Интенсификация смешения

Результативность флокуляции целиком обусловлена эффективностью предварительной коагуляции, которая, в свою очередь, зависит от непрерывности и эффективности введения коагулянта в зону быстрого перемешивания с максимальной диссипацией энергии при времени перемешивания от нескольких секунд до нескольких минут в зависимости от результатов тестирования.

Работы последних лет в области осветления и подготовки воды показали важность процесса смешения воды с реагентами. По Е.Д. Бабенкову /Водные ресурсы, 1979,№1/ оптимальную дозу коагулянта можно представить как результат сложения дозы, требуемой для дестабилизации частиц примесей воды, и дозы, обеспечивающей достижение критической концентрации хлопьеобразования. Первая зависит от концентрации загрязнений и пропорциональна поверхности, катионообменной емкости, суммарной величине заряда частиц. Вторая зависит от параметров, определяющих число столкновений частиц, критическую массу отдельных агрегатов и скорость восстановления этой массы после разрушения, т.е. и от процесса смешения.

Перемешивание должно идти в две стадии: быстрое – в смесителе и медленное – в камере хлопьеобразования. Режим перемешивания в смесителе оказывает существенное влияние на плотность хлопьев. Образуются цепочечные агрегаты первичных частиц (1),

затем ячеистые микрохлопья (2), которые в камере реакции слипаются в хлопья (3), готовые к оседанию (рис. 5.3).

Рис.5.3 Образование хлопьев

Согласно СНиП 2.04.02-84 ввод реагента следует осуществлять через специальные распределители реагентов (рис. 5.4). При этом надо иметь в виду, что распределители создают дополнительное сопротивление по высотной схеме. Место установки распределителя выбирается таким образом, чтобы выдержать нормативное время разрыва между реагентами. Такого типа устройства особенно важны при контактном коагулировании. В случае прямого фильтрования при наличии распределителя для мгновенного перемешивания не требуется смеситель.

При вводе реагента в поток поступающей воды важно правильно осуществить врезку и установку патрубка подачи реагента (рис.5.4а).

Трубчатый распределитель удобен для установки в трубопроводе либо в смесителе над подающим трубопроводом (рис.5.4 в).

Камерно-лучевой распределитель рекомендуется для ввода реагентов в лоток (рис.5.4с).

При использовании суспензий применяют диффузионные распределители (рис.5.4д).

Для интенсификации перемешивания в вихревом смесителе можно использовать загрузку либо перегородки. В качестве загрузки может использоваться крупнозернистый песок во взвешенном состоянии.

Для своевременного удаления углекислоты (см. ТОТОВ) применяют аэрацию в смесителях открытого типа. Необходимость аэрирования устанавливается опытным путем. Аэрация может привести к снижению потребной дозы коагулянта (рис.5.5).

Другим направлением улучшения процесса перемешивания и, тем самым, совершенствования коагуляции и последующих процессов хлопьеобразования и осветления являются механические мешалки.

Традиционные (для Украины и стран СНГ) гидравлические смесители не обеспечивают оптимальное протекание процессов коагуляции, в связи с чем в холодное время года за счет повышения вязкости дисперсионной среды и уменьшения степени гидролиза коагулянта очищенная вода не всегда соответствует стандарту по мутности и остаточному алюминию.

Гидравлические смесители и камеры хлопьеобразования не позволяют изменять режим перемешивания в зависимости от качества исходной воды и вида реагентов. Эффективность применения механического перемешивания на стадиях смешения и хлопьеобразования подтверждается зарубежным опытом и исследованиями, проведенными в последние годы НИИ КВОВ и ВНИИ ВОДГЕО, Россия.