Osadniki poziome

Urządzenia i systemy uzdatniania wody

Urządzenia i systemy uzdatniania wody

Miarodajna prędkość opadania zawiesin – u[mm/s].

Prędkość opadania zawiesin ustalana jest na podstawie
badań technologicznych, w przypadku gdy nie ma
możliwości ich przeprowadzenia, należy skorzystać z
literatury.

0,60-0,78

0,54-0,65

0,42-0,50

z flokulantami

bez

flokulantów

0,35-0,45

woda z zawiesiną do 50 mg/L

0,50-0,60

woda z zawiesiną od 250 – 1000 mg/L

0,45-0,50

woda z zawiesiną od 50 – 250 mg/L

prędkość opadania u [mm/s]

Charakterystyka ujmowanej wody
(poddawanej koagulacji)

Urządzenia i systemy uzdatniania wody

Pozioma prędkość przepływu zawiesin – v[mm/s].

v

≤

k* u, gdzie: u – prędkość opadania zawiesin [mm/s]

k –współczynnik zależny od stosunku

długości osadnika L, do głębokości części
przepływowej H mierzonej w środku drogi przepływu
(½ L)

13,5

25

12

20

7,5

10

10

k

15

L/H

Urządzenia i systemy uzdatniania wody

Długość osadnika poziomego podłużnego

H

L

u

v

L/v = H/u

L = (v*H)/u

Warunki rzeczywiste:

L =

α

*(v*H)/u,

α

- wsp. zapasu

α

= 1/(1-k/30)

Urządzenia i systemy uzdatniania wody

Zależności pomiędzy wymiarami osadnika
poziomego podłużnego

Szerokość osadnika B = 3 – 6 m

Wysokość części przepływowej H = 3 – 5 m

Stosunek długości L do szerokości B - L/B > 4

Stosunek szerokości B do wysokości H – B/H > 1

Urządzenia i systemy uzdatniania wody

Powierzchnia osadników w rzucie

F =

α

*Qh/(3,6*u),

α

- współczynnik zapasu

Qh – wydajność godzinowa stacji = Qd/24

[m

3

/h]

u – prędkość opadania [mm/s]

Szerokość i liczba osadników

Σ

B

B

Σ

B = F/L

B = 3 – 6 m

założenie wymiaru B

n =

Σ

B/B

n’ – liczba osadników (całkowita, > =2)

B’ – rzeczywista szerokość osadnika

B’ =

Σ

B/n’

L

Urządzenia i systemy uzdatniania wody

Określenie wysokości konstrukcyjnej osadnika

przegroda
wlotowa

komora
osadowa

koryto
przelewowe

H

i =2-5%

h

k

h

0

L

L/2

H

C

’’

H

C

’

H

C

H

C

= H +h

k

+h

0,

H

C

- konstrukcyjna wysokość osadnika

h

k

- wyniesienie ściany osadnika ponad poziom

zwierciadła wody (0,3 - 0,5 m)

h

0

- wysokość osadnika przeznaczona na osad i

elementy zgarniające (0,4 - 0,7 m)

Urządzenia i systemy uzdatniania wody

Określenie wysokości konstrukcyjnej osadnika c.d.

H

i =2-5%

h

k

h

0

L

L/2

H

C

’’

H

C

’

H

C

H

C

’ - wysokość całkowita przy wlocie

H

C

’ = H

C

+ (L/2)*i

H

C

’’ - wysokość całkowita przy wylocie

H

C

’’ = H

C

- (L/2)*i

Urządzenia i systemy uzdatniania wody

Sprawdzenie efektywności działania osadnika -
określenie stabilności przepływu i charakteru ruchu.

L

stabilność przepływu - liczba Frude’a >10

-6

Fr = v

2

/(R

h

*g), v -prędkość pozioma [m/s]

R

h

- promień hydrauliczny

R

h

=(B’*H)/(2*H+B’)

g - przyśpieszenie ziemskie

charakter ruchu - liczba Reynoldsa < 12 500

Re = (v* R

h)

/

ν

,

R

h

,v - jak wyżej

ν

- wsp. lepkości kinematycznej [m

2

/s]

Urządzenia i systemy uzdatniania wody

Doprowadzenie wody do osadnika - przegroda
wlotowa

L

H

C

’’

B’

H

d

e

1

e

2

v

0

= 0,12 - 0,24 m/s

d = 5 - 10 cm

Powierzchnia otworów -

Σ

f

0

= Q/(n’*v

0

*3600)

Powierzchnia jednego otworu -

f

o

=

Π

*d

2

/4

Liczba otworów-

n =

Σ

f

0

/f

0

Przyjęcie liczby rzędów i kolumn tak, by:

n

k

*n

rz

≈

n

Rozstaw otworów:

1. w poziomie e

1

= B’/ (n

k

+1)

2. w pionie e

2

= H / (n

rz

+1)

Urządzenia i systemy uzdatniania wody

Odprowadzenie wody z osadnika - koryta przelewowe

L

H

C

’’

przelewy Thomsona

l

p

a

obciążenie krawędzi przelewowych

q

max

= 30 m

3

/h*m

orientacyjna długość krawędzi przelewowych

l = Q /(n’*q), q - przyjąć

B’

Urządzenia i systemy uzdatniania wody

Odprowadzenie wody z osadnika - koryta przelewowe
c.d.

L

H

C

’’

przelewy Thompsona

l

p

= 0,15- 0,3 m

a

rzeczywista długość krawędzi przelewowych

l’ = m * B’, m - liczba całkowita

sprawdzenie obciążenia rzeczywistego

q’ = Q/(n’*l’) < 30

ilość przelewów n

p.

= l’/l

p

odległość pomiędzy ścianami koryt a = 0,7 * H

B’

Urządzenia i systemy uzdatniania wody

Odprowadzenie wody z osadnika - koryta przelewowe
c.d.

L

Wydajność jednego przelewu

q

p

=

Q/(n’*n

p

)

Napełnienie przelewu

h

p.

= 0,87 *

q

p

2/5

q

p –

wstawiamy w m

3

/s !!!

Całkowita wysokość przelewu hc – dodać 5 – 6 cm

Urządzenia i systemy uzdatniania wody

Odprowadzenie wody z osadnika - koryta przelewowe
c.d.

L

Przekrój czynny koryta

Uwzględniamy przepływ wody przypadający na jedno koryto

Prędkość przepływu vk = 0,6 m/s

Zakładamy szerokość koryta – wyznaczamy wysokość czynną

Wysokość całkowita musi uwzględniać obecność przelewów

Urządzenia i systemy uzdatniania wody

Komora osadowa

Ze względów konstrukcyjnych, komora osadowa w osadniku poziomym
podłużnym ma kształt ostrosłupa prawidłowego ściętego, o boku
większej podstawy równym szerokości osadnika.

B’

B’

b

b

h

os

α

B’

b

b> = 0,4 m

α

>= 50

B’

b

Urządzenia i systemy uzdatniania wody

Komora osadowa c.d.

wysokość komory - h

os

= (2

½

/2)*((B’-b)*tg

α

)

objętość komory - V

os

=

1/3* h

os

*(B’

2

+B’*b+b

2

)

Urządzenia i systemy uzdatniania wody

Objętość osadu gromadzonego w osadniku (komorze
osadowej)

V

os

’ = (T*Q*(c

p

- c

0

))/(n’*c

os

)

T - czas zagęszczania (8 -24 h)
Q - wydajność godzinowa stacji [m

3

/h]

n’ - liczba osadników
c

p

- stężenie zawiesin na dopływie do osadnika [mg/dm

3

]

c

0

- stężenie zawiesin na odpływie z osadnika [mg/dm

3

]

c

os

- stężenie zawiesin w komorze osadowej [mg/dm

3

]

Urządzenia i systemy uzdatniania wody

Objętość osadu gromadzonego w osadniku (komorze
osadowej) c.d.

c

p

= Z + M + 0,23×D

k

+ 0,25

×

B + 0,6

×

D

w

Z -zawiesina w wodzie surowej
M- mętność wody surowej
D

k

- dawka koagulanta (postać uwodniona)

B - barwa wody surowej
D

w

- dawka wapna (w przeliczeniu na CaO - masa cz. 56)

c

0

- 8 - 12 mg/dm

3

(lepiej 5 -8 )

Urządzenia i systemy uzdatniania wody

Objętość osadu gromadzonego w osadniku (komorze
osadowej) c.d.

35 000

31 000

29 000

>= 400

30 000

27 000

25 000

100 - 400

10 000

9 500

8 500

50 - 100

8 000

7 500

6 500

<=50

T >=24h

T = 12 h

T = 8 h

Stężenie osadu c

os

w zależności od czasu

zagęszczania

Stężenie zawiesin

c

p

Urządzenia i systemy uzdatniania wody

Rzeczywisty czas zagęszczania

T’ = T *(V

os

/V

os

’), jeżeli T’

≠

T to wtedy należy

przeliczyć objętość komory osadowej

Urządzenia i systemy uzdatniania wody

Sposoby zgarniania osadu do komory osadowej:

1. ręczny

2. wózek ze zgarniaczem (duże osadniki, jeden wózek

może obsługiwać kilka osadników)

3. łańcuch z elementami zgarniającycmi

Sposoby usuwania osadu z komory osadowej:

1. wymuszone - zastosowanie pompy

2. samoczynne - rurociąg doprowadzony do dna

komory, wyposażony w zawór

Urządzenia i systemy uzdatniania wody

Schemat obliczeń osadnika poziomego podłużnego:

1. Przyjęcie głębokości H i współczynnika k.

2. Obliczenie długości osadnika L.

3. Określenie powierzchni osadników.

4. Określenie szerokości osadnika B’ i liczby osadników.

5. Wysokości konstrukcyjne osadnika.

6. Sprawdzenie liczb kryterialnych (Frude’a i Reynoldsa).

7. Doprowadzenie i odprowadzenie wody z osadnika.

8. Komora osadowa.