Смесители, назначение и типы

Смешение реагентов (Al₂(SO₄)₃) с обрабатываемой водой производят в специальных сооружениях – смесителях. Данные сооружения должны удовлетворять требованию быстрого и полного смешения реагентов со всей массой воды (т.е. время пребывания воды 1...3 мин).

Смесители подразделяют на: гидравлические и механические.

К числу гидравлических смесителей относят:

· дырчатый;

· перегородчатый;

· вертикальный (вихревой).

Дырчатый смеситель представляет собой лоток с дырчатыми перегородками, размещенными перпендикулярно направлению движения воды.

Вода, проходя через отверстия со скоростью около 1 м/с, испытывает завихрения, что способствует хорошему смешиванию воды с реагентами. Диаметр отверстий принимают 20... 100 мм и располагают в шахматном порядке.

Расстояние между перегородками принимается не менее ширины смесителя.

Дырчатый смеситель

Расчет дырчатого смесителя ведут в следующей последовательности.

1. Площадь поперечного сечения лотка

, м²,

где q – расход воды станции очистки, м³/с;

– скорость движения воды в лотке, принимается 0,6 м/с.

2. Диаметр подводящего трубопровода

, м

где v_п.тр. – скорость движения воды в подводящем трубопроводе, равная 1,0…1,5 м/с;

p – 3,14.

3. Диаметр отводящего трубопровода

, м

где v_от.тр. – скорость движения воды в отводящем трубопроводе, равная 0,8…1,2 м/с.

4. Потеря напора на каждой ступени дырчатого смесителя

, м,

где v – скорость движения воды в отверстиях, равная 1…1,2 м/с;

g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с²;

m – коэффициент расхода воды через круглое отверстие, равный 0,62.

5. Высота уровня воды в отделениях смесителя

H₁=H₀+h; H₂=H₁+h; H₃=H₂+h;

где H₀ – минимально допускаемая глубина воды в смесителе после перегородок смесителя, принимаемая 0,4…0,5 м.

6. Высота смесителя

H_см=H₃+0,3 м.

7. Число отверстий в каждой перегородке

,

где d – диаметр отверстия, м.

8. Емкость смесителя

, м³,

где t – время нахождения воды в смесителе, с (60…180 с);

B – ширина смесителя, м;

L – длина смесителя, м;

, м,

h_ср – средняя мощность воды в смесителе, м

, м.

Откуда

, м.

Перегородчатый смеситель представляет собой железобетонный лоток с тремя щелевыми перегородками, установленными перпендикулярно оси сооружения.

Перегородчатый смеситель:

1 – труба для подачи воды; 2 – переливная стенка; 3 – труба для подачи реагента; 4 – перегородки.

При движении воды в щелях со скоростью 1 м/с за ними образуются вихревые течения, что способствует быстрому и полному смешению реагента с водой.

Расчет перегородчатого смесителя аналогичен дырчатому.

Расстояние между перегородками принимают равным двойной ширине лотка. Коэффициент расхода, зависящий от отношения ширины прохода к толщине перегородки, принимают m=0,75…0,65 при В_пр,i/d=1…2. Высота затопления проходов от уровня воды до их верха принимается равной 0,1…0,15 м.

На водоочистных комплексах с осветлителями применяют вертикальные (вихревые) смесители в виде цилиндрического резервуара с конической нижней частью.

Вертикальный (вихревой) смеситель:

1 – подвод воды; 2 – трубка для подвода реагента; 3 – отвод воды.

В низ конуса подводят обрабатываемую воду и туда же, только с противоположной стороны вводят растворы реагентов. Восходящая скорость движения воды в цилиндрической части смесителя должна быть 25 мм/с, благодаря чему, частицы реагента находятся во взвешенном состоянии. Отвод воды из смесителя осуществляется периферийным лотком.

Расчет вертикального (вихревого) смесителя ведут в следующей последовательности.

1. Диаметр цилиндрической части смесителя

, м,

где v_ц. – скорость движения воды в цилиндрической части смесителя, равная 0,025 м/с.

2. Диаметр подводящего трубопровода

, м

где v_п.тр. – скорость движения воды в подводящем трубопроводе, равная 1,0…1,5 м/с.

3. Диаметр отводящего трубопровода

, м

где v_от.тр. – скорость движения воды в отводящем трубопроводе, равная 0,8…1,2 м/с.

4. Объем смесителя

, м³,

где W_ц – объем цилиндрической части смесителя, м³;

W_к – объем конической части смесителя, м³.

, м³,

где h_к – высота конической части смесителя, м;

, м,

где a – угол между образующими конуса, равный 30…40°.

Откуда объем цилиндрической части смесителя

, м³.

5. Высота цилиндрической части смесителя

, м.

6. Высота отводящего желоба

, м,

где v_ж – скорость движения воды в желобе, принимается 0,4…0,6 м/с;

b_ж – ширина желоба, равная 0,3 м.

Механические смесители основаны на механическом перемешивании воды с введенным в нее реагентом. Применяются для обеспечения лучшего регулирования процесса смешивания. Время пребывания воды в пропеллерном смесителе составляет 10…15 с, а в лопастном смесителе – 30…60 с.

Потери напора при прохождении воды через механический смеситель крайне малы и при расчетах их можно не учитывать.

Механические смесители:

а) пропеллерный; б) лопастной.

1 – подвод воды; 2 – трубка для подвода реагента; 3 – отвод воды.