Интенсификация процессов коагуляции и флокуляции природных вод за счет регулируемого механического перемешивания в смесителях и камерах хлопьеобразования очистных сооружений

• Автор: Моисеев, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 198 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. Состояние вопроса и

задачи управления процессом коагуляции при очистке природных вод

1.1. Принципы регулирования процесса гидролиза коагулянта

1.2. Возможные пути интенсификации процессов коагуляции . .

1.2.1. Регулирование уровня водородного показателя воды

1.2.2. Применение минеральных замутнителей

1.2.3. Механическое и статическое перемешивание воды .

1.2.3.1. Смесители .

1.2.3.2. Камеры хлопьеобразования

1.2.4. Пневматическое перемешивание
1.2.5. Фракционированное коагулирование
1.2.6. Концентрированное коагулирование
1.2.7. Прерывистое периодическое коагулирование .
1.2.8. Рециркуляция осадка коагулированной взвеси
1.2.9. Наложение электрического поля
1.2 Наложение магнитного поля .
1.2 Воздействие ультрозвуком .
1.2 Ионизирующее облучение
1.3. Механические мешалки для водоочистки
и производители, изготавливающие эти устройства
Выводы по главе 1
ГЛАВА 2. Планирование и проведение экспериментальных исследований
2.1. Методика проведения исследований .
2.2. Характеристика объектов, на которых проводились исследования
2.3. Качество воды на водопроводных станциях
в периоды проведения исследований
2.4. Результаты экспериментальных исследований
по механическому смешению реагентов с водой .
2.4.1. Натурные исследования на водопроводных станциях г. Ярославля .
2.4.1.1. Южная водопроводная станция р. Которосль .
2.4.1.2. Центральная водопроводная станция р. Волга
Выводы этапа .
2.4.2. Натурные исследования в г. Ижевске .
2.4.2.1. Новые Головные сооружения Городской пруд
2.4.2.2. Камские очистные сооружения Боткинское водохранилище
Выводы этапа
2.4.3. Натурные исследования в г. Калуге р. Ока .
Выводы этапа .
Выводы по главе 2
ГЛАВА 3. Теоретические подходы и разработка математической модели процесса коагуляции в смесителе и камере хлопьеобразования
при очистке природных вод
3.1. Современные теоретические представления
о процессе гидролиза при коагуляции
3.2. Математическая модель
3.3. Результаты натурнотеоретического эксперимента
3.4. Анализ практического потенциала модели . .
Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. Производственная апробация и внедрение
механического перемешивания в камерах хлопьеобразования
на Южной водопроводной станции г. Ярославля
4.1. Конструкционное исполнение тихоходных мешалок .
4.1.1. Область применения
4.1.2. Техническая характеристика .
4.1.3. Описание конструкции и работы
4.1.4. Защита от коррозии .
4.1.5. Конкретный экономический эффект на объекте .
4.2. Результаты производственной апробации механических тихоходных мешалок . 1 Выводы по главе 4
ГЛАВА 5. Технические указания на механическое перемешивание.
эффективность разработанных устройств и технологий
5.1. Область применения . .
5.1.1. Условия применения
5.1.2. Методика расчета смесителей и камер хлопьеобразования
с механическим перемешиванием .
5.1.2.1. Для существующих станций водоочистки
5.1.2.2. Для новых станций водоочистки .
5.2. Структура эффективности механического перемешивания .
Выводы по главе 5 .
Выводы по работе
Список использованной литературы


В связи с вышеизложенным очевидно, что в большинстве случаев при введении коагулянтов в воду происходят физико-химические реакции, завершение которых до момента полного смешения реагента с водой может привести к нарушению оптимальных условий коагуляции или перерасходу коагулянта. В практике регулирования величины pH, наиболее широкое применение получили щелочные реагенты, среди которых, в товарном продукте содержится известь, получаемая обжигом при температуре 0— °С известняков, мела и доломитов. Известь составляют следующие элементы: оксид кальция, карбонат кальция, окись магния, примеси из глины и песка. Известь делят на кальциевую (<7% MgO) и магнезиальную (>7% MgO), в зависимости от содержания оксида магния. Наиболее часто применяется гашеная известь. Образующаяся при гашении известь-пушонка содержит до % СаО и MgO. Иногда применяют негашеную известь, кальцинированную соду и едкий натр, измельченный карбонат кальция, бикарбонат натрия. Обычно гашеную известь дозируют в виде известкового молока, ввиду малой растворимости содержащего до % СаО, но иногда используют и насыщенные растворы (0,-0,% СаО). Величина pH среды и осаждаемость коагулированной взвеси, также зависит от дополнительного количества углекислоты, которое образуется при использование Na2CC>3 и Са2СОз. При очистке маломутных вод необходимо использовать известковое молоко, содержащее большое количество твердой фазы, а также молотые или гранулированные карбонат и оксид кальция, так как добавление дисперсных материалов способствует ускорению коагуляции. При взаимодействие СаО с продуктами гидролиза коагулянта происходит образование гидроксоалюминатов кальция, хорошо сорбирующих истинно растворенные примеси, что является одним из способов удаления СПАВ. Риддик и др. A(S)3 в пропорции, обеспечивающей получение зародышевых хлопьев гидроксоалюмината кальция, и этой смесью обрабатывать воду. В Бельгии запатентован способ получения железо-кальциевых коагулирующих растворов методом смешения раствора железного купороса с известковым молоком и далее окисления смеси кислородом воздуха. В большинстве же случаев коагулянт и щелочной реагент дозируют порознь. В целях создания в воде дополнительного щелочного резерва и улучшения коагулирования за счет механических добавок, подщелачивающие реагенты вводят перед коагулянтом. Например, на Новосибирском водопроводе (р. Обь) [1] наилучшая коагуляция обеспечивалась при добавлении к воде сначала известкового молока, затем (через 2 мин) - хлорного железа и, через - с - сернокислого алюминия. По сведениям Хэма и Кристмана [2], корректировка значений pH до того, как к воде добавлен коагулянт, дает лучшие результаты в отношении размера и прочности образующихся хлопьев. Существуют также примеры успешного применения обратного порядка ввода реагентов. Так при обработке воды р. Иртыш, улучшение результатов обеспечивалось добавлением известкового молока, которое производилось после ввода коагулянта через 0,5-2 мин []. Проводя исследования с РеБОд, Н. С. Лебедева пришла к выводу [], что щелочной реагент следует вводить одновременно с коагулянтом, если целью подщелачивания является повышение значений pH воды не более чем до 8. Когда требуются высокие значения pH (например, в процессе реагент-ного умягчения воды), щелочной реагент лучше добавлять к воде заблаговременно, обеспечивая интервал во времени 7- мин. Причина изменения порядка добавления реагентов состоит в более длительном формировании в воде частиц карбоната кальция по сравнению с продуктами гидролиза железа. В качестве кислотного реагента, для корректировки значений pH, наиболее приемлемым является серная кислота, которая имеет свои преимущества при обработке вод с малой буферной емкостью, реже употребляют соляную и угольную кислоты [9, , 7, ]. Клячко и Шемякина [] с целью снижения pH до оптимальных значений рекомендуют подвергать воду предварительному Н-катионированию. Особенно целесообразно применение подкислителей, при обработке цветной воды, что приводит к заметному повышению эффекта обесцвечивания и экономии коагулянта []. Данный способ обеспечивает увеличение глубины очистки воды от ПАВ, микроорганизмов, крсмнекислоты и некоторых других примесей.