Изучение работы горизонтальных отстойников

Нерастворенные примеси, находящиеся в сточной воде, попадая в отстойник, двигаются по траектории, получаемой от векторного сложения двух скоростей — гидравлической крупности и скорости движения воды. Гидравлическая крупность и0, мм/с, — это скорость осаждения нерастворенных загрязнений в стоячей воде. Гидравлическая крупность в любом типе отстойника всегда направлена вертикально.

Эффективность работы отстойников зависит от конструктивного типа отстойника. Выделяются три основных типа отстойников: вертикальные, горизонтальные и радиальные. Тип отстойника описывает направление движения очищаемой воды в сооружении. В вертикальных отстойниках очищаемая жидкость движется по нисходяще-восходящей траектории, т. е. в вертикальной плоскости. Соответственно, вектор скорости движения очищаемой воды также направлен вертикально, как и вектор гидравлической крупности. Суммарная скорость осаждения взвеси будет в этом случае являться разницей между скоростями (при осаждении взвести) или суммой скоростей при всплытии загрязнений к зеркалу воды.

В горизонтальных отстойниках очищаемая вода движется параллельно зеркалу воды. В радиальных отстойниках осветляемая жидкость также движется параллельно зеркалу воды, но от центра к периферии или наоборот. При этом скорость движения осветляемой жидкости меняется в соответствии с изменением радиуса отстойника.

В разных конструктивных типах отстойников траектория движения осаждаемых загрязнений будет различна, а следовательно, и эффект очистки.

Теоретическая продолжительность пребывания сточной воды в горизонтальном отстойнике, Ттеор, с, может быть рассчитана по формуле

где V — объем отстойника, м3; (2 — расход воды, поступающий в отстойник, м3/с.

В значительной степени эффект очистки также зависит от условий впуска-выпуска очищаемой жидкости, наличия в отстойниках зон, где вода почти не движется — мертвых зон, а также водоворотных (располагаются вблизи мест впуска-выпуска очищаемой жидкости). Также важно помнить, что максимальные скорости движения воды будут в центральной части отстойников, а ближе к строительным конструкциям (стенкам, днищу отстойников) скорости будут значительно меньше. Все эти факторы влияют на фактическую продолжительность пребывания воды в отстойниках. Фактическая продолжительность пребывания воды в отстойнике всегда будет меньше теоретической.

Отношение действительной продолжительности пребывания воды в сооружении Тфакт к теоретической продолжительности Ттеор оцениваются коэффициентом использования объема отстойника К8еС,

Чем выше коэффициент использования объема отстойника, тем лучше гидравлический режим отстойника.

Действительная (фактическая) продолжительность пребывания воды в отстойнике Тфакт определяется в ходе проведения экспериментов — путем ввода в сооружения подкрашенной воды (раствора марганцовки) и замера времени, затраченного на прохождении подаваемого раствора от начала до конца сооружения.

Описание установки

Лабораторный стенд (фото 17.1) состоит из:

  • — горизонтального отстойника со встроенной перфорированной перегородкой (рис. 17.1);
  • — насоса с подачей до 40 м3/час и напором до 40 м;
  • — водосчетчика крыльчатого, калибром 15 мм;
  • — запорной арматуры, предназначенной для изменения величин расходов, поступающих в отстойник;
  • — расходного бака (для ввода коагулянта);
  • — системы трубопроводов, позволяющих подавать воду либо непосредственно в отстойник, либо в камеру хлопьеобразования;
  • — баков исходной воды.
Схема стенда горизонтального отстойника

Рис. 17.1. Схема стенда горизонтального отстойника:

  • 1 бак чистой водопроводной воды; 2 — бак водопроводной воды, окрашенный марганцовкой; 3,4 — клапаны запорные подачи воды из баков 1 и 2 соответственно; 5 — насос; 6 — водосчетчик;
  • 7, 8 — краны подачи воды в камеру хлопьеобразования и непосредственно в отстойник соответственно; 9 — отстойник со встроенной камерой хлопьеобразования; 10 — клапан запорный возврата чистой водопроводной воды; 11 — клапан запорный возврата марганцовки

Методика проведения экспериментов

Все клапаны запорные находятся в закрытом состоянии.

Наполняем баки 1 и 2 водопроводной водой. В бак 1 вносим КМпО4, перемешиваем до полного растворения (цель — окрасить воду).

Открываем клапаны запорные 3, 7, 10.

Снимаем первоначальные показания водосчетчика 6. Включив насос 5, заполняем отстойник 9 водой до момента истечения воды из отстойника в бак 1 через запорный клапан 10. Берем пробу воды для анализа на светопроницаемость. Данная проба является эталонным образцом. Снимаем конечные показания водосчетчика 6. Объем воды, поданной в отстойник, определяем по разнице показаний водосчетчика 6.

Определим фактическую продолжительность пребывания воды в отстойнике Тфакт. Фиксируем начальные показания водосчетчика 6. Перекрываем клапаны запорные 3, 7, 10, а отрываем 4 и 11. Частично приоткрываем клапан запорный 8 и включаем насос 5. Фиксируем время начала эксперимента. С момента начала эксперимента в отстойник начнет поступать окрашенная вода и вытеснять чистую воду, которая будет сливаться в бак 2. В процессе эксперимента необходимо наблюдать за движением окрашенного потока воды; проводить фотосъемку мертвых зон, с применением линейки для оценки масштаба.

С момента начала опыта производится отбор проб воды, выходящей из отстойника. Отбор проб производится с шагом 5—10 с. Отобранная для анализа вода проверяется на светопроницаемость с помощью фотоэлектрокалориметра. Как только светопроницаемость будет отличаться от эталонной — опыт можно прекратить. Фиксируем время окончания эксперимента. Разница между временем окончания эксперимента и временем начала укажет фактическую продолжительность пребывания воды в отстойнике, которая должна быть не менее теоретической продолжительности пребывания воды в модели отстойника. По окончании опыта фиксируем показания водосчетчика и определяем расход воды, горизонтальную скорость движения воды.

Изменение цвета выходящей из воды отстойника позволяет достаточно точно определить действительную (фактическую) продолжительность пребывания воды в отстойнике Тфакт и рассчитать величину Кзе[ при данном расходе.

Эксперимент повторяем при разных расходах, поворачивая клапан запорный 8 до полного открытия.

Строится графическая зависимость в осях «Коэффициент объемного использования отстойника» — «Горизонтальная скорость движения воды, V, мм/с».

Аналогичный цикл экспериментов проводят, подавая раствор марганцовки изначально в камеру хлопьеобразования (клапан запорный 7 частично открыт вплоть до полного открытия, а клапан запорный 8 перекрыт). Из камеры хлопьеобразования окрашенная вода более равномерно поступает непосредственно в зону отстойника через перфорированную перегородку. Данная конструкция позволяет уменьшить область мертвых и водоворотных зон в начале сооружения, что обучающиеся должны заметить визуально. Аналогично построить зависимость К5е?—V для отстойника, совмещенного с камерой хлопьеобразования.

Определить процентное изменение величины Кзе[ при разных условиях впуска воды в сооружение, сделать выводы.

Контрольные вопросы

  • 1. Какова конструкция горизонтального отстойника
  • 2. Что такое гидравлическая крупность взвеси?
  • 3. Как влияют на длину отстойника горизонтальная скорость движения воды, гидравлическая крупность и коэффициент объемного использования отстойника?
  • 4. От чего зависит коэффициент объемного использования отстойника?
  • 5. Как увеличить коэффициент объемного использования отстойника?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >