Улучшение качества воды.

15) Смешение воды с реагентами. Типы смесителей.

Быстрое и равномерное смешение с обрабатываемой водой вводимых в нее реагентов является одним из важнейших процессов в технологии улучшения качества воды, обеспечивающим при прочих равных условиях успех коагулирования ее примесей. Для осуществления этой задачи на практике применяют смесительные устройства и специальные сооружения - смесители, которые размещают в начале технологической линии. К числу первых относятся: диафрагмы, трубчатые смесители, вставки и сопла Вентури. Существующие типы смесителей могут быть по принципу их действия разделены на две группы: гидравлические, в которых смешение воды с реагентами осуществляется за счет энергии турбулизированного потока (энергия самой воды); механические, в которых смешение воды с реагентами достигается за счет движущихся механизмов (используется посторонняя механическая энергия). К первой группе могут быть отнесены смесители: вертикальные, перегородчатые, дырчатый, с разделением потока. В смесителях первой группы при значительных скоростях потери напора достигают значительной величины, что неизбежно вызывает резкие перепады пьезометрических уровней в высотной схеме расположения очистных сооружений и приводит к необходимости увеличения мощности насосных станций первого подъема. Кроме того, современные методы обработки воды часто требуют применения нескольких последовательно вводимых реагентов. При этом реагенты должны вводиться и смешиваться с водой в известной последовательности, что требует применения нескольких последовательно расположенных смесителей, а это приводит к необходимости выделения дополнительных площадок, особенно при большой производительности комплекса. С увеличением числа смесителей возрастает суммарная потеря напора в них.

Из смесителей гидравлического типа на практике широко распространены перегородчатые смесители с разделением потока. Такой смеситель представляет собой железобетонный лоток с тремя щелевыми перегородками, установленными перпендикулярно оси сооружения. При движении воды в щелях со скоростью 1 м/с за ними образуются вихревые течения, что способствует быстрому и полному смешению реагента с водой. Расстояние между перегородками должно равняться ширине лотка. Дырчатый смеситель представляет собой лоток с дырчатыми перегородками, размещенными перпендикулярно направлению движения воды. Вода, проходя через отверстия со скоростью около 1 м/с, завихряется, что способствует хорошему смешению воды с реагентами. Диаметр отверстий принимают 0,02-0,1 м. Верхний ряд отверстий должен быть затоплен под, уровень воды на 0,1-0,15 м во избежание подсоса воздуха.

Смесители

Для надлежащего действия вводимых в воду реагентов необходимо быстрое и полное смешение их с водой. Его осуществляют при помощи специальных устройств — смесителей. В смеситель подается вся подлежащая обработке вода. Раствор реагента, прошедший дозатор, вводится в подающую трубу перед смесителем или в головную часть смесителя. Смешение раствора реагента с водой может быть осуществлено путем создания сильно завихренного движения воды в пределах смесителя или путем механического перемешивания воды в смесителе различными мешалками. В нашей практике преимущественно используются системы, основанные на первом принципе. Они обеспечивают достаточно полное смешение и более просты и надежны в эксплуатации. Наиболее распространенными типами таких смесителей являются дырчатый, перегородчатый и вертикальный. В соответствии с требованиями СНиП П-Г.3-62 продолжительность пребывания воды в смесителе не должна превышать 2 мин.

Дырчатый смеситель выполняют в виде железобетонного или металлического лотка с дырчатыми перегородками (V.7). Обычно устраивают три перегородки. Расстояние между перегородками принимают равным ширине смесителя.

Задаваясь уровнем воды за последней перегородкой (#о= =0,4—0,5 м) и прибавляя к нему найденные потери напора /г, можно получить уровень воды в каждом отделении смесителя. Уровень воды перед каждой перегородкой должен обеспечить затопление всех отверстий в ней. Истечение из верхнего ряда отверстий может происходить и йе под уровень.

Определенный таким образом уровень воды в первом отделении смесителя дает наивысшую отметку, на которую должна быть подана вода насосами первого подъема и которая обеспечивает самотечное движение воды по всему комплексу очистных сооружений.

При помощи дырчатого смесителя достигается весьма хорошее смешение.

Перегородчатый смеситель (V. 8) представляет собой прямоугольный лоток, в котором последовательно установлено несколько перегородок с проемами, обусловливающими непрерывное изменение направления струй воды и скорости движения. Расчетная скорость движения воды в лотке принимается равной 0,6 м/с, а в проемах—1 м/с. Расстояние между перегородками принимается равным двойной ширине лотка Ьл. При подобных условиях падение уровня между отделениями будет составлять около 0,13 м.

Перегородчатый смеситель является более современной конструктивной разновидностью так называемого ершового смесителя, в котором перегородки ставились под некоторым углом к стенке лотка.

Смеситель вертикального (вихревого) типа, предложенный ВНИИ ВОДГЕО, основан на принципе турбулизации потока благодаря значительному изменению его живого сечения и соответствующему изменению его скорости.

Устройство такого смесителя схематически показано на V.9. Вода подается по трубе /, раствор реагента вводится через патрубок 2. Перемешивание осуществляется благодаря изменению скорости движения воды при переходе ее в конической части смесителя от узкого сечения к широкому. Отвод воды производится из верхней части смесителя через кольцевой желоб 3 (или по системе горизонтально расположенных дырчатых труб). Скорость в узком сечении конической части смесителя порядка 1 м/с, в цилиндрической части около 25 мм/с, время пребывания воды в камере около 1,5—2 мин, угол конусности 30—45°.

Смесители этого типа можно с успехом использовать в установках для осветления воды, а также для ее умягчения в широком диапазоне производительности. При известковании воды во всех случаях следует применять вертикальные смесители.

Вихревые смесители устраивают как круглыми, так и прямоугольными в плане (с пирамидальным днищем).

В некоторых установках смешение реагентов с водой осуществляется без специальных смесителей— путем впуска раствора реагента во всасывающую трубу насоса или в трубу, подающую воду к очистным сооружениям. Первый способ дает хорошее перемешивание, но применение его не всегда возможно и рационально из-за условий компоновки сооружений и неудобств, связанных с подачей реагента к насосам первого подъема, часто далеко отстоящим от основного узла очистных сооружений. Второй способ требует применения насоса или инжектора для введения раствора реагента в подающую трубу или расположения дозировочных устройств на соответственно большей высоте. При этом расстояние от места впуска реагента до камеры хлопьеобразования должно быть определено из условия, чтобы потери напора в этом участке трубы составляли 0,3—0,4 м, включая потери напора на местные сопротивления (повороты трубы и т. п.).

К последнему способу может быть отнесен применяемый в ряде случаев впуск раствора реагентов в подающую трубу в пределах самой очистной станции. За местом ввода реагентов на подающей трубе устанавливается шайба (диафрагма), выполняющая роль смесителя.

Смесители мешалочного типа, как было сказано, основаны на механическом перемешивании воды с введенным в нее реагентом.