Смешение реагентов с водой. Классификация смесительных устройств. Схемы. Основы расчета
При коагулировании примесей воды необходимо быстрое и равномерное распределение реагентов в объеме для обеспечения максимального контакта частиц примесей с продуктами гидролиза коагулянта, т.к. процессы гидролиза, полимеризации и адсорбции протекают в течение 1 секунды. Поэтому необходимо, чтобы устройство ввода и смешение отвечало данным условиям.
Устройство ввода реагента.
Основная задача – обеспечить равномерное распределение реагента во всем объеме обрабатываемой воды. Простейшее устройство ввода – трубопровод с сальниковым уплотнением.
Примерно с 80-х годов используются новые приспособления (называются «звездочка»).
Может устанавливаться в трубопроводах или на открытых каналах. Для усиления турбулизации устроена перегородка с отверстием по сечению ввода.
Камерно-лучевые смесители, устанавливают преимущественно в трубопроводах. Там есть лучи и специальная конструкция, которая обеспечивает рециркуляцию воды.
Должны обеспечивать быстрое перемешивание реагента с водой. Если равномерно размешать реагент, то процесс начнется одновременно и получиться образование более плотных хлопьев.
Турбулизация потока создается местными сопротивлениями в трубах путем увеличения в них скорости движения воды. Конструктивно просты и надежны, однако при понижении расхода они не обеспечивают нужного эффекта смешения. Число смесителей не менее 2, резервных аппаратов не предусматривают.
Дырчатый смеситель. Представляет из себя несколько перегородок(щитов) в канале воды. Щит имеет отверстия диаметра 100-150 мм, может быть 6 – 7 щитов. Вода, проходя ч/з щит турбулизуется. Эти смесители не очень, поэтому сделали перегородчатый.
Перегородчатый. Более эффективен. До 8 – 9 перегородок, в которых вода может двигаться вертикально и горизонтально. Достаточно эффективен.
Коридорного типа. Состоит из 3 – 8 коридоров. Интенсивность как у дырчатого смесителя. Достаточно просто. Редко используется.
Вихревой (вертикальный) тип. Для смешения реагентов, которые дозируются в воду в виде трудно растворимых взвесей. Внизу достаточно высокая интенсивность потом она снижается, что и требуется по условиям коагуляции. Вода собирается в затопленный трубопровод, и потом через лоток отводиться на следующие сооружения в технологической схеме очистки. Для схем, которые требуют удалять воздух. Схемы с контактными осветлителями и осветлители со взвешенным осадком – скорые фильтры.
Шайбовый смеситель. Шайба – сужающаяся часть трубопровода.
Трубчатый смеситель.Характеризуется большими потерями напора и невозможностью использования их на крупных станциях водоподготовки.
Недостаток гидравлических смесителей: при резком уменьшении расхода воды не удается поддерживать необходимую интенсивность перемешивания коагулянта с водой. В настоящее время применяют в основном гидравлические смесители, но гидравлическими смесителями невозможно отрегулировать степень турбулизации потока и время пребывания в смесителе, которое должно зависеть от качества воды и ее расхода. Оптимальный эффект коагуляции достижим при очень быстром переносе частиц, который возможен только при использовании высокоскоростных механических смесителей турбинного или пропеллерного типа.
МС – круглые или квадратные в плане резервуары с соотношением высоты к ширине (диаметру) 2:1 с плоским или коническим днищем.
Мешалки, применяемые в МС:
Установка 2х-3х механических мешалок позволяет регулировать продолжительность перемешивания, путем вкл-откл отдельных мешалок. При резких изменениях кач-ва воды м. понадобиться изменение продолжительности смешения реагента с водой.
Устройства ввода реагентов следует выполнять в виде перфорированных трубчатых распределителей или вставок в трубопровод, создающих местные сопротивления. Потерю напора в трубопроводе при установке трубчатого распределителя надлежит принимать 0,1—0,2 м, при установке вставки — 0,2—0,3 м.
Число смесителей (секций) надлежит принимать не менее двух с возможностью отключения их в периоды интенсивного хлопьеобразования.
Вихревые смесители следует принимать в виде конического или пирамидального вертикального диффузора с углом между наклонными стенками 30—45°, высотой верхней части с вертикальными стенками от 1 до 1,5 м, при скорости входа воды в смеситель от 1,2 до 1,5 м/с, скорости восходящего движения воды под водосборным устройством от 30 до 40 мм/с, скорости движения воды в конце водосборного лотка 0,6 м/с.
Определяется расход воды на один смеситель:
где Nсм – количество смесителей.
Площадь верхней зоны смесителя:
где vв – скорость в верхней зоне смесителя, принимается равной 0,03-0,04 м/с.
Размер стороны Bв верхней части корпуса:
Размер стороны входной части смесителя:
где d1 — внутренний диаметр подающего трубопровода
δ – толщина стенки подводящего трубопровода
Площадь входной части:
Высота диффузора смесителя:
где α – угол между наклонными стенками диффузора (α= 30-45 0 ).
Рабочий объем смесителя:
где τ – время пребывания воды в смесителе (τ= 1,5 – 2,0 минуты)
Объем верхней части смесителя:
Высота верхней части:
Необходимо, чтобы hв было менее 1,5метров. Данное условие выполняется.
Полная высота смесителя:
Далее определяют сборную систему смесителя, сборные лотки, отверстия в них, сечения лотков и тд.
Перегородчатые смесители надлежит принимать в виде каналов. Число поворотов следует принимать равным 9–10.
Потерю напора h на одном повороте перегородчатого смесителя следует определять по формуле
где z — коэффициент гидравлического сопротивления, принимаемый равным 2,9;
v — скорость движения воды в смесителе. принимаемая уменьшающейся от 0,7 до 0,5 м/с;
g — ускорение свободного падения, равное 9,8 м/с 2 .
Смесители должны оборудоваться переливными и спускными трубами.
Шайбовые смесители:
Потери напора(д.б. 0,3-0,4м):
ω – площадь живого сечения трубопровода в м 2 , ω0 – площадь отверстия шайбы, v – скорость движения воды в трубопроводе, ε – коэффициент сжатия струи, зависит от ω0/ω
Диаметр отверстия диафрагмы(шайбы):
d – внутренний диаметр трубопровода
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.008 сек.)
Источник
10. Смесители реагентов.
Смесители служат для равномерного распределения растворов реагентов в массе обрабатываемой воды. Смешение реагентов должно быть быстрым и осуществляться в течение 1-2 мин.
Смесительные устройства по принципу их действия разделяют на две основные группы:
1.Устроиства, в которых смешение воды с реагентом осуществляется за счет энергии турбулентного потока.
2. Устройства, в которых смешение воды с реагентом достигается за счет движущихся механизмов.
К первой группе можно отнести трубопроводы необходимой длины, смесительную диафрагму, ершовый, перегородчатый, дырчатый и вертикальный смесители. Ко второй группе — центробежный насос и смеситель с лопастной мешалкой.
В
Шайбовый смеситель служит для смешения реагентов непосредственно в напорном трубопроводе. Применение шайбового смесителя не лимитируется производительностью станций. Шайбовый смеситель: I — трубопровод; 2 — трубка для ввода реагентов; 3 – шайба.
Э
Механические смесители (рис. 13.24) основаны на принципе механического перемешивания обрабатываемой воды с реагентами. Их применение особенно удобно при введении нескольких реагентов. Время пребывания воды в таких смесителях 30-60 с. Мощность двигателей механических смесителей принимается 1-1,5 кВт на каждые 1000 м 3 /ч производительности станции.
М
Коридорные смесители (рис. 13.23) применяются на станциях с производительностью более 300 тыс. м^/сут. Расстояние между перегородками должно быть не менее 0,7 м, число поворотов потока (на 180°) — 9-10.
Коридорный смеситель: 1 — коридоры; 2 — шиберы; 3 — подача исходной воды; 4 — отвод воды с реагентами.
Перегородчатый смеситель 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 bл. 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.
Перегородчатый смеситель: 1 — подача коагулянта; 2 — подача исходной воды (из водоисточника); 3 — перегородки; 4 — переливная труба; 5 — переливная камера.
Смеситель дырчатого типа применяют на станциях обработки воды производительностью до 1000 м^/ч. Он выполняется в виде железобетонного лотка с вертикальными перегородками, установленными перпендикулярно к движению воды и снабженных отверстиями, расположенными в несколько рядов. Скорость движения воды в отверстиях перегородок v0 = 1 м/с. Чтобы избежать насыщения воды пузырьками воздуха верхний ряд отверстий должен быть затоплен на глубину h3= 0,1-0,15 м.
1 — подача коагулянта; 2 — подача исходной воды (из водоисточника); 3 — перегородки; 4 — переливная труба; 5 — переливная камера
Вертикальный (вихревой) смеситель. Смеситель этого типа может быть квадратного или круглого в плане сечения, с пирамидальной или конической нижней частью. Вертикальный смеситель может быть применен на водоочистных станциях средней и большой производительности при условии, что на один смеситель будет приходится расход воды не свыше 1200-1500 м 3 /ч. При смешении с обрабатываемой водой реагентов в виде суспензий — известкового молока, каустического магнезита и др. — применяются только вихревые смесители. Центральный угол между наклонными стенками смесителя должен составлять а = 30-45°. Обрабатываемая вода подводится в нижнюю часть смесителя с входной скоростью vвх= 1,2-1,5 м/с.
Вертикальный (вихревой смеситель): I — подача исходной воды; 2 — подача реагентов; 3 — сборный желоб; 4 — отвод воды, смешанной с реагентами
Смеситель эжекторного типа служит для смешения реагентов непосредственно в напорном трубопроводе или во всасываюшей трубе насоса. Применение смесителя эжекторного типа производительностью станции не ограничивается. В тех случаях, когда высотное расположение напорного водовода и дозировочных устройств не обеспечивает подачу раствора реагента в водовод самотеком, может быть рекомендована установка с эжектором.
Кроме того, в практике водоподготовки применяют и другие типы смесителей реагентов. Это перфорированные распределители коагулянта: камерно-лучевые диффузорные и струйные.
Схема перфорированного трубного распределителя коагулянта представлена на рис. 13.27.
Схема перфорированного распределителя коагулянта: 1 — центральный бачок; 2 — отверстия для
ввода коагулянта; 3 — штуцер для присоединенная шланга подачи коагулянта; 4 — заглушка; 5 — перфорированная трубка-луч.
Источник
