Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Очистка сточных вод

Системы распределения сточных вод по поверхности биофильтров


Системы распределения сточных вод по поверхности биофильтров

Надежная работа биофильтра может быть достигнута только при равномерном орошении водой его поверхности. Орошение производится распределительными устройствами, которые подразделяются на две основные группы: неподвижные и подвижные. К неподвижным распределителям относятся дырчатые желоба или трубы и разбрызгиватели (спринклеры), к подвижным — качающиеся желоба, движущиеся наливные колеса и вращающиеся реактивные распределители (оросители). В отечественной и зарубежной практике наибольшее распространение получили спринклерное орошение и орошение с помощью подвижных оросителей.

Спринклерное орошение. Спринклерная система состоит из дозирующего бака, разводящей сети и спринклеров (рис. 12.5). Дозирующий бак (рис. 12.6) автоматически подает воду в спринклерную сеть под постоянным напором. Продолжительность опорожнения бака (период орошения), зависящая в основном от вместимости бака и размеров выпускной трубы, всегда одинакова; продолжительность же наполнения бака зависит только от притока сточных вод, который колеблется в течение суток. Поэтому орошение биофильтра производится периодически, через неравные по продолжительности интервалы. Во избежание сильного охлаждения необогреваемых биофильтров интервал между орошением не должен превышать 5-8 мин.

Рис. 12.5. Схема спринклерной водораспределительной сети биофильтра [(обозначения см. в формулах (11.38)—(11.53)]:
1 – дозирующий бак; II – магистральная труба; /// – разводящие трубы; IV- спринклеры; 7 – II – расчетные участки водораспределительной сети

Рис. 12.6. Дозирующий бак с сифоном:
1 – сифон; 2 – стакан; 3 – воздушная труба; 4 – трубка (регулятор напора); 5 – патрубок; б – главная выпускная труба; 7 – переливная труба; 8 – спринклер

Спринклеры (спринклерные головки) – специальные насадки, надетые на концы стояков, которые ответвляются от водораспределительных труб, уложенных на поверхности или в теле биофильтра. Отверстия спринклерных головок невелики – обычно 19; 22 и 25 мм. Во избежание коррозии спринклеры изготовляют из бронзы или латуни.

Один из типовых насадков, применяемый в отечественной практике, показан на рис. 12.7.

При большой площади биофильтры разделяются на секции с самостоятельными водораспределительными сетями и отдельными дозирующими баками. В отечественной практике наибольшее распространение получил дозирующий бак с сифоном.

Рис. 12.7. Спринклерная головка: 1 – корпус; 2 – отражательный зонтик

Выпускная труба из дозирующего бака представляет собой сифон, верхний срез которого возвышается над дном бака. Внутри дозирующего бака расположен опрокинутый стакан, установленный на подставках и не доходящий до дна бака. К стакану в верхней его части присоединены две трубки. Одна из них – воздушная трубка – заканчивается открытым концом в баке; другая трубка, представляющая собой вентиляционный затвор или регулятор напора, заканчивается открытым концом выше максимального уровня воды в баке. Кроме того, регулятор напора присоединен патрубком к главной выпускной трубе. В верхней части бака имеется переливная труба, диаметр которой принимается в соответствии с притоком воды в бак.

Действие автоматического сифона заключается в следующем. Вначале вода в баке стоит на низшем уровне А, соответствующем нижнему колену воздушной трубки. В сифоне вода в это время стоит на уровне выходного отверстия спринклеров; регулятор напора заполнен водой до уровня Bj, на котором он присоединен к стакану. По мере поступления воды горизонт ее в баке повышается, при этом давление под стаканом и в отводной трубе остается равным атмосферному до тех пор, пока уровень ее не дойдет до отверстия воздушной трубки. После этого выход воздуха из-под стакана прекращается, и воздушное давление в нем по мере заполнения бака начинает возрастать. Уровень воды при этом в главном сифоне и регуляторе понижается, в то время как горизонт ее в другой ветви регулятора остается на уровне переливного патрубка.

Когда горизонт воды в баке достигнет наивысшего уровня, а горизонт воды под стаканом достигнет верхнего края отводной трубы, уровень воды в регуляторе напора упадет до уровня нижнего его колена В2, а в главном сифоне – до уровня Б2 также почти у нижнего колена. При этом давление воздуха под стаканом, в главной трубе сифона и в регуляторе напора будет равно высоте водяного столба hU36- В следующий момент гидравлический затвор в регуляторе напора прорвется, давление под стаканом упадет до атмосферного, вследствие чего вода из бака устремится в главную трубу и будет вытекать из нее до тех пор, пока горизонт в баке не упадет до уровня А нижнего колена воздушной трубки. Как только воздух через нее проникнет под стакан, действие сифона приостановится, при этом колено регулятора напора, засасывающего во время действия сифона воду из главной отводной трубы, останется заполненным водой.

Для регулирования наивысшего уровня воды в баке, при котором начинают действовать сифоны, верхнюю часть регулятора напора делают подвижной на сальниках; поднимая или опуская переливной патрубок регулятора напора, можно установить начало действия сифона как раз в тот момент, когда уровень воды под стаканом доходит до края выпускной трубы. Отводную трубу от бака можно устраивать с гидравлическим затвором и без него. Диаметр сифона равен диаметру магистральной трубы. Внутренний диаметр стакана принимают равным двум диаметрам трубы сифона, но он может быть и больше.

По мере вытекания воды из бака радиус действия спринклера, зависящий от напора, постепенно уменьшается, и таким образом орошается вся площадь круга вокруг спринклера. Для более равномерного распределения воды по орошаемой площади дозирующему баку придают такую форму, при которой площадь его горизонтальных сечений на различных уровнях пропорциональна расходу воды из бака в данный момент. Этому требованию с достаточным приближением удовлетворяет форма опрокинутой усеченной пирамиды. Площадь нижнего ее сечения назначают в зависимости от размера выходной трубы; площадь верхнего сечения (соответствующего уровню воды при максимальном напоре) определяется из указанного соотношения.

Расчет водораспределительной системы сводится к определению расхода воды из каждого разбрызгивателя (спринклера), определению необходимого их числа, диаметра разводящей сети, вместимости и времени работы дозирующего бака. Расчеты ведутся по максимальным расходам, поступающим в каждую секцию биофильтра; начальный свободный напор у разбрызгивателей принимается около 1,5 м, конечный — не менее 0,5 м; диаметр отверстий разбрызгивателей – 18-32 мм; период орошения при максимальном расходе – 5-6 мин.

Для равномерного орошения всей поверхности биофильтра необходимо правильно выбрать схему расположения разбрызгивателей. При расположении разбрызгивателей рядами (рис. 12.8, а) орошаемая площадь составит 78,5% общей площади, а при расположении их в шахматном порядке (рис. 12.8, б) – около 90% общей площади. Разбрызгиватели располагают так, чтобы площадь, орошаемая одним из них, частично- перекрывала площади, орошаемые соседними разбрызгивателями (рис. 12.8, в).

Величину fp выбирают с таким расчетом, чтобы она не вызывала чрезмерного увеличения свободного напора (который обычно принимают равным 1,5 м) и увеличения диаметров трубопроводов спринклерной системы.

Радиус орошения разбрызгивателя и максимальный расход в зависимости от свободного напора у насадка Нсв могут быть определены по графикам (рис. 12.9).
Разводящую сеть необходимо рассчитывать с учетом восстановительного напора, который возникает в результате переменного расхода воды вдоль пути ее движения по трубопроводам, а также с учетом местных сопротивлений, возникающих на поворотах, в местах изменения диаметров труб и пр.

Рис. 12.8. Схемы расположения спринклеров

Рис. 12.9. Графики для расчета спринклеров:
а – зависимость R = f(HcJ; б – зависимость qmax = f(Hce); l – для спринклеров с диаметром отверстий dome= 19 мм; 2 – то же, с dome= 22 мм; 3 – то же, с dome- 25 мм

При длинной распределительной сети восстановительный напор можно не учитывать.

Потери напора определяют для наиболее удаленного от дозирующего бака разбрызгивателя. Скорость протока в главной магистральной трубе обычно принимают равной 1 м/с, а в разводящих трубах, на которых установлены стояки с разбрызгивателями, – до 0,75 м/с.

Во избежание засорения разбрызгивателей свободный напор для них Нсв, обычно принимают равным 0,5 м. Зная минимальный и максимальный свободные напоры и определив соответствующий последнему расход по формуле (12.9), определяют расход при минимальном напоре.

Если вычисленное значение ton не выходит из указанных ранее пределов, то вместимость бака подобрана правильно. Если продолжительность получается большей, то расчет производят снова, задаваясь другими значениями высоты бака и расхода из разбрызгивателя.

Регулирующая напор трубка (см. рис. 12.6) должна присоединяться к стакану на высоте не менее кизб, считая от уровня колена В2. Диаметр регулирующей трубки принимают равным 19 мм, а воздушной трубки -25-38 мм.

Трубы распределительной сети укладывают или на специальные столбы, или прямо на фильтрующую загрузку на глубине 0,5-0,7 м от поверхности биофильтра.

Сеть укладывают с уклоном, чтобы ее можно было опорожнить в случае необходимости. В конце каждой трубы целесообразно иметь пробку, через которую можно было бы промыть трубопровод чистой водой. Спринклерные головки устанавливают обычно на 0,15-0,2 м выше поверхности загрузки биофильтра.

Водоструйная система орошения. Водоструйная система орошения (в основном для биофильтров с плоскостной загрузкой) состоит из: – магистрального трубопровода или лотка; – разводящей сети или лотков; – насадочных элементов цилиндрического, конического или конои-дального типа с отверстиями диаметром 15-32 мм, расположенными на днище разводящих труб и лотков; – водоотбойных круглых в плане розеток, имеющих плоскую или вогнутую сферическую форму с гладкими или фигурными кромками.

На рис. 12.10 приведены схемы оросителей струйного типа и зависимость расхода сточной воды через насадку от высоты расположения на-садочного элемента.
Водоотбойные розетки располагаются над поверхностью загрузочного материала или непосредственно на его поверхности; в первом случае они подвешиваются к разводящим трубопроводам или лоткам, а во втором – закрепляются на поверхности загрузки. Разводящая сеть располагается над поверхностью загрузочного материала на высоте 0,5-1 м.

Сточная вода из магистрального водовода поступает в разводящую сеть и через насадочные элементы изливается в виде струй на водоотбойные розетки. Ударяясь о розетку, струя воды разбивается на мелкие брызги и струйки, равномерно орошая поверхность загрузочного материала биофильтра.

Расчет водоструйной системы сводится к определению размеров разводящей сети (ширина и высота лотка или диаметр трубы), а также числа и диаметра отверстий насадочных элементов. При монтаже водоструйной системы особое внимание обращается на расположение водоотбойных розеток по отношению к насадочным элементам, вертикальная ось которых должна располагаться строго над центром водоотбойных розеток.

Следует отметить, что гидравлическая нагрузка на биофильтры с плоскостным загрузочным материалом должна быть достаточна, чтобы обеспечить пленочное течение жидкости и отсутствие мертвых зон. Небольшая гидравлическая нагрузка приводит к срыву режима пленочного течения и переходу его в струйный, что существенно снижает коэффициент использования поверхности для биообрастаний.

Рис. 12.10. Схема оросителей струйного типа (а) и зависимость q = f (НО (б)
Реактивные вращающиеся водораспределители (оросители).

Вращающийся ороситель состоит из двух, четырех или шести дырчатых труб, консольно закрепленных на общем стояке. Вода из распределительной камеры под напором поступает в стояк, установленный на шариковых подшипниках; стояк может вращаться вокруг своей вертикальной оси. Из стояка вода поступает в радиально расположенные трубы и через отверстия в них выливается на поверхность биофильтра. Под действием реактивной силы, возникающей при истечении воды из отверстий, распределитель вращается. Такие реактивные оросители получили большое распространение в отечественной и зарубежной практике (рис. 12.11).

Рис. 12.11. Реактивные оросители: а – двухтрубный; б – четырёхтрубный

Для приведения в действие реактивного оросителя необходим сравнительно небольшой напор (0,2 – 1м), что является одним из достоинств этого водораспределителя. Кроме того, при реактивных оросителях отпадает необходимость в устройстве дозаторов. Диаметр отверстий в ра-диально расположенных трубах принимается равным 10-15 мм, расстояние между отверстиями увеличивается от периферии к центру, что обеспечивает более равномерное орошение биофильтра.

Расчет реактивного оросителя состоит в определении его размеров, числа распределительных труб, числа отверстий на распределительных трубах, расстояний между отверстиями, числа оборотов оросителя и напора воды, обеспечивающего необходимые скорости истечения воды из отверстий оросителя.
Диаметр реактивного оросителя Dop, мм, зависит от диаметра биофильтра Db/, Dop = Dbf – 200. Принимая в каждом оросителе по две-четыре распределительные трубы, определяют их диаметр Dmp при условии движения жидкости в начале трубы со скоростью свыше 0,5 м/с, но не более 1 м/с
(12.17)

Величина Нор должна быть не менее 0,5 м. Распределительные трубы реактивного оросителя располагаются на 0,2 м выше поверхности загрузочного материала.





Похожие статьи:
Депонирование осадков сточных вод

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Очистка сточных вод

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум