Urządzenia i systemy uzdatniania wody Osadniki poziome

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.

prędkość opadania u [mm/s]

Charakterystyka ujmowanej wody

bez

z flokulantami

(poddawanej koagulacji)

flokulantów

woda z zawiesiną do 50 mg/L

0,35-0,45

0,42-0,50

woda z zawiesiną od 50 – 250 mg/L

0,45-0,50

0,54-0,65

woda z zawiesiną od 250 – 1000 mg/L

0,50-0,60

0,60-0,78

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)

L/H

10

15

20

25

k

7,5

10

12

13,5

Urządzenia i systemy uzdatniania wody Długość osadnika poziomego podłużnego v

H

u

L

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

[m3/h]

u – prędkość opadania [mm/s]

Szerokość i liczba osadników

ΣB = F/L

ΣB

B

B = 3 – 6 m

założenie wymiaru B

n = ΣB/B

L

n’ – liczba osadników (całkowita, > =2) B’ – rzeczywista szerokość osadnika

B’ = ΣB/n’

Urządzenia i systemy uzdatniania wody Określenie wysokości konstrukcyjnej osadnika L

hk

przegroda

wlotowa

H C

H

H ’’

C

H ’

C

i =2-5%

koryto

h0

przelewowe

komora

osadowa

L/2

H = H +h +h

H - konstrukcyjna wysokość osadnika

C

k

0,

C

h - wyniesienie ściany osadnika ponad poziom k

zwierciadła wody (0,3 - 0,5 m)

h - wysokość osadnika przeznaczona na osad i 0

elementy zgarniające (0,4 - 0,7 m)

Urządzenia i systemy uzdatniania wody Określenie wysokości konstrukcyjnej osadnika c.d.

L

hk

H C

H

H ’’

C

H ’

C

i =2-5%

h0

L/2

H ’ - wysokość całkowita przy wlocie

C

H ’ = H + (L/2)*i

C

C

H ’’ - wysokość całkowita przy wylocie C

H ’’ = H - (L/2)*i

C

C

Urządzenia i systemy uzdatniania wody Sprawdzenie efektywności działania osadnika -

L

określenie stabilności przepływu i charakteru ruchu.

stabilność przepływu - liczba Frude’a >10 -6

Fr = v2/(R *g), v -prędkość pozioma [m/s]

h

R - promień hydrauliczny

h

R =(B’*H)/(2*H+B’)

h

g - przyśpieszenie ziemskie

charakter ruchu - liczba Reynoldsa < 12 500

Re = (v* R /ν,

R ,v - jak wyżej

h)

h

ν - wsp. lepkości kinematycznej [m2/s]

Urządzenia i systemy uzdatniania wody Doprowadzenie wody do osadnika - przegroda L

wlotowa

B’

H ’’

C

e

v = 0,12 - 0,24 m/s

H

1

0

e2

d = 5 - 10 cm

d

Powierzchnia otworów -

Σf = Q/(n’*v *3600)

0

0

Powierzchnia jednego otworu -

f =Π*d2/4

o

Liczba otworów-

n = Σf /f

0 0

Przyjęcie liczby rzędów i kolumn tak, by: n *n ≈ n

k

rz

Rozstaw otworów:

1. w poziomie e = B’/ (n +1)

1

k

2. w pionie e = H / (n +1)

2

rz

Urządzenia i systemy uzdatniania wody Odprowadzenie wody z osadnika - koryta przelewowe L

lp

H ’’

C

B’

przelewy Thomsona

a

obciążenie krawędzi przelewowych

q = 30 m3/h*m

max

orientacyjna długość krawędzi przelewowych l = Q /(n’*q), q - przyjąć

Urządzenia i systemy uzdatniania wody Odprowadzenie wody z osadnika - koryta przelewowe L

c.d.

l = 0,15- 0,3 m

p

H ’’

C

B’

przelewy Thompsona

a

rzeczywista długość krawędzi przelewowych l’ = m * B’, m - liczba całkowita

sprawdzenie obciążenia rzeczywistego

q’ = Q/(n’*l’) < 30

ilość przelewów n = l’/l

p.

p

odległość pomiędzy ścianami koryt a = 0,7 * H

Urządzenia i systemy uzdatniania wody Odprowadzenie wody z osadnika - koryta przelewowe L

c.d.

Wydajność jednego przelewu

q = Q/(n’*n )

p

p

Napełnienie przelewu

h = 0,87 * q 2/5

p.

p

q wstawiamy w m3/s !!!

p –

Całkowita wysokość przelewu hc – dodać 5 – 6 cm

Urządzenia i systemy uzdatniania wody Odprowadzenie wody z osadnika - koryta przelewowe L

c.d.

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

b

α

os

B’

b

b

b> = 0,4 m

α >= 50

Urządzenia i systemy uzdatniania wody Komora osadowa c.d.

wysokość komory - h = (2½/2)*((B’-b)*tg α) os

objętość komory - V = 1/3* h *(B’2+B’*b+b2) os

os

Urządzenia i systemy uzdatniania wody Objętość osadu gromadzonego w osadniku (komorze osadowej)

V ’ = (T*Q*(c - c ))/(n’*c )

os

p

0

os

T - czas zagęszczania (8 -24 h)

Q - wydajność godzinowa stacji [m3/h]

n’ - liczba osadników

c - stężenie zawiesin na dopływie do osadnika [mg/dm3]

p

c - stężenie zawiesin na odpływie z osadnika [mg/dm3]

0

c - stężenie zawiesin w komorze osadowej [mg/dm3]

os

Urządzenia i systemy uzdatniania wody Objętość osadu gromadzonego w osadniku (komorze osadowej) c.d.

c = Z + M + 0,23×D + 0,25 × B + 0,6 × D

p

k

w

Z -zawiesina w wodzie surowej

M- mętność wody surowej

D - dawka koagulanta (postać uwodniona) k

B - barwa wody surowej

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

c - 8 - 12 mg/dm3 (lepiej 5 -8 )

0

Urządzenia i systemy uzdatniania wody Objętość osadu gromadzonego w osadniku (komorze osadowej) c.d.

Stężenie osadu c w zależności od czasu os

Stężenie zawiesin

zagęszczania

cp

T = 8 h

T = 12 h

T >=24h

<=50

6 500

7 500

8 000

50 - 100

8 500

9 500

10 000

100 - 400

25 000

27 000

30 000

>= 400

29 000

31 000

35 000

Urządzenia i systemy uzdatniania wody Rzeczywisty czas zagęszczania

T’ = T *(V /V ’), jeżeli T’ ≠ T to wtedy należy os

os

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.