Место камер хлопьеобразования в технологической схеме, их классификация

Процесс конвективной коагуляции во времени состоит из двух этапов. Ход процесса перекинетической коагуляции определяется интенсивностью теплового броуновского движения. В момент ввода и распределения раствора коагулянта в воде ионы алюминия или железа начинают взаимодействовать с гидроксильными ионами и спустя некоторое время появляется опалесценция и вода мутнеет от формирования огромного количества первичных мельчайших хлопьев. Под действием броуновского движения хлопья контактируют друг с другом и укрупняются, а их число в единице объема уменьшается. Наступает момент, когда энергия броуновского движения недостаточно для перемещения первичных агрегатов с целью их дальнейшей агломерации. На этом заканчивается перекинетическая фаза коагуляции и наступает ортокинетическая, для успешного протекания которой необходимо обеспечить дальнейшее контактирование уже сформировавшихся агрегатов.

Таким образом, камеры хлопьеобразования предназначены для создания благоприятных условий на завершающей второй стадии процесса коагуляции — хлопьеобразования, чему способствует плавное перемешивание потока. На размеры образующихся хлопьев в процессе медленного перемешивания обрабатываемой воды влияет его интенсивность и продолжительность, солевой состав воды, природа примесей (коллоидные или диспергированные), а также силы адгезии, удерживающие частицы примесей связанными между собой. Укрупнение образующихся в процессе гидролиза коагулянта хлопьев происходит постепенно в течение некоторого времени, варьируемого согласно СНиПа в пределах 6 . 30 мин и более. Первоначально протекает стадия скрытой коагуляции, характеризующаяся формированием первичных мельчайших хлопьев, которые затем укрупняются и образуют крупные видимые агрегаты. При этом структура образующихся хлопьев гидроксида железа значительно прочнее и они имеют большую плотность, чем гидроксид алюминия. На структурообразование хлопьев оказывает влияние солевой состав воды. Так, возрастание концентрации гидрокарбонатов и хлоридов повышает прочность формирующихся хлопьев и, наоборот, увеличение содержания сульфатов понижает ее.

Как показали результаты исследований, выполненных в МГСУ (Г. И. Николадзе, А. Мирзаев и др.) и в НИИ КВОВ АКХ (Г. Н. Луценко и др.), существенное влияние на процесс хлопьеобразования оказывают интенсивность и продолжительность перемешивания обрабатываемой воды в камерах хлопьеобразования. При этом основополагающей является интенсивность перемешивания G = 50 . 60 с-1, влияние продолжительности процесса проявляется в меньшей степени.

Ниже приводятся формулы для определения градиента скорости в камерах хлопьеобразования разных типов:

Перегородчатая

Вихревая и водоворотная

флокулятор (механическая)

в аэрофлокуляторе

где n — число перегородок; υ1 и υ2 — соответственно скорости движения воды в коридоре камеры и на повороте, м/с; Q — расход коагулируемой воды, м3/с; р — плотность воды, кг/м3; V — объем камеры, м3; т]— динамическая вязкость воды, Пас; о — скорость входа воды в камеру из подводящего трубопровода, м/с; т — частота вращения мешалки, с-1; N — начальная мощность, затрачиваемая на вращение, Вт; q — расход воздуха, м3/с; ро — атмосферное давление, Па; Л — высота слоя воды над воздухораспределительной системой.

Интенсивность перемешивания воды в камерах хлопьеобразования не должна быть слишком большой, чтобы не разрушить сформировавшиеся хлопья. Необходимая интенсивность перемешивания воды достигается путем изменения скорости ее движения или частоты вращения мешалки во флокуляторах, а оптимальная продолжительность процесса обеспечивается надлежащим объемом сооружения.