Флокуляторы и аэрофлокуляторы
В механических камерах хлопьеобразования (флокуляторах), рекомендуемых СНиП 2.04.02 — 84* для обработки мутных вод и применяемых на крупных водоочистных комплексах, плавное перемешивание воды для завершения процесса ортокинетической коагуляции ее примесей осуществляется пропеллерными или лопастными мешалками, размещаемыми на горизонтальных или вертикальных осях. Мешалка имеет одну или несколько лопастей.
Флокуляторы обычно встраивают в горизонтальные отстойники и рассчитывают на время пребывания в них воды 30-40 мин (до 60 мин при реагентном умягчении). Число мешалок принимают 3-5. Скорость течения воды во флокуляторе снижается по ходу потока от 0,5 до 0,1 м/с за счет сокращения частоты вращения мешалок или уменьшающейся по ходу воды площади их лопастей. Окружную скорость вращения мешалок принимают 0,3-0,5 м/с в зависимости от качества исходной воды.
Флокуляторы с мешалками на вертикальных осях оборудуют двигателями с переменной частотой вращения; при размещении мешалок на горизонтальных осях один двигатель обслуживает несколько мешалок. Мешалки располагают в начале коридора отстойника в два рада и более и разделяют перегородками для циркуляции воды. Флокуляторы имеют различную форму в плане (квадратную, круглую и прямоугольную).
Преимуществами флокуляторов по сравнению с камерами гидравлического типа являются небольшие потери напора, простота конструкции, оптимизация процесса хлопьеобразования адекватно качеству обрабатываемой воды путем изменения частоты вращения мешалок; недостатками — дополнительный расход электроэнергии, высокие требования к материалам деталей из-за возможной коррозии, что удорожает сооружение в целом.
Флокулятор (а) и аэрофлокулятор (б), совмещенные с горизонтальным отстойником
1,2 — подача воды и реагента; 3 — мешалка смесителя; 4 — флокулятор; 5 — мешалки на горизонтальной оси; 6 — грязевой насос; 7 — горизонтальный отстойник; 8 — камера флокулятора; 9 — подача воздуха; 10,11— воздухо- и водораспределительные трубчатые перфорированные системы
Аэрофокуляторы — барботажные камеры хлопьеобразования получают все более широкое распространение в технологии водоподготовки благодаря дешевизне и доступности воздуха, невысокой стоимости оборудования, высокому эффекту хлопьеобразования. При этом работа, совершаемая воздухом, осуществляется за счет разности его плотности с водой. По А.В. Бутко, эффект хлопьеобразования в аэрофлокуляторах достигается в результате четырех одновременно протекающих процессов: выделения из воды избыточных количеств диоксида углерода; окисления кислородом воздуха органических примесей; специфического механического перемешивания воды пузырьками воздуха и образования зародышей твердой фазы продуктов гидролиза на поверхности газовых пузырьков. В аэрофлокуляторах используют слабое пневматическое перемешивание, обычно с интенсивностью 0,15-0,25 м3/(м2хмин); при этом расход воздуха не превышает 5% расхода обрабатываемой воды.
Аэрофлокулятор представляет собой прямоугольную в плане камеру, встроенную в горизонтальный отстойник. Объем ее рассчитывают на 6-12-минутное пребывание воды. Равномерное распределение воздуха в массе обрабатываемой воды достигается системой из пористых или перфорированных труб либо ложным дном из пористых плит. Глубина слоя воды принимается в пределах 2,5-4,5 м. Воздухораспределительные трубы, располагаемые поперек камеры с шагом 0,2-0,3 м на расстоянии 1,0 м от дна, имеют по нижней образующей отверстия диаметром 2 мм с шагом 0,12-0,15 м,
Для аэро- флокуляторов оптимальное значение градиента скорости находится в пределах 25-45 с-1, а коэффициент объемного использования возрастает в 1,5-2,5 раза по сравнению с таковым для камер гидравлического типа. При применении аэрофлокуляторов для обработки мутных вод производительность горизонтальных отстойников повышается в 1,5-2 раза. Также к преимуществам аэрофлокуляторов можно отнести возможность гибкого регулирования процесса хлопьеобразования адекватно качеству обрабатываемой воды и относительно низкую стоимость, к числу недостатков — дополнительный расход электроэнергии на компрессию воздуха.