Осветлитель
Осветлители представляют собой отстойники, оснащенные механическими средствами для непрерывного удаления твердых частиц, осаждающихся в результате осаждения . [1] Осветлитель обычно используется для удаления твердых частиц или взвешенных твердых частиц из жидкости с целью осветления и/или загущения. Внутри отстойника твердые загрязнения оседают на дно резервуара, где собираются скребковым механизмом. [2] Концентрированные примеси, сбрасываемые со дна резервуара, называются осадком , а частицы, всплывающие на поверхность жидкости, называются пеной. [3]
Приложения
[ редактировать ]Предварительная обработка
[ редактировать ]Прежде чем вода попадет в осветлитель, необходимо использовать реагенты для коагуляции и флокуляции , такие как полиэлектролиты и сульфат железа . [4] можно добавить. Эти реагенты заставляют мелко взвешенные частицы слипаться вместе и образовывать более крупные и плотные частицы, называемые хлопьями, которые оседают более быстро и стабильно. Это позволяет более эффективно и легко отделять твердые частицы в осветлителе, способствуя сохранению энергии. [4] Первоначальная изоляция компонентов частиц с помощью этих процессов может уменьшить объем последующих процессов очистки воды , таких как фильтрация.
Очистка питьевой воды
[ редактировать ]Питьевая вода , вода, очищаемая для потребления человеком, обрабатывается реагентами флокуляции, затем направляется в осветлитель, где происходит удаление флокулированного коагулята с получением осветленной воды. Осветлитель работает, позволяя более тяжелым и крупным частицам оседать на дно осветлителя. Частицы затем образуют нижний слой осадка, требующий регулярного удаления и утилизации. Осветленная вода затем проходит еще несколько стадий, прежде чем ее отправят на хранение и использование. [4]
Очистка сточных вод
[ редактировать ]Отстойники использовались для очистки сточных вод на протяжении тысячелетий. [5]
Первичная очистка сточных вод заключается в удалении плавающих и осаждающихся твердых частиц путем осаждения. [6] Первичные осветлители снижают содержание взвешенных веществ и загрязняющих веществ, содержащихся в этих взвешенных веществах. [7] : 5–9 Из-за большого количества реагента, необходимого для очистки бытовых сточных вод, предварительная химическая коагуляция и флокуляция обычно не используются, а оставшиеся взвешенные вещества уменьшаются на следующих стадиях системы. Однако коагуляцию и флокуляцию можно использовать для построения компактной очистной установки (также называемой «пакетной очистной станцией») или для дальнейшей очистки очищенной воды. [8]
Отстойники, называемые «вторичными осветлителями», удаляют хлопья биологического роста, образующиеся при некоторых методах вторичной очистки , включая активный ил , капельные фильтры и вращающиеся биологические контакторы . [7] : 13
Горное дело
[ редактировать ]Методы, используемые для очистки взвешенных твердых частиц в сточных водах горнодобывающей промышленности, включают осаждение, хлопьевидное осветление и фильтрацию. [9] Компания Rio Tinto Minerals использует седиментацию для переработки сырой руды в рафинированные бораты. После растворения руды насыщенный боратный раствор перекачивается в большой отстойник. Бораты плавают на поверхности жидкости, а камни и глина оседают на дно. [10]
Технология
[ редактировать ]
Хотя осаждение может происходить в резервуарах другой формы, удаление скопившихся твердых частиц проще всего производить с помощью конвейерных лент в прямоугольных резервуарах или с помощью скребков, вращающихся вокруг центральной оси круглых резервуаров. [3] Устройства для механического удаления твердых частиц движутся настолько медленно, насколько это возможно, чтобы свести к минимуму ресуспендирование осевших твердых частиц. Размеры резервуаров обеспечивают оптимальное время пребывания воды в резервуаре. Экономика предпочитает использование небольших танков; но если скорость потока через резервуар слишком высока, у большинства частиц не будет достаточно времени для осаждения, и они будут унесены с очищенной водой. Значительное внимание уделяется снижению скоростей на входе и выходе воды, чтобы минимизировать турбулентность и способствовать эффективному осаждению во всем доступном объеме резервуара. Перегородки используются для предотвращения распространения жидкости на входе в резервуар в резервуар; а переливные переливы используются для равномерного распределения потока жидкости, выходящей из резервуара, по большой площади поверхности, чтобы свести к минимуму ресуспендирование оседающих частиц. [11]
Трубчатые отстойники
[ редактировать ]
Трубчатые или пластинчатые отстойники обычно используются в прямоугольных отстойниках для увеличения способности осаждения за счет уменьшения вертикального расстояния, которое должны пройти взвешенные частицы. Трубчатые отстойники доступны во многих различных конструкциях, таких как параллельные пластины, шевронная, ромбовидная, восьмиугольная или треугольная форма, а также круглая форма. [12] В высокоэффективных трубчатых отстойниках используется стопка параллельных трубок, прямоугольников или плоских гофрированных пластин, разделенных на несколько дюймов (несколько сантиметров) и наклоненных вверх в направлении потока. Эта структура создает большое количество узких параллельных путей потока, обеспечивая равномерный ламинарный поток, моделируемый законом Стокса . [13] Эти структуры работают двумя способами:
- Они обеспечивают очень большую площадь поверхности, на которую частицы могут упасть и стабилизироваться.
- Поскольку поток между пластинами временно ускоряется, а затем сразу же замедляется, это помогает агрегировать очень мелкие частицы, которые могут оседать при выходе потока из пластин.
Конструкции, наклоненные под углом от 45° до 60°, могут обеспечить гравитационный дренаж скопившихся твердых частиц, но более мелкие углы наклона обычно требуют периодического слива и очистки. Трубчатые отстойники позволяют использовать осветлитель меньшего размера и позволяют отделять более мелкие частицы со временем пребывания менее 10 минут. [13] Обычно такие конструкции используются для трудноочищаемых вод, особенно содержащих коллоидные материалы.
Трубчатые отстойники улавливают мелкие частицы, позволяя более крупным частицам более равномерно перемещаться на дно отстойника. Мелкие частицы затем собираются в большую массу, которая затем скользит по каналам трубки. Уменьшение содержания твердых частиц в отходящем потоке позволяет уменьшить площадь отстойника при проектировании. Трубки из ПВХ- пластика являются незначительными затратами при доработке конструкции отстойника и могут привести к увеличению производительности в 2-4 раза. [14] [15]
Операция
[ редактировать ]Чтобы поддерживать и способствовать правильной обработке осветлителя, важно сначала удалить любые коррозийные, реакционноспособные и полимеризующиеся компоненты, а также любые материалы, которые могут загрязнять выходной поток воды, чтобы избежать нежелательных побочных реакций, изменений в продукте или повреждение любого оборудования для очистки воды. Это делается посредством регулярных проверок с целью определения степени накопления отложений, а также частой очистки зон покоя, входных и выходных зон отстойника для удаления любых загрязнений, мусора, сорняков или мусора, которые могли накопиться за время. [16]
Воду, подаваемую в отстойник, следует контролировать, чтобы снизить скорость входящего потока. Снижение скорости максимально увеличивает время гидравлического удерживания внутри отстойника для осаждения и помогает избежать чрезмерной турбулентности и перемешивания; тем самым способствуя эффективному осаждению взвешенных частиц. Чтобы еще больше препятствовать явному перемешиванию внутри осветлителя и увеличить время удерживания, отведенное для осаждения частиц, входящий поток также должен быть равномерно распределен по всему поперечному сечению зоны осаждения внутри осветлителя, где объем поддерживается на уровне 37,7 процента. емкость. [ нужна ссылка ]
Осадок, образующийся из осевших частиц на дне каждого отстойника, если оставить его на длительное время, может стать клейким и вязким, что затрудняет его удаление. Такое образование осадка способствует созданию анаэробных условий и здоровой среды для роста бактерий. Это может вызвать ресуспендирование частиц газами и выброс растворенных питательных веществ в водную жидкость, снижая эффективность осветлителя. Серьезные проблемы со здоровьем также могут возникнуть дальше по пути от системы очистки воды , или может быть ухудшено здоровье рыбы, обнаруженной после отстойника. [ нужна ссылка ]
Новая разработка
[ редактировать ]Были внесены усовершенствования и модификации для повышения производительности осветлителя в зависимости от характеристик вещества, подвергающегося разделению.
Добавление флокулянтов обычно используется для облегчения разделения в осветлителях, но разница в плотности концентрата флокулянта может привести к тому, что очищенная вода будет иметь чрезмерную концентрацию флокулянта. Равномерную концентрацию флокулянта можно улучшить, а дозировку флокулянта уменьшить, установив в осветлителе промежуточную диффузионную стенку, перпендикулярную потоку. [17]
Двумя доминирующими силами, действующими на твердые частицы в отстойниках, являются гравитация и взаимодействие частиц. Непропорциональный поток может привести к турбулентной и гидравлической нестабильности и потенциальному короткому замыканию потока. Установка перфорированных перегородок в современных отстойниках способствует равномерному потоку воды в бассейне. Прямоугольные отстойники обычно используются из-за высокой эффективности и низких эксплуатационных расходов. Усовершенствования этих отстойников были сделаны для стабилизации потока за счет удлинения и сужения резервуара.
См. также
[ редактировать ]- Водомасляный сепаратор API
- Флотация растворенным воздухом
- Перечень технологий очистки сточных вод
- Всего взвешенных веществ
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Хаммер, Марк Дж. Технология воды и сточных вод. Джон Уайли и сыновья (1975) ISBN 0-471-34726-4 , стр. 223–225.
- ↑ Смит, Аарон (5 апреля 2020 г.). « Основы осветлителя: как работают осветлители. Конструкция осветлителя ». aqua-equip.com .
- ^ Jump up to: а б Меткалф и Эдди. Техника очистки сточных вод МакГроу-Хилл (1972). стр. 449–453.
- ^ Jump up to: а б с Брентвуд Индастриз, Инк. (2013). «Системы трубчатых отстойников для очистки». Архивировано 29 октября 2013 г. на Wayback Machine, по состоянию на 14 октября 2013 г.
- ^ Чатзакис, МК, Лиринцис, А.Г., Мара, Д.Д. и Ангелакис, АН (2006). «Отстойники сквозь века». Материалы 1-го Международного симпозиума IWA по технологиям водоснабжения и водоотведения в древних цивилизациях, Ираклион, Греция, 28–30 октября 2006 г., стр. 757–762.
- ^ Steel, EW и МакГи, Теренс Дж. Водоснабжение и канализация. (5-е изд.) МакГроу-Хилл (1979). ISBN 0-07-060929-2 , стр. 469–475.
- ^ Jump up to: а б Праймер для муниципальных систем очистки сточных вод (Отчет). Вашингтон, округ Колумбия: Агентство по охране окружающей среды США (EPA). 2004. EPA 832-R-04-001.
- ^ Пакетные заводы (PDF) (Отчет). Информационный бюллетень по технологиям очистки сточных вод. Агентство по охране окружающей среды. 2000. EPA 832-F-00-016.
- ^ Горшков В.А., Харионовский А.А., «Основные методы и технологии очистки шахтных вод в США», Международный журнал шахтных вод, 4 (1983), Испания. стр. 27-34.
- ^ Рио Тинто Минералс. «Горное дело и переработка боратов». Архивировано 10 ноября 2013 г. на Wayback Machine, по состоянию на 13 октября 2013 г.
- ^ Вебер, стр. 128–131.
- ↑ Смит, Аарон (8 марта 2020 г.). «Преимущества различных конструкций пластинчатых отстойников ». WordPress.com .
- ^ Jump up to: а б Вебер, с. 130.
- ^ Концепции SBS Enviro (2008). sbsenviro.com ; "Tube Settlers". Архивировано 29 октября 2013 г. на Wayback Machine, по состоянию на 14 октября 2013 г.
- ^ Фороозан, Л. (2001). «Гидрологический анализ и проектирование управления потоком / BMP». Архивировано 3 марта 2011 г. в Руководстве по управлению ливневыми водами Wayback Machine для Западного Вашингтона , Vol. III. Департамент экологии штата Вашингтон. Публикация 9913. с. 93. По состоянию на 14 октября 2013 г.
- ^ Западный региональный центр аквакультуры, Вашингтонский университет. Сиэтл, Вашингтон (2001). «Проектирование отстойника». Публикация WRAC № 106.
- ^ Зитнер, Ричард Г. «Разделение твердых веществ». Школа инженерии, Университет Гвельфа, Онтарио, Канада. По состоянию на 14 октября 2013 г.
Библиография
[ редактировать ]- Вебер, Уолтер Дж. Младший. Физико-химические процессы контроля качества воды. Джон Уайли и сыновья (1972). ISBN 0-471-92435-0
