Водоподготовка с использованием флотации. Флотаторы, их расчёт и проектирование

Конструкции водозаборных скважин и их оборудование. Определение производительности водозаборных скважин при их взаимовлиянии в различных гидрогеологических условиях.

Основные элементы в/з скважин.а- ударного бурения; б - роторного бурения: 1 - извлекаемая колонна обсадных труб; 2 -защитная колонна обсадных труб; 3 - эксплуатационная колонна обсадных труб: 4 - фильтрующая поверхность; 5 - отстойник с пробкой; 6 - надфильтровая труба; 7 - сальник; 8 - вооподъемник; 9 - водоподъемная труба; 10 - направляющая труба; 11 - цементация затрубного пространства.

Дебит взаимодействующих скважин может быть вычислен по формулам если вместо понижения (S) подставить его значение с учетом воздействия других скважин водозабора: S^” = S_{i +=}+ ΔS_ij, где S_i – понижение уровней воды в скважине без учета действия других скважин; ΔS_ij - срезка уровней воды в рассматриваемой i-ой скважине от действия j-ой скважины. При произвольном расположении скважин в неограниченном напорном пласте срезку определяют по формуле Форхгеймера

,

где n – число воздействующих скважин; Q_i – дебит воздействующей скважины; R_i - радиус влияния воздействующей скважины; Ρ_ij – расстояние между рассматриваемой и воздействующей скважинами.

Приток воды к скважинам при групповом их расположении определяют по формулам

где Ф_с – безразмерное фильтрационное сопротивление скважины, зависящее от особенностей водоносного пласта, расположения в нем скважин продолжительности эксплуатации водозабора.

ζ₁-(по степени вскрытия) фильтрационное сопротивление несовершенной скважины, зависящее от соотношения длины водоприемной части скважины и мощности водоносного пласта, а также от соотно­шения мощности пласта и радиуса скважины, от расположения фильтра скважины ζ₂(по характеру вскрытия)- обобщение сопротивления фильтра и прифильтровой зоны водоприемной части скважины, зависящее от типа фильтра и харак­теристики контактируемых пород.

Значение поправки ζ₂ вычисляется по формуле Абрамова:

,

где А – параметр фильтра. h_ср – средняя мощность пласта в районе действия скважин, Vдоп ф – допустимая скорость движения воды в скважине, S – понижение уровня воды в скважине, должно быть менее допустимого

Для линейного ряда скважин, расположенного перпендикулярно основному потоку в неограниченном пласте

где l_c – расстояние между скважинами.

Число рабочих скважин (n) в групповом водозаборе должно быть

где Q_в – требуемая производительность водозабора;

Q_c – расчетная производительность скважин

Водоподготовка с использованием флотации. Флотаторы, их расчёт и проектирование

Сущность процесса флотационного выделения из воды дисперсионных примесей заключается в слипании взвешенных веществ в воде частиц и пузырьков тонкодисперсного в воде воздуха под действием молекулярных сил. В результате этого на поверхности воды образуется пенный слой, насыщенный извлекаемыми примесями с размерами от 10^(-3) до 10^(-1) см. Интенсификация процесса флотации достигается понижением смачиваемости поверхности извлекаемых частиц с помощью флотореагентов, избирательно сорбирующихся на их поверхности.

Эффективность процесса флотации в общем случае зависит отрН растворов, присутствуя в них электролитов, наличия органических примесей, температуры воды, параметров диспергированного воздуха (диаметра и заряда пузырьков воздуха, скорости его подачи во флотокамеры и пр.).

Известны установки для напорной флотации, флотаторы с механическим диспергированием воздуха, электрокоагуляционно-флотационные установки (рис.13.32-13.35).

Установки, в которых газовые пузырьки образуются за счет перепада давления:

1)напорных флотационных установках в воду, поступающую на очистку вводятся реагенты, образующие поверхностно-активные комплексы с извлекаемыми примесями и воздух. Последний растворяют в напорном резервуаре или вводят в рециркулирующую часть воды после флотации. Во флотационной камере флотируемые вещества всплывают, а осевшие частицы в виде осадка скапливаются на дне камеры.

2)вакуумных флотаторах вместо компрессора применяют эжекторы для подсоса воздуха в обрабатываемую воду, работающие за счет перепада давления воды до и после эжектора.

Объем флотационных камер при напорной флотации определяется по формуле:

W фк= Q·t , м3

где Q - расход обрабатываемой воды, м3/ч;

t = 20-30 минут - продолжительность флотации.

Расчетная глубина воды в камере принимается равной

h = 1,1 h ст.,

где h ст = 1,5-3,0 м - статический столб воды в камере.

На станциях средней и большой производительности (> 10 тыс. м3/сут) ширину камер назначают в пределах З-6 метров, длину - до 6-9 метров.

Во флотаторах с горизонтальным движением воды струенаправляемую перегородку устанавливают под углом 60-70° к горизонтали в сторону движения воды. Скорость движения воды над ней назначают в пределах 0,015...0,020 м/с.

Формирование мелких воздушных пузырьков и равномерное их распределение в объеме обрабатываемой воды достигают устройством перфорированной трубопровода с размещением под ним кожуха. Диаметр отверстий в трубопроводе принимают равным 5-8 мм.

Скорость выхода водовоздушной смеси из отверстий принимают равной 20-25 м/с.

С помощью флотаторов воду освобождают не только от суспензированных твердых примесей, но и от нефтепродуктов, ПАВ, некоторых ионов растворенных в воде соединений.

Ориентировочно, степень очистки воды флотацией, после нахождения эмпирических параметров может быть определена по формуле:

Э=(Ко-Кф)/ Кп·100%

где К₀ н Кобщ - соответственно концентрация частиц загрязнений в единице объема исходной воды и оставшиеся во флотационной камере.

В механических импеллерных флотаторах введение в воду диспергированного воздуха осуществляется турбиной насосного типа. Такие установки состоят из флотомашины, с турбиной и лопастными пеноснимателями, приемного н сборного резервуаров и насосной станции для откачки воды н продуктов флотации.

При их расчете определяют:

- количество воздуха (Q_возд) и воды (Q_вод),засасываемой флототурбиной:

Q_возд = 2,8 • 10^-4 ·С, м³/с

где С = 40-50 м³/м²-ч - удельный расход воздуха на единицу площади флотокамеры.

Q_вод= ϻ_оΣω_о√2gH, м³/с

где ϻ_о = 0,65 - коэффициент расхода отверстий; Σω_о = 0,008-0,01 м² - площадь отверстий, через которые обрабатываемая вода поступает на турбину с напором Н, м.

Статический напор H_{ст т}, необходимый для преодоления столба жидкости над турбинной, определяется по формуле:

H_{ст т}=ϕ (U²/2g)

гае ϕ =0,2-0,3 - коэффициент напора; U - окружная скорость, м/с.

Мощность на валу флотомашины при коэффициенте ее полезного действия η=0,2-0,3 равна:

N= (γ_н.возд· H_{ст т·}(Q_возд+ Q_вод)/102η

Количество потребляемого воздуха обычно составляет примерно ~ 5% расхода очищаемой воды. Электродвигатель размещают во флотационной камере с пропуском вала внутри воздушной трубы.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: