Лабораторная работа №4 Очистка сточных вод методом отстаивания. Тонкослойные модули

Цель работы: ознакомиться с основными правилами безопасного изготовления, монтажа тонкослойного модуля, особенностями отстаивания при его использовании, экспериментально подобрать материалы для изготовления.

Теоретические сведения

Изготовление и монтаж тонкослойных модулей в условиях эксплуатации действующих сооружений очистки сточных вод сопряжено, как правило, с применением сварки, газопламенной резки. Проведение таких работ требует соблюдения важнейших правил техники безопасности [8].

При выполнении электросварочных работ в помещениях общего пользования временное рабочее место должно иметь ограждение несгораемыми ширмами, щитами и т.п. В стационарных условиях работы осуществляются в специально оборудованных кабинах с обшивкой несгораемым материалом. Зазор между обшивкой и полом стационарной кабины должен составлять не менее 50 мм. Свободная площадь на один сварочный пост в кабине согласно ГОСТ 12.3.003-86 не допускается менее 3 м².

Для эффективного улавливания сварочного аэрозоля устраивается местная вытяжная вентиляция с выбросом удаляемого воздуха за пределами забора свежего воздуха приточной вентиляции. Поверхности свариваемых заготовок и деталей тонкослойного модуля должны быть сухими, очищенными от окалины, смазки, других за­грязнений, не иметь заусенцев.

Соединение сварочных кабелей производится опрессовкой, сваркой или пайкой. Подключение их к сварочному оборудованию осуществляется только с помощью опресованных или припаянных кабельных наконечников. При прокладке или перемещении сварочных проводов принимаются меры против повреждения их изоляции и соприкосновения с водой, маслом, стальными канатами, горячими трубопроводами. Расстояние от сварочных проводов до названных трубопроводов, а также до баллонов с кислородом должно составлять не менее 0,5 м, с горючими газами – не менее 1м.

Приступать к проведению электросварочных работ по изготовлению и монтажу тонкослойных модулей разрешается только после выполнения требований пожарной безопасности: отсутствие на поверхности отстойников всплывного слоя, пленки легко воспламеняющихся веществ, очистка рабочего места от сгораемых материалов, защиты сгораемых конструкций, наличие вблизи средств пожаротушения (углекислотный огнетушитель, песок, кошма или асбестовое полотно).

При проведении неотложных электросварочных работ на открытой площадке отстойников необходимо сооружать навесы непосредственно над рабочим местом и электросварочным оборудованием. Во время дождя или снегопада такие работы при отсутствии навеса проводить нельзя.

Заготовка, раскрой металлических элементов тонкослойных модулей осуществляется с использованием газопламенной резки. Применяемые при этом газовые баллоны со сжатым кислородом, ацетиленом разрешается перевозить, хранить, выдавать и получать только лицам, прошедшим обучения обращения с ними. Указанные баллоны надлежит хранить в специальных сухих и проветриваемых помещениях. Пустые хранятся отдельно от наполненных газом, следует избегать ударов, воздействия прямых солнечных лучей, располагать необходимо на расстоянии не менее 1м от отопительных приборов. Баллоны с кислородом беречь от контакта с промасленной ветошью или другими предметами со следами масел. Перемещение баллонов производится с использованием специально предназначенных для этих целей тележек, носилок, снабженных специальными крепежными хомутами, обеспечивающих их устойчивое положение.

В проточных отстойниках (горизонтальных, радиальных, вертикальных) сточная вода перемещается от входного лотка по объему отстойника к выпуску. В реальных условиях процесс отстаивания в таких отстойниках сопровождается турбулентным движением сточной жидкости, что негативно сказывается на оседании (всплывании) примесей и, соответственно, эффективности выделения механических примесей. Эффект очистки значительно выше в непроточных отстойниках или в проточных, оборудованных тонкослойными модулями, обеспечивающими ламинарное движение жидкости за счет деления всего рабочего объема на тонкие слои полками или набором пакетов трубок.

Угол наклона полок к горизонту, как правило, составляет 45-60° и зависит от угла сползания осадка, который, в свою очередь, зависит от конструкционного материала полок. Высота полочного пространства составляет от 1 до 2 м, а высота яруса ( h_яр ) – от 50 до 150 мм.

Скорость движения воды в межполочном пространстве для обеспечения ламинарного движения воды должна составлять

V=ReβF/W_яр ,

где p - смоченный периметр яруса;

Re=fR_яр/F – число Рейнольдса, которое принимается при расчете меньше критического значения, равного 500;

W_яр =Вh_яр/cos α – площадь живого сечения яруса;

F – кинематический коэффициент вязкости;

R_яр = W_яр / β - гидравлический радиус яруса;

В – ширина полочного пространства.

Продолжительность осветления воды Т и длина полочного пространства I определяются по формулам

, ,

где U_o – гидравлическая крупность частиц взвесей, осаждение которых обеспечивает требуемый эффект осветления воды;

К_з – коэффициент запаса, учитывающий неполное использова­ние объема тонкослойного отстойника, составляет 1,3-1,5.

Недостатком тонкослойных отстойников является сложность удаления осадка из межполочного пространства. Кроме того осадок может прилипать и залеживаться на наклонных плоскостях полок при перерывах в подаче сточной воды в отстойник. Особое значение при этом имеет правильно выбранный угол сползания выделенного из стоков осадка по наклонным полкам. Величина угла сползания зависит от характера осадка: состава, влажности, способности отдавать влагу и т.д., а также от вида материала или покрытия стенок, полок отстойника, т.е. от степени их шероховатости и адгезионных свойств поверхности осаждения и осадка. Большое значение имеет также расположение полок по отношению к потоку очищаемой (осветляемой) сточной воды. Основные способы расположения приведены на рис. 4.1.

Рис.4.1. Схемы расположения тонкослойных модулей:

а) противоточная схема (применяется для оснащения тонкослойными модулями вертикальных отстойников); б) нисходяще-восходящая схема (приемлема для радиальных отстойников); в) с горизонтальным движением сточной воды (поток воды уходит как бы перпендикулярно абсциссе угла α [7]

Ход выполнения работы

Приборы и оборудование, используемые в работе

Для проведения исследования применяются:

• лабораторная модель стационарного отстойника (прямоугольная емкость длиной 300-500 мм, высотой 200-300 мм, шириной 150-200 мм);

• набор пластин (из оргстекла, винипласта, оцинкованного железа, асбофанеры и др. материалов).

Для выполнения лабораторной работы необходимо последовательно выполнить следующие действия:

1. Внутри емкости устанавливается (см. рис. 4.2) в горизонтальном положении пластина из определенного материала, например, оргстекла, снабженная тягой (бечевка, нитка, проволока) для подъема ее за один край.

2. Емкость заполняется сточной водой (имитатом), содержащей значительное количество взвешенных веществ. По истечении 15-20 мин производится медленный подъем испытуемой пластины 2 на определенный угол .

3. Обнаружив при определенном угле сползание осадка с поверхности пластины, прекращают ее подъем, измеряют с помощью транспортира и проверяют расчетом угол  по формуле

tg α = b/а,

где b – высота подъема, на которой начало наблюдаться сползание осадка с поверхности пластины;

а – ширина пластины.

4. Вынимают пластину, прошедшую исследование, из емкости-отстойника 1, тщательно перемешивают сточную воду.

5. Устанавливают в емкость-отстойник поочередно пластины из др. материалов и повторяют опыт, медленно поднимая их при помощи тяги 3 на определенный угол , обеспечивающий сползание осадка.

Рис. 4.2. Лабораторная модель стационарного отстойника (фронтальный разрез)

Задания

Выполнить лабораторный опыт согласно изложенной выше последовательности. Результаты занести в типовую таблицу 4.1. Путем сравнения полученных углов наклона принять решение об использовании определенного материала для изготовления тонкослойного модуля, устанавливаемого в отстойники.

Таблица 4.1

Типовая таблица для записи результатов эксперимента

№ опыта	Материал пластины	Время заполнения отстойника	Время начала подъема пластины	t, мин	в, мм	α
1	Оргстекло			15	В1	Α1
2				15	В2	Α2
				…	…	…
				15	Вх	Αх

Контрольные вопросы

1. Перечислить основные правила безопасной эксплуатации отстойников.

2. Какие требования предъявляются к рабочим местам производств электросварочных работ при изготовлении тонкослойных модулей?

3. Перечислить мероприятия, обеспечивающие безопасные условия работы при сварке, резке материала для тонкослойных модулей.

4. Указать основные требования пожарной безопасности, подлежащие выполнению при электросварочных работах по изготовлению и монтажу тонкослойных модулей.

6. Изложить принцип работы горизонтального, радиального и вертикального отстойников.

7. Для каких целей оборудуются отстойники тонкослойными модулями, из чего они изготовляются?

8. Какие направления движения осадка и поступающей в определенный отстойник сточной воды наиболее предпочтительные?

9. От каких факторов зависит скорость движения воды в межполочном пространстве тонкослойного модуля?

10. От чего зависит продолжительность осветления сточной воды в тонкослойных отстойниках?

11. Для чего определяется величина угла сползания осадка, от каких факторов она зависит?

12. Какие недостатки имеют тонкослойные отстойники при эксплуатации и меры, применяемые для их устранения?

13. Скорость движения воды в межполочном пространстве для обеспечения ламинарного движения воды. Продолжительность осветления воды и длина полочного пространства.

14. Недостатком тонкослойных отстойников. Расположение полок по отношению к потоку очищаемой (осветляемой) сточной воды. Основные способы расположения, схема и ее анализ.