где |
р |
= 0,6 |
, г/см2; а −коэффициент уплотнения |
осадка, см-1 |
||||||||
|
||||||||||||
|
1 |
10Fшу |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
(значения а в зависимости от αк принимают по табл. 1); τ −время
накопления осадка, принимают по табл. 3.
Суточный расход технического сульфата алюминия: