Рекомендуемая высота слоя насадки вентиляторной градирни для аэрации воды при ее обезжелезивании

 

Насадка	Высота слоя насадки в м при общей щелочности воды в мг∙экв/л
	2	3	4	5	6	8
Кольца Рашига размером 25x25x3 мм	1,5	1,75	2	2,5	3	4
Хордовая из деревянных брусков	2	2,5	3	3,5	4	5

287

Производительность вентиляторов градирни

                          Q_вент=Q_час Q_о=380∙10=3800 м³/ч,

где Q_o— необходимая производительность вентилятора на 1 м³ пропускаемой воды, обычно принимается равной 10 м³.

Напор, развиваемый вентилятором, должен быть

                          h_вент=h_кр30=3∙30=90 мм вод. ст.

Емкость контактного резервуара

                                 

где t=30—40 мин — время пребывания воды в контактном резер­вуаре.

Размер (в плане) контактного резервуара объемом 190 м³ при глубине слоя воды, равной 4 м, будет: 6,9X6,9 м.

Напорные вертикальные фильтры для окончания процесса фло­куляции гидроокиси железа и удаления ее проектируются в соот­ветствии с указаниями, изложенными в § 32.

Для загрузки фильтров используется песок с крупностью зерен 0,5—1,2 мм при высоте фильтрующего слоя 1200 мм.

При скорости фильтрования 6 м/ч необходимая площадь фильт­ров ∑f=380:6=63,3 м².

Принимаем семь рабочих фильтров и один резервный серийного изготовления диаметром D=3,4 м и площадью каждый 9,07 м². Об­щая рабочая площадь фильтров 7X9,07=63,49 м².

При применении напорных фильтров следует предусматривать ввод воздуха в подающий трубопровод в количестве 2 л на 1 г двух­валентного железа.

В АКХ МКХ РСФСР канд. техн. наук А. М. Перлиной проведе­ны исследования по обезжелезиванию воды методом фильтрова­ния с упрощенной системой аэрации.

Обезжелезивание воды с упрощенной аэрацией допустимо при следующих показателях качества исходной воды: а) содержание железа (общего) до 10 мг/л, в том числе двухвалентного не менее 70%; б) рН воды не менее 6,8; в) щелочность воды более мг∙экв/л; г) содержание сероводорода не более 0,5 мг/л; д) пер­манганатная окисляемость не более 0,15 (Fe²⁺)+5 мг/л О₂.

Если одно из этих условий не выдерживается, нужна предвари­тельная аэрация воды в аэраторах с добавлением в нее в необходи­мых случаях реагентов (перманганата калия, хлора и др.).

Конструкция фильтров для обезжелезивания воды с упрощенной аэрацией аналогична конструкции фильтров для осветления и обес­цвечивания воды, но со следующими расчетными параметрами: диаметр зерен фильтрующего слоя — минимальный 0,8 мм и мак­симальный 1,8 мм; эквивалентный диаметр 0,9—1 мм; коэффици­ент неоднородности 1,5—2; высота слоя 1000 мм; скорость фильт­

288

рования при нормальном режиме 7 м/ч, а при форсированном 10 м/ч.

Использование более крупной загрузки с диаметром зерен 1— 2 мм, с эквивалентным диаметром 1,2—1,3 мм и коэффициентом не­однородности 1,5—2 при высоте фильтрующего слоя 1200 мм поз­воляет увеличить скорость фильтрования при нормальном режиме до 10 м/ч, а при форсированном — до 12 м/ч.

Расчетная продолжительность фильтроцикла должна бить не менее 12 ч.

Таким образом, практическое использование нового метода поз­воляет проводить обезжелезивание воды без устройства аэраторов и контактных резервуаров.

По этому методу построены и работают станции обезжелезива­ния воды в гг. Гомеле, Бресте, Зеленогорске, Люберцах и др.

§ 58. Расчет установки для реагентного обезжелезивания воды

Рассматриваемая установка (рис. 83) применяется для обезже­лезивания воды поверхностных источников. Она включает оборудо­вание реагентного хозяйства (для приготовления и дозирования

            

Рис. 83. Схема установки для реагентного обезжелезивания воды

раствора коагулянта, известкового молока и хлор-газа), аэратор-смеситель 1 для аэрации воды и смешения ее с реагентами, осветли­тель 2 для задержания взвеси и продуктов реакции реагентов, вве­денных в воду, фильтр 3, который задерживает взвесь, не осевшую в осветлителе.

Пример. Заданная производительность станции обезжелезива­ния воды Q_сут=9100 м³/сутки, или Q_чac=380 м³/ч. Карбонатная

289

жесткость исходной воды Ж_к==5,3 мг∙экв/л; содержание в воде СО₂ при рН=6,9 и ее температуре t=10°C составляет 74 мг/л; содержание железа 6,5 мг/л; цветность исходной воды Ц=60°. Необходимая доза извести в пересчете на СаО будет

                            Д_CaO=0,64[СО₂]+[Fe²⁺]+6 мг/л.                   (197)

В данном примере Д_CaO=0,64∙74+6,5+6=59,9≈60 мг/л.

Доза сернокислого алюминия в пересчете на безводный про­дукт  Доза хлора Д_хл=0,5[О₂]=0,5∙5,9≈3 мг/л (где [O₂]—окисляемость воды в мг/л O₂, рав­ная 5,9 мг/л).

Нагрузка на аэратор-смеситель должна быть 50—75 м³/ч на 1 м². Тогда площадь его поперечного сечения будет F_аэр=880:75=5,07 м².

При расчете осветлителя скорость восходящего потока воды сле­дует принимать по табл. 30. Остальные расчетные параметры при­нимаются такими, как и при обычном осветлении воды.

После пропуска воды через осветлитель вода поступает на без­напорные скорые фильтры или на фильтры с двухслойной загруз­кой. В фильтрах возможно устройство для верхней промывки, ко­торая улучшает отмывку верхних слоев песка от железистых от­ложений.

При реагентном обезжелезивании воды сооружения для сме­шения реагентов с водой, отстаивания и фильтрования рекоменду­ется рассчитывать аналогично сооружениям для осветления и обесцвечивания воды.

Глава XIII

Расчет обесфторивающих и фтораторных установок

§ 59. Очистка воды от фтора

Повышенное содержание фтора (более 1,5 мг/л) бывает, как правило, только в подземных водах. Так как эти воды обычно не требуют осветления, то для очистки их от фтора следует применять метод фильтрования воды через сорбент, поглощающий фтор. Та­ким сорбентом может служить активированная окись алюминия в виде зерен крупностью 1—3 мм, емкость поглощения которой со­ставляет 900—1000 г фтора на 1 м³ сорбента при его объемном ве­се 0,5 т/м³.

Очистка от фтора фильтрованием воды через сорбент возможна при содержании в воде взвешенных веществ не более 8 мг/л и при общем солесодержании не выше 1000 мг/л.

При фильтровании воды через сорбент содержание фтора сни­жается вначале до 0,1—0,3 мг/л, а затем постепенно снова повы­шается вследствие истощения поглощающей способности сорбента. При увеличении концентрации фтора до 1—1,5 мг/л фильтр надо выключать для регенерации. Поглощающую способность сорбента восстанавливают раствором сернокислого алюминия. По окончании регенерации сорбент отмывают водой. При фильтровании через сорбент воды, содержащей фтор, происходит ионный обмен, в ре­зультате которого повышается концентрация ионов SO₄^2–— в очищен­ной воде.

Поэтому, как указано в ГОСТ 2761—57, содержание сульфатов в питьевой воде не должно быть более 500 мг/л. Исследования по­следнего времени показали, что это содержание не должно превы­шать 300—400 мг/л (см. § 1).

Устройства для очистки воды от фтора включают следующие сооружения и оборудование: 1) фильтры типа Н-катионитовых, но загруженные сорбентом, с дренажем из щелевых фарфоровых кол­пачков; 2) резервуар для воды, взрыхляющей загрузку фильтров; 3) баки для приготовления раствора сернокислого алюминия с кон­центрацией 8—10%; 4) эжекторы для разбавления 8—10%-ного раствора до концентрации 1 —1,5% и подачи этого регенерационно­

291

го раствора на фильтры; 5) воздуходувки для перемешивания рас­твора сернокислого алюминия в баках; 6) контрольно-измеритель­ные приборы.

Пример. Рассчитать установку для очистки воды от фтора при заданном расходе воды Q_чac=200 м³/ч и содержании в ней фтора 5 мг/л.

Площадь одного напорного фильтра с загрузкой сорбентом

                                  

где N   — количество фильтров;

  υ   — расчетная скорость фильтрования (допускается при нор­мальном режиме до 6 м/ч и при выключении одного фильт­ра на регенерацию до 8 м/ч).

Принимаем шесть фильтров (один из них резервный) диамет­ром 3 м (см. табл. 47) с площадью фильтрующей поверхности 7,05 м².

При выключении одного фильтра на регенерацию скорость фильтрования будет

                           

Высоту слоя загрузки в напорном фильтре принимаем Н=2 м при содержании фтора в исходной воде до 5 мг/л и H=3 м при со­держании фтора 8—10 мг/л. Над слоем загрузки следует преду­смотреть дополнительную высоту, равную 0,6H, так как сорбент при взрыхлении расширяется. Кроме того, ниже сорбента на дре­нажные колпачки надо уложить слой кварцевого песка толщиной 150 мм с крупностью зерен 2—4 мм.

Таким образом, общая высота фильтра будет H_общ=2+0,6∙2+0,15=3,35 м.

Потеря напора составляет 0,7 м на 1 м высоты загрузки, т. е. в данном случае 1,4 м (при форсированном режиме 1 м на 1 м за­грузки, т. е. 2 м).

Продолжительность работы фильтра между регенерациями сле­дует определять по формуле

                                                           (198)

где f    — площадь фильтра, равная 7,05 м²;

  Н  — высота слоя сорбента, равная 2 м;

  E_раб — рабочая емкость поглощения сорбента по фтору, рав­ная 900 г/м³;

  Q_ф — производительность одного фильтра, равная: Q_чac:N=200:5=40 м³/ч.

  С_исх — содержание фтора в исходной воде, равное 5 г/м³;

  С_ф — средняя концентрация фтора в фильтрате в конце цик­ла, равная 1 г/м³.

292

Тогда

                                    

Дно и внутренняя поверхность фильтров должны иметь изоляци­онное покрытие, состав которого допустим при подготовке питье­вой воды и устойчив против истирания сорбентом.

Перед регенерацией производят взрыхление сорбента с интен­сивностью ω_взр=4—5 л/сек на 1 м³. Продолжительность взрых­ления t_взp=15—20мин (0,25—0,33 ч).

Расход воды на взрыхление одного фильтра в данном примере по формуле (150)

                                 

Емкость W_p растворного или расходного бака

                                                               (199)

где Д_ал — расход сернокислого алюминия в пересчете на Al₂(SO₄)₃, принимаемый равным 40—50 г на 1 г уда­ленного из воды фтора; для данного примера Д_ал=(5—4)40=160 г/г;

  п   — число регенераций, на которое рассчитана емкость бака (n=1 при количестве фильтров N<8 и n=2 при N>8);

  b   — концентрация раствора сернокислого алюминия, рав­ная 8—10% для растворного бака и 1—1,5% для рас­ходного бака;

  γ    — объемный вес раствора сернокислого алюминия, равный 1,09 т/м³ для 8— 10%-ного раствора и 1,01 т/м³ для 1 —1,5%-ного раствора.

Следовательно, для данного примера

                              

Интенсивность подачи воздуха для перемешивания раствора в баках принимают 8—10 л/сек на 1 м² поперечного сечения бака. Для распределения воздуха служат дырчатые трубы из кислото­стойких материалов. Скорость движения воздуха в трубах состав­ляет 10—15 м/сек, а при выходе из отверстий диаметром 3—4 мм 20—30 м/сек.

Регенерационный 1—1,5%-ный раствор пропускают через сор­бент сверху вниз со скоростью фильтрования υ_p=2—2,5 м/ч. Пос­ле регенерации производится отмывка сорбента путем подачи воды в фильтр снизу вверх с интенсивностью ω_отм=4—5 л/сек на 1 м². Расход воды для отмывки принимают 10 м³ на 1 м³ сорбента.

В рассматриваемом примере расход отмывочной воды для од­ного фильтра q_отм=fH∙10=7,05∙2∙10=141 м³.

293

Продолжительность отмывки

                                                                 (200)

Следовательно,

Рекомендуется первые 70—80% объема регенерационного рас­твора сбрасывать в сток, а остальные — повторно использовать.

§ 60. Фторирование воды

Фторирование воды хозяйственно-питьевого назначения прак­тикуется для предупреждения кариеса зубов у населения, пользую­щегося водой с содержанием фтора ниже 0,7 мг/л. Однако избыточ­ное фторсодержание свыше 1,5 мг/л может вызвать флюороз (гипо­плазию эмали зубов). Поэтому следует увеличивать содержание фтора в воде только до 0,8 мг/л летом и до 1 мг/л зимой, вводя фторсодержащие реагенты. В СССР с этой целью применяют по­рошкообразный кремнефтористый натрий Na₂SiFe₆ (ГОСТ 87—66) или реже фтористый натрий NaF (ГОСТ 2871—67), который зна­чительно дороже.

Кремнефтористо-водородная кислота дешевле других реаген­тов, но нецелесообразна для применения на установках малой про­изводительности, где необходимо ее разбавлять водой, что ведет к выпадению осадка, отлагающегося в насосах, трубах и арматуре.

Кремнефтористый аммоний (NH₄)₂SiF₆ (ГОСТ 10129—62) но стоимости дешевле фтористого натрия, но даже при недолгом хра­нении слеживается в крепкие комья, что затрудняет его использо­вание.

Доза любого фторсодержащего реагента определяется по фор­муле

                                               (201)

где п   — коэффициент, принимаемый равным при вводе фтора после очистных сооружений 1, а перед скорыми фильт­рами 1,1;

  а   — содержание фтора в обработанной воде, принимаемое равным зимой 1 мг/л и летом 0,8 мг/л;

  К   — содержание чистого фтора в веществе, равное для Na₂SiF₆ 60%, для (NH₄)₂SiF₆ 79% и для NaF 45%;

  С_ф — содержание чистого вещества в техническом продукте, равное для Na₂SiF₆ 93—98% в зависимости от сорта;

  [F^–]—содержание фтора в исходной воде в мг/л.

Тогда при [F^–]=0,3 мг/л необходимая доза Na₂SiF₆ составит

                     

294

В отечественной практике нашли применение два вида фтора­торных установок: с растворными баками и сатураторами.

Рис. 84. Фтораторная установка с рас­творными баками с механической за­грузкой реагента 1 — фторопровод; 2 — вакуум-линия; 3 — ка­нализация; 4 — водопровод; 5 — склад реаген­та; 6 — бочки с реагентом; 7 — роликовая платформа; 8— растворные баки; 9 — опро­кидывающаяся кабина; 10 — бункер; 11 —объ­емный дозатор; 12— насос-дозатор; 13—воз­духодувка; 14— площадка обслуживания

Фтораторная установка с растворными баками и механической загрузкой реагента (рис. 84). Схема действия этой установки со­стоит в следующем: реагент подается в растворные баки 8 из бо­чек 6, располагаемых на полу склада 5 на специальных под­ставках. Захватом, укреплен­ным на кран-балке, бочку 6 ставят на роликовую платфор­му 7, которую подводят по на­правляющим к опрокидываю­щейся кабине 9 с открываю­щейся вниз дверцей. Содержи­мое бочки высыпается в бун­кер 10, обслуживающий оба бака 8. Реагент заполняет сек­торы двух объемных дозато­ров 11 (барабанного типа) и подается поочередно в один или другой бак. Реагент за­гружают один раз в смену. Для перемешивания раствора в баке служит воздуходувка 13. Готовый раствор забирают на­сосы-дозаторы 12 марки НД и по фторопроводу 1 подают на очистную станцию к скорым фильтрам. По трубопроводу 4 в бак 8 поступает вода для растворения реагента, а тру­ба 3 служит для сброса осадка в канализацию. Для удобства об­служивания установки имеется площадка 14. Полезный объем рас­творного бака

                                                                     (202)

где Q_cyт — производительность установки в м³/сутки;

  Д_ф — доза реагента (чистого) в г/м³;

  n   — число затворений в сутки;

  K_р — концентрация раствора в баке, равная для Na₂SiF₆ 2,5—3,5 г/л и для (NH₄)₂SiF₆ 30—50 г/л.

При заданном расходе воды Q_cyт=50000 m³/сутки

                                   

Производительность насоса-дозатора

                                                          (203)

295

 

 

296

 

Рис. 85. Фтораторная установка с сатуратором производительностью 5000—12500 м³/сутки

а — разрез по I—I; б — план; в — разрез по II—II; 1 — фтораторная; 2 — склад реагента; 3 — операторная или комната дежурного; 4 — сатуратор; 5 — питатель; 6 — ввод водопровода d =50 мм; 7 — фторопроводы 2d = = 15 мм; 8 — канализация; 9 —ротаметры; 10 — бачок постоянного уровня емкостью 115 л.

297

Тогда для данного случая

                   

Принимаем насос-дозатор марки НД-1200/6и (один рабочий, второй резервный) номинальной производительностью 1200 л/ч с мощностью электродвигателя 1,7 квт (см. табл. 24).

Площадь склада

                                              

где m  — количество бочек реагента, рассчитанное на 1,5-месяч-ный запас;

  f    — площадь, занимаемая одной бочкой и равная 0,25 м²;

  1,2 — коэффициент для учета проходов.

Кремнефтористый натрий транспортируется в деревянных боч­ках весом нетто 50 кг; высота одной бочки 660 мм и максимальный диаметр 460 мм; бочки устанавливают по высоте в два ряда. При потребности в реагенте на 1,5 месяца (45 дней)

                                

а количество бочек будет m=3150:50=63 шт.

Тогда площадь склада

                                    

Кремнефтористый аммоний транспортируется в мешках весом по 50 кг; площадь, занимаемая одним мешком, 0,4 м²; размеры меш­ка 80X45 см; допускаемая высота ряда мешков 2 м.

Фтораторная установка с сатуратором. Во всех установках с са­тураторами, находящихся в эксплуатации в СССР, в качестве реа­гента применяют кремнефтористый натрий. Чтобы получить в сату­раторе насыщенный раствор реагента с постоянной концентрацией, надо поддерживать постоянную температуру поступающей воды. С этой целью воду пропускают через теплообменник с температу­рой 20°С.

Фтораторная установка рассматриваемого типа (рис. 85) примы­кает к складу реагента 2; рядом располагают комнату дежурного оператора 3. Сатуратор 4 состоит из конической нижней и верхней цилиндрической частей; над последней установлен питатель 5. Внутри сатуратора по его вертикальной оси проходит центральная труба, заканчивающаяся внутри конической части сатуратора рас­ширяющейся книзу воронкой. Центральная труба служит для за­сыпки реагента и отделения воздуха. Вода подается по трубопрово­ду 6 в нижнюю часть сатуратора и к небольшой наружной ворон­ке в верхней части сатуратора, в которую поступает раствор реа­гента. Насыщенный раствор кремнефтористого натрия, образую­щийся в сатураторе, отводится по фторопроводам 7, на которых установлены ротаметры 9. Для отвода шлама в канализацию слу­

298

жит трубопровод 8. Для регулирования подвода воды к сатурато­ру установлен бачок постоянного уровня 10 емкостью 15 л.

Пример. Рассчитать фтораторную установку с сатураторами. Расход насыщенного раствора реагента (Na₂SiFe₆)

                                                 (204)

где Q_чac — расход воды в м³/ч;

  K_н — концентрация насыщенного раствора в сатураторе в г/л.

Остальные обозначения — по предыдущему.

При заданном расходе Q_сут=50000 м³/сутки, или Q_чac=2083 м³/ч, и значениях n=1,1, а=1 мг/л, K_н=4,3 г/л и K=60,6%

                       

Площадь сечения цилиндрической части сатуратора

                             

где υ   — скорость движения воды в цилиндрической части, прини­маемая равной 0,05—0,1 мм/сек.

Диаметр сатуратора

                           

Высота цилиндрической части сатуратора

                                H_ц=3,6tυ=3,6∙7∙0,1≈2,5 м,

где t    — время пребывания воды в сатураторе, равное 7 ч (реко­мендуемое t>5 ч).

Объем цилиндрической части сатуратора

                              W_ц=H_цF_ц=2,5∙1,77≈4,42 м³.

Высота нижней конической части сатуратора

          

Объем нижней конической части сатуратора

             

Общий объем сатуратора W_c=W_ц+ W_к=4,42+0,75=5,17 м³.

Общая высота сатуратора H_с=2,5+1=3,5 м.

Институт ЦНИИЭП инженерного оборудования городов выпу­стил типовые проекты фтораторных установок с сатураторами про­изводительностью до 40 тыс. м³/сутки.

299

Литература

Абрамов Н. Н. Водоснабжение. Стройиздат, 1967.

Апельцин И. Э., Клячко В. А. Опреснение воды. Стройиздат, 1968.

ВНИИ ВОДГЕО (Клячко В. А., Апельцин И. Э.). Подготовка воды для промышленного и городского водоснабжения. Госстройиздат, 1962.

ВНИИ ВОДГЕО (Шевелев Ф. А.). Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных и пластмассовых водопроводных труб, 4-е изд. Стройиздат, 1970.

Габович Р. Д., Николадзе Г. И., Савельева Н. П. Фторирование и обесфторивание питьевой воды. «Медицина», 1968.

Горин Г.С., Мозжухин П.С. Эксплуатация очистных сооружений. Изд. Наркомхоза, 1940.

Кастальский А. А., Минц Д. М. Подготовка воды для питьевого и промышленного водоснабжения. «Высшая школа», 1962.

Кожинов В. Ф. Очистка питьевой и технической воды. Примеры и расче­ты, 2-е изд. Стройиздат, 1964.

Кожинов В. Ф. Установки для озонирования воды. Стройиздат, 1968.

Кульский Л. А. Теоретическое обоснование технологии очистки воды. «Наукова думка», Киев, 1968.

Кульский Л. А. Основы физико-химических методов обработки воды. Изд. МКХ РСФСР, 1962.

Кургаев Е. Ф. Основы теории и расчета осветлителей. Госстройиздат, 1962.

Маркизов В. И. Хлорирование воды и сточной жидкости. Изд. МКХ РСФСР, 1953.

Минц Д. М. Теоретические основы технологии очистки воды. Стройиздат, 1964.

Минц Д. М., Шуберт С. А. Фильтры АКХ и расчеты промывки скорых фильтров. Изд. МКХ РСФСР, 1951.

Мозжухин П. В., Сергеев М. П. Специальные установки по хлориро­ванию и дехлорированию воды большими дозами. Изд. МКХ РСФСР, 1943.

Никифоров Г. Н. Сверхскоростные фильтры большой производительности с автоматическим управлением. В сб.: «Научные труды Ленинградского инже­нерно-строительного института», вып. 9. Изд. ЛИСИ, 1950.

Пискунов П. И. Горизонтальные водопроводные отстойники. Госстрой­издат, 1953.

Соколов В. Ф. Обеззараживание воды бактерицидными лучами. Изд. МКХ РСФСР, 1954.

Справочник проектировщика. Водоснабжение населенных мест и промыш­ленных предприятий. Под общей ред. инж. И. А. Назарова. Стройиздат, 1967.

Строительные нормы и правила. «Водоснабжение. Нормы проектирования» СНиП 11-Г.3-62. Госстройиздат, 1963.

Турчинович В. Т. Улучшение качества воды. Стройиздат, 1940.

Шкроб М.С, Прохоров Ф. Г. Водоподготовка и водный режим паро­турбинных электростанций. Госэнергоиздат, 1961.

ОГЛАВЛЕНИЕ

                                                                                                                                  Стр.

Предисловие.................................................................................................................. 3

Глава I

---

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 547; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!