Осветлитель - Clarifier

Эта статья о бетонных и металлических отстойниках, включая непрерывное механизированное удаление твердых частиц. Описание более простых отстойников без оборудования для удаления твердых частиц см. Отстойник.

Осветлители отстойники, построенные с механическими средствами для непрерывного удаления твердых частиц, осаждаемых осаждение.[1] Осветлитель обычно используется для удаления твердых частиц или взвешенных твердых частиц из жидкости для осветления и / или загущения. Концентрированные примеси, сливаемые со дна резервуара, известны как ил, а частицы, всплывающие на поверхность жидкости, называются пеной.

Три очистителя сточных вод / сточных вод на станции очистки сточных вод Айкахи на Гавайях. Кажется, что у них есть плавающая крышка, чтобы уменьшить запах, потому что растение находится очень близко к жилой зоне.
Круглый осветлитель с поверхностным скиммером виден в правом нижнем углу. По мере того как скиммер медленно вращается вокруг осветлителя, снятый плавающий материал выталкивается в ловушку, видимую над огражденным помещением в нижнем левом углу.

Приложения

Предварительная обработка

Прежде чем вода попадет в отстойник, происходит коагуляция и флокуляция реагенты, такие как полиэлектролиты и сульфат железа,[2] можно добавить. Эти реагенты заставляют мелкие взвешенные частицы слипаться и образовывать более крупные и плотные частицы, называемые хлопьями, которые оседают быстрее и стабильнее. Это позволяет более эффективно и легко разделить твердые частицы в осветлителе; помощь в сохранении энергии.[2] Первоначальное выделение компонентов частиц с помощью этих процессов может уменьшить объем выходящего потока. очистка воды такие процессы, как фильтрация.

Очистка питьевой воды

Водное существо очищенный для потребления человеком, обрабатывается реагентами для флокуляции, затем отправляется в осветлитель, где происходит удаление флокулированного коагулята с образованием осветленной воды. Осветлитель работает, позволяя более тяжелым и крупным частицам оседать на дно осветлителя. Затем частицы образуют нижний слой ила, требующий регулярного удаления и утилизации. Затем осветленная вода проходит через еще несколько шагов перед отправкой на хранение и использование.[2]

Очистки сточных вод

Отстойники использовались для очистки сточных вод на протяжении тысячелетий.[3]

Первичное лечение из сточные воды удаление плавающих и осажденных твердых частиц путем осаждения.[4] Первичные осветлители снизить содержание взвешенных твердых частиц и загрязняющих веществ, содержащихся в этих взвешенных твердых частицах.[5]:5–9 Из-за большого количества реагент Необходимые для очистки бытовых сточных вод, предварительная химическая коагуляция и флокуляция обычно не используются, а количество оставшихся взвешенных частиц уменьшается на следующих этапах системы. Однако коагуляция и флокуляция могут использоваться для строительства компактной очистной установки (также называемой «комплексной очистной установкой») или для дальнейшей очистки очищенной воды.[6]

Отстойники называются вторичные осветлители удалить хлопья биологического роста, созданные некоторыми методами вторичное лечение в том числе активный ил, капельные фильтры и вращающиеся биологические контакторы.[5]:13

Добыча

Методы, используемые для обработки взвешенных твердых частиц в горнодобывающих сточных водах, включают осаждение, осветление и фильтрацию хлопьевидного слоя.[7] Седиментация используется Rio Tinto Minerals для переработки сырой руды в очищенные бораты. После растворения руды насыщенный раствор бората перекачивается в большой отстойник. Бораты плавают на поверхности жидкости, а камни и глина оседают на ее дне.[8]

Технологии

Прямоугольные отстойники с водосливом, видимым над поверхностью жидкости.
Осушенный круглый отстойник с центральными впускными перегородками справа со скребком для твердых частиц и рычагами скиммера, видимыми под вращающейся перемычкой.

Хотя осаждение может происходить в резервуарах другой формы, удалить накопившиеся твердые частицы проще всего с помощью конвейерные ленты в прямоугольных резервуарах или со скребками, вращающимися вокруг центральной оси круглых резервуаров.[9] Устройства для механического удаления твердых частиц перемещаются настолько медленно, насколько это возможно, чтобы свести к минимуму повторное суспендирование осевших твердых частиц. Размеры резервуаров обеспечивают оптимальное время пребывания воды в резервуаре. Экономия способствует использованию небольших резервуаров; но если скорость потока через резервуар слишком высока, большинство частиц не успевают осесть и уносятся с очищенной водой. Значительное внимание уделяется снижению скорости воды на входе и выходе, чтобы свести к минимуму турбулентность и способствовать эффективному осаждению во всем доступном объеме резервуара. Перегородки используются для предотвращения распространения в резервуар скоростей жидкости на входе в резервуар; и переполнение плотины используются для равномерного распределения потока жидкости, выходящей из резервуара, по широкой площади поверхности, чтобы свести к минимуму повторное суспендирование осаждающихся частиц.[10]

Трубные поселенцы

Основная статья: Осветлитель ламелей

Трубчатые отстойники обычно используются в прямоугольных осветлителях для увеличения оседающей способности за счет уменьшения вертикального расстояния, которое должна пройти взвешенная частица. Высокоэффективные трубчатые отстойники используют набор параллельных трубок, прямоугольников или плоских частей, разделенных несколькими дюймами (несколькими сантиметрами) и наклоненных вверх в направлении потока. Эта структура создает большое количество узких параллельных каналов потока, способствующих равномерному ламинарному потоку, как моделируется Закон Стокса.[11] Эти структуры работают двумя способами:

  1. Они обеспечивают очень большую площадь поверхности, на которую частицы могут упасть и стабилизироваться.
  2. Поскольку поток между пластинами временно ускоряется, а затем сразу замедляется, это помогает агрегировать очень мелкие частицы, которые могут оседать, когда поток выходит из пластин.

Конструкции с наклоном от 45 ° до 60 ° могут позволить гравитационный дренаж накопившихся твердых частиц, но более мелкие углы наклона обычно требуют периодического дренажа и очистки. Пробирочные отстойники могут позволить использовать осветлитель меньшего размера и могут позволить отделить более мелкие частицы со временем пребывания менее 10 минут.[11] Обычно такие конструкции используются для трудноочищаемых вод, особенно содержащих коллоидный материалы.

Трубчатые отстойники улавливают мелкие частицы, позволяя более крупным частицам перемещаться на дно осветлителя в более однородной форме. Затем мелкие частицы накапливаются в более крупную массу, которая затем скользит по каналам трубок. Уменьшение количества твердых частиц, присутствующих в выходящем потоке, позволяет уменьшить площадь осветлителя при проектировании. Трубки из ПВХ Пластмасса требует незначительных затрат при усовершенствовании конструкции осветлителя и может привести к увеличению производительности в 2–4 раза.[12][13]

Операция

Чтобы поддерживать и способствовать правильной обработке осветлителя, важно сначала удалить любой коррозионный, реактивный и полимеризуемый компонент или любой материал, который может загрязнять выходящий поток воды, чтобы избежать любых нежелательных побочных реакций, изменений в продукте или вызвать повреждение любого водоочистного оборудования. Это осуществляется путем регулярных проверок и частой очистки зон покоя, а также входных и выходных зон осветлителя, чтобы определить степень накопления осадка, а также очистить и удалить любые загрязнения, мусор, сорняки или мусор, которые могли накопиться. через некоторое время.[14]

Воду, вводимую в отстойник, следует контролировать, чтобы снизить скорость входящего потока. Уменьшение скорости максимизирует время гидравлического удерживания внутри осветлителя для седиментации и помогает избежать чрезмерной турбулентности и перемешивания; тем самым способствуя эффективному осаждению взвешенных частиц. Чтобы еще больше препятствовать явному перемешиванию в осветлителе и увеличить время удерживания, позволяющее частицам осесть, входной поток также должен быть равномерно распределен по всему поперечному сечению зоны осаждения внутри осветлителя, где объем поддерживается на уровне 37,7%. вместимость.

Ил, образовавшийся из осевших частиц на дне каждого осветлителя, если оставить его на длительный период времени, может стать липким и вязким, что затруднит его удаление. Это образование ила способствует анаэробным условиям и созданию здоровой среды для роста бактерий. Это может вызвать повторное суспендирование частиц газами и высвобождение растворенных питательных веществ в водной жидкости, снижая эффективность осветлителя. Серьезные проблемы и проблемы со здоровьем также могут возникать в будущем. очистка воды системы или мешают здоровью рыб, обнаруженных после осветлителя.

Новая разработка

Были внесены улучшения и модификации для повышения производительности осветлителя в зависимости от ограничений вещества, подвергающегося разделению.

Добавление флокулянтов является обычным делом для облегчения разделения в осветлителях, но разница в плотности концентрата флокулянта может привести к чрезмерной концентрации флокулянта в очищенной воде. Равномерная концентрация флокулянта может быть улучшена, а дозировка флокулянта может быть уменьшена путем установки промежуточной диффузионной стенки, перпендикулярной потоку в отстойнике.[15]

Двумя доминирующими силами, действующими на твердые частицы в осветлителях, 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 через бассейн. Прямоугольные осветлители обычно используются для обеспечения высокой эффективности и низких эксплуатационных расходов. Эти осветлители были усовершенствованы для стабилизации потока за счет удлинения и сужения резервуара.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Хаммер, Марк Дж. Водоснабжение и водоотведение. Джон Уайли и сыновья (1975) ISBN  0-471-34726-4С. 223–225.
  2. ^ а б c Brentwood Industries, Inc. (2013). «Трубные отстойники для разъяснения». В архиве 29 октября 2013 г. Wayback Machine По состоянию на 14 октября 2013 г.
  3. ^ Хатзакис М.К., Лиринцис А.Г., Мара Д.Д., Ангелакис А.Н. (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.
  4. ^ Стил, Э.В. и МакГи, Теренс Дж. Водоснабжение и канализация. (5-е изд.) Макгроу-Хилл (1979). ISBN  0-07-060929-2, стр. 469–475
  5. ^ а б Грунтовка для систем очистки городских сточных вод (Отчет). Вашингтон, округ Колумбия: Агентство по охране окружающей среды США (EPA). 2004. EPA 832-R-04-001.
  6. ^ Упаковочные заводы (PDF) (Отчет). Информационный бюллетень по технологии очистки сточных вод. EPA. 2000. EPA 832-F-00-016.
  7. ^ Горшков В. А., Харионовский А. А. «Основные методы и приемы очистки шахтных вод в США», Международный журнал шахтной воды, 4 (1983 г.), Испания. С. 27-34.
  8. ^ Rio Tinto Minerals. «Горное дело и переработка боратов». По состоянию на 13 октября 2013 г.
  9. ^ Меткалф и Эдди. Очистка сточных вод Макгроу-Хилл (1972). С. 449–453.
  10. ^ Вебер, стр. 128–131.
  11. ^ а б Вебер, стр. 130.
  12. ^ Концепции SBS Enviro (2008). «Трубные поселенцы». В архиве 2013-10-29 в Wayback Machine Доступ 14 октября 2013 г.
  13. ^ Foroozan, L. (2001). «Гидрологический анализ и проектирование управления потоком / BMP». В архиве 3 марта 2011 г. Wayback Machine Руководство по управлению ливневыми водами для западного Вашингтона, Vol. III. Департамент экологии штата Вашингтон. Публикация 9913. стр. 93. По состоянию на 14 октября 2013 г.
  14. ^ Западный региональный центр аквакультуры Вашингтонского университета. Сиэтл, Вашингтон (2001). «Проект отстойника». Публикация WRAC № 106.
  15. ^ Зитнер, Ричард Г.«Разделение твердых тел». Школа инженерии, Университет Гвельфа, Онтарио, Канада. По состоянию на 14 октября 2013 г.

Список используемой литературы

  • Вебер, Уолтер Дж., Мл. Физико-химические процессы контроля качества воды. Джон Вили и сыновья (1972). ISBN  0-471-92435-0