Что такое камера хлопьеобразования

Камеры хлопьеобразования

Для завершения второй стадии конвективной коагуляции примесей воды — ортокинетической — используют камеры хлопьеобразования, которые предназначены для создания оптимальных условий их образования. На эффективность процесса и размеры формирующихся хлопьев при медленном перемешивании обрабатываемой воды влияют его интенсивность (градиент скорости) и продолжительность; характер и дисперсность примесей; солевой состав, щелочность и pH воды; доза коагулянта, а также силы адгезии, удерживающие частицы примесей в агломерированном состоянии. Агломерация образующихся в процессе гидролиза коагулянта хлопьев происходит постепенно в течение 6-30 мин и более.

Существенное влияние на процесс хлопьеобразования оказывают интенсивность и продолжительность перемешивания обрабатываемой воды в камерах хлопьеобразования. При этом основополагающей является интенсивность перемешивания ( G = 50-60с -1 ); продолжительность процесса влияет в меньшей степени.

Интенсивность перемешивания воды в камерах хлопьеобразования не должна быть большой, чтобы не разрушить образовавшиеся хлопья, но в то же время должна быть достаточной для обеспечения дальнейшего контакта сформированных хлопьев с целью их укрупнения. Необходимая интенсивность перемешивания воды достигается изменением скорости ее движения или частоты вращения мешалки во флокуляторах, а оптимальная продолжительность процесса обеспечивается надлежащим объемом сооружения.

Место камер хлопьеобразования в технологических схемах, их классификация

В современной практике камеры хлопьеобразования встраивают в отстойники или располагают вплотную к ним, с тем чтобы избежать разрушения хлопьев при передаче воды из камер в отстойники. Согласно СНиП 2.04.02-84* скорость движения воды из камеры в отстойник не должна превышать 0,1 м/с — для мутных вод и 0,05 м/с — для цветных.

По принципу действия камеры хлопьеобразования классифицируют на гидравлические и механические (флокуляторы и аэрофлокуляторы). Камеры гидравлического типа могут быть водоворотными, контактными, перегородчатыми, вихревыми, зашламленного типа, с рециркуляцией осадка. Камеры хлопьеобразования обычно встра ивают в отстойники. При числе камер хлопьеобразования менее шести предусматривают одну резервную. Конструкцию камеры хлопьеобразования следует выбирать исходя из качества исходной воды и типа отстойника.

Источник

Камеры хлопьеобразования

Предназначены для создания благоприятных условий, для завершающей стадии процесса коагуляции, чему способствует плавное перемешивание потока жидкости. По принципу действия камеры хлопьеобразования делятся:

-гидравлические (водоворотные камеры, перегородчатые, вихревые, зашламлённого типа);

Для получения крупных хлопьев, вода должна находится в камере от 10 (вихревые) до 40 минут и более (механические) при постоянном перемешивании. Тип камеры хлопьеобразования выбирается в зависимости от качества исходной воды и конструкции последующего отстойника. Если в схеме основных сооружений предусмотрен вертикальный отстойник, удобно применять водоворотную камеру, так как она может встраиваться в вертикальный отстойник. При применении горизонтальных отстойников, применяют вихревые, перегородчатые, и камеры зашламлённого типа.

2.1 Водоворотная камера хлопьеобразования.

Рис.8.3. Вертикальный отстойник с водоворотной камерой хлопьеобразования:

2 — распределительные сопла;

3 — камера хлопьеобразования;

5 — вертикальный отстойник;

6 — сборный карман;

8 — удаление осадка;

9 — сборный кольцевой желоб

Водоворотная камера хлопьеобразования совмещена с вертикальным отстойником и размещается в центральном стакане. Вода подаётся по трубопроводу 1 и заканчивается Соплом 2. Выходя из Сопла (скорость 2-3 м/с), ударяясь о стенку, струи воды приобретают вращательное движение вдоль стенок камеры хлопьеобразования, при этом двигается сверху вниз. Для гашения вращательного движения потока и скорости на выходе из камеры хлопьеобразования устраивают гаситель 5, высотой 0,8-1м., и ячейки 0,50,5м. Время пребывания воды в этой камере 15-20 минут.

2.2 Перегородчатая камера хлопьеобразования.

Конструкцию данных камер применяют на очистных сооружениях при расходах более 40-45 тыс. м/сут. (с горизонтальным движением воды), при расходах менее 40 тыс.м/сут. применяются перегородчатые камеры с вертикальным движением воды.

Рисунок 2. Перегородчатый смеситель:

1 — трубопровод подачи воды на смеситель; 2 — переливная камера; 3 — переливной трубопровод; 4 — перегородки; 5 — проходы для воды в перегородках; 6 — трубопро­вод ввода реагента

Данная камера представляет собой железобетонный резервуар с перегородками (продольными, а) или (перпендикулярными, б), образующих каналы или ячейки. Ширина коридоров не менее 0,7м. По ходу движения воды, ширина коридоров увеличивается, в виду чего скорость движения воды падает от 0,2-0,3 м/с в начале движения до 0,05-0,1 м/с в конце камеры хлопьеобразования. Нижний предел скорости берётся для расчётов мутных вод (мутность 250-1500 мг/л), верхний предел скоростей для цветных вод и низких температурах воды в зимний период. С помощью подключения или отключения коридоров, регулируется время пребывания воды в камере(20-30 мин). Днище камеры хлопьеобразования устраивается с уклоном 20-30% для удаления осадка.

2.3 Вихревая камера хлопьеобразования.

Применяют на станциях при любых расходах. Выполняется в виде железобетонного, пирамидального, конического. Конструкция данной камеры похожа на конструкцию вихревого смесителя. Угол конусности от 50-70°.

Рисунок 3

Данные камеры обычно встраиваются в отстойник или пристраиваются вплотную к нему. Принципы работы заключаются в плавном перемешивании воды при движении снизу вверх и значительном снижении скорости, скорость выхода воды из распределительных труб 0,7-1м/с. Скорость движения воды по камере хлопьеобразования 40-50мм/с. Время пребывания воды в этой камере от 6 до 12 мин.

2.4 Камера хлопьеобразования зашламлённого типа (со слоем взвешенного осадка).

Используются на станциях с любой производительностью для осветления средних и мутных вод. Выполняются встроенными в горизонтальный отстойник из расчёта одна камера на одну секцию отстойника. Дно выполняется пирамидальным с углом конусности 45 . В основании пирамиды помещают распределительную трубу. Расстояние от стенки камеры хлопьеобразования до трубы не более 1м. Расстояние между водораспределительными трубами не более 2м. Скорость восходящего потока 0,65-1,6 мм/с. Для средних вод 0,8-2,2мм/с для мутных вод. При такой скорости движения воды образуется и поддерживается во взвешенном состоянии слой осадка, который является центром коагуляции. Хлопья образуются устойчивые.

Рисунок 4. Встроенная камера хлопьеобразования со слоем взвешенного осадка:

2 — трубопровод опорожнения;

3 — камера хлопьеобразования;

4 — поперечные перегородки;

6 — полупогружная перегородка;

7 — гори­зонтальный отстойник;

8 — водораспределительные трубы;

9 — сброс осадка из от­стойника

2.5 Механические камеры хлопьеобразования (флокуляторы)

Перемешивание воды достигается вращением мешалок, которые приводятся в движение с помощью электродвигателя. Различают лопастные камеры с вертикальной и горизонтальной осью вращения мешалок. Флокулятор представляет собой железобетонный резервуар, рассчитанный на 10-60 минутное пребывание воды В центре камеры располагается вертикальная ось с сидящим на ней барабаном и закреплёнными на барабане лопатками. Средняя скорость движения воды 0,2-0,5 м/с. Чаще всего эти камеры представляют собой единое сооружение по смешиванию воды с реагентами и отстаиванию обработанной воды.

Рисунок 5. Механический смеситель пропеллерного типа:

Источник

Камеры хлопьеобразования гидравлического типа

Водоворотная камера хлопьеобразования совмещается с вертикальным отстойником и располагается в центральном стакане. Вода распределяется в верхней части камеры соплами, расположенными на расстоянии 0,2 диаметра камеры от стенки на глубине 0,5 м от поверхности воды, и закрепленными в ее центре в виде неподвижного сегнерова колеса. Выходя из сопел со скоростью 2-3 м/с, вода приобретает вращательное движение вдоль ее стенок и движется сверху вниз. Для гашения вращательного движения воды при ее переходе в отстойник, которое могло бы ухудшить его работу, внизу камеры устанавливают гаситель в виде решетки высотой 0,8 м с ячейками 0,5×0,5 м. Время пребывания воды в камере принимают 15-20 мин, а ее высоту 3,5-4 м.

Перегородчатая камера хлопьеобразования представляет собой прямоугольный железобетонный резервуар с перегородками, образую щими 9-10 коридоров шириной не менее 0,7 м, через которые последовательно проходит вода со скоростью 0,2-0,3 м/с в начале камеры и 0,05-0,1 м/с — в конце. Вода многократно изменяет направление движения в горизонтальной или вертикальной плоскости.

За счет увеличения ширины коридоров можно регулировать время пребывания обрабатываемой воды в камере в зависимости от ее качества. Дно коридоров камеры выполняют с продольным уклоном 0,02-0,03 для удаления осадка при чистке. Среднюю глубину камера принимают 2-2,5 м, продолжительность пребывания воды в камере — 20—30 мин (минимальное время для мутных вод, максимальное — для цветных вод с пониженной температурой).

Перегородчатые камеры хлопьеобразования используют в комплексе с горизонтальными отстойниками. В этом случае основную часть отстойников и камеры обсыпают землей, а в месте их примыкания устраивают павильон, в котором размещают шиберы и задвижки для управления работой камеры и отстойников.

Водоворотная (а) и контактная (б) камеры хлопьеобразования, совмещенные с вертикальным отстойником

1 — подача воды; 2 — распределительные сопла; 3 — камера хлопьеобразования; 4 — решетка-гаситель; 5 — вертикальный отстойник; 6 — сборный кольцевой желоб; 7 — отвод осветленной воды; 8 — удаление осадка; 9 и 10 — верхняя и нижняя решетки; 11 — плавающая загрузка

Перегородчатая камера хлопьеобразования с горизонтальным движением воды, совмещенная с горизонтальным отстойником

1 — камера хлопьеобразования; 2 — трубопровод, подающий воду в камеру; 3 — отстойники; 4 — шиберы (пропуск воды); 5 — распределительный канал; 6— отводной канал; 7 — шиберы (выпуск осадка); 8 — канал для отвода осадка; 9- удаление осадка из отстойника

Вихревая камера хлопьеобразования выполняется в виде прямоугольного в плане железобетонного с коническим или пирамидальным днищем резервуара (с углом конусности 50-70°, обращенным вниз). Перемешивание воды в камере хлопьеобразования происходит при ее движении снизу вверх вследствие уменьшения скорости движения (от 0,8-4,2 до 0,004 — 0,005 м/с) в результате резкого увеличения площади поперечного сечения. Время пребывания воды в камере составляет от 6 (для мутных вод) до 12 мин (для цветных вод). Передачу воды из камеры в отстойники следует осуществлять при скорости ее движения в сборных лотках или трубах не более 0,05 м/с для цветных вод и 0,1 м/с — для мутных. Для интенсификадии работы камеры в ее верхней части могут размещаться тонкослойные модули.

Камера хлопьеобразования зашламленного типа получила распространение для вод средней мутности и мутных. Эту камеру размещают в начале коридора отстойника и выполняют в виде железобетонного с пирамидальным днищем резервуара (с углом конусности 45°). В основаниях перевернутых пирамид находятся напорные перфорированные водораспределительные трубы, расстояние между которыми в осях 2 м, от стенки камеры —1м, Отверстия трубы диаметром не менее 25 мм направлены вниз под углом 45°, их суммарная площадь составляет 30—40% площади сечения распределительной трубы. Скорость движения воды в распределительных трубах 0,4—0,6 м/с.

Для соблюдения постоянства скорости движения воды перфорированные распределительные трубы необходимо выполнять телескопическими с косыми переходами.

При восходящей скорости потока 0,65-1,6 (для вод средней мутности) и 0,8-2,2 мм/с (для мутных вод) образуется и поддерживается во взвешенном состоянии слой осадка из скоагулированных примесей высотой не менее 3 м, частицы которого являются центрами коагуляции. Время пребывания воды в камере не менее 20 мин. Применение подобных камер хлопьеобразования позволяет увеличить расчетную скорость осаждения взвешенных веществ в отстойниках при осветлении вод средней мутности на 15-20% и мутных на 20%. Передача воды из камеры в отстойник должна осуществляться при скорости ее движения 0,05-0,1 м/с для мутных вод и до 0,05 м/с — для цветных.

Вихревая (а) и зашламленного типа (б) камеры хлопьеобразования, встроенные е горизонтальный отстойник

1,8 — отвод осветленной и подача исходной воды; 2 — горизонтальный отстойник; 3 — лоток децентрализованного отбора осветленной воды; 4 — зона осветления воды; 5 — тонкослойные модули; 6 — лотки для сбора и отведения воды; 7 — вихревая камера хлопьеобразования; 9— водораспределительные перфорированные трубы; 10 — перфорированные трубы сбора и удаления осадка

Для улучшения процесса хлопьеобразования при коагулировании примесей маломутных и цветных вод А.Б. Гальберштадтом предложена гравийная камера с псевдоожиженной зернистой загрузкой. Оптимальные условия протекания процесса хлопьеобразования создаются при использовании зернистой загрузки из керамической крошки (керамзита, песка и др.) с эквивалентным диаметром 0,6- 0,9 мм и высотой слоя в статических условиях 0,3-0,5 м, работающей при расширении на 10—15%, что соответствует восходящей скорости потока 2,6-4,0 мм/с. Первоначально контактный слой загрузки покоится на слое гравия крупностью 5-20 мм и высотой 0,3-0,4 м.

Работа контактных камер хлопьеобразования основана на принципе контактной коагуляции, обусловленной способностью мелких частиц взвеси и микрохлопьев коагулянта после взаимной нейтрализации электрокинетических зарядов прилипать к поверхности более крупных частиц фильтрующей загрузки.

Другая конструкция контактной камеры хлопьеобразования с плавающей крупногранульной загрузкой была предложена М. Г, Журбой. Для образования псевдоожиженного слоя берутся вспененные гранулы полистирола марки ПСВ или ПСБ крупностью 0,5-1,5 мм. Могут использоваться для этой цели и другие аналогичные материалы, разрешенные для контакта с питьевой водой. Загрузка удерживается в верхней части камеры дренажной стенкой. Первоначальная высота слоя гранул около 1 м. Восходящая скорость движения воды в камере 5-6 мм/с.

Использование контактных камер хлопьеобразования позволяет увеличить в 3-4 раза нагрузку на единицу объема камеры, снизить на 20-25% расход коагулянта, уменьшить примерно в 1,5 раза продолжительность отстаивания воды в отстойниках.

При кондиционировании маломутных цветных вод хорошо зарекомендовала себя камера хлопьеобразования с рециркуляцией осадка . Обрабатываемая вода вводится в нижние части секций камеры, Выходя из сопел со скоростью 1 м/с, она поступает в центрально расположенные эжектируемые вставки и всасывает воду с осадком из объема секций. Таким образом, в каждой секции происходит непрерывное движение взвешенного осадка, обеспечивающее контактирование агрегативно неустойчивых примесей и их укрупнение, Обрабатываемая вода переходит из камеры в камеру и далее в отстойник. Время пребывания воды в камере 20-30 мин.

Источник