 |
Закономерности осаждения взвесей в воде
|
|
|
|
Отстаивание применяют для выделения из сточных вод твердых или жидких примесей под действием гравитационных сил. Для этого используют различные аппараты и сооружения: песколовки, первич- ные и вторичные отстойники, нефтеловушки, илоуплотнители и др.
Современные конструкции сооружений по отстаиванию являют- ся, как правило, проточными и осаждение взвесей в них происходит при непрерывном движении воды от входа к выходу. Скорости движе- ния воды при этом должны быть малы, а поток почти полностью ли- шен, так называемой, транспортирующей способности. Осаждение взвеси в таком потоке подчиняется с известным приближением зако- нам осаждения в неподвижном объеме жидкости. Эти законы хорошо изучены только применительно к осаждению зернистой агрегативно устойчивой взвеси.
Основным параметром, на основании которого рассчитывают размеры отстойной аппаратуры, является скорость осаждения взве- шенных частиц в непроточной воде при постоянной температуре (гид- равлическая крупность Uо).
Как правило, сточные воды, содержащие взвешенные примеси,
имеют частицы различной формы и размера. На характер осаждения частиц влияют их размеры, форма, плотность, степень шероховатости их поверхности, режим движения воды и ее вязкость, условия обтека- ния и сопротивления среды и др.
Для ламинарного, переходного и турбулентного режимов оса- ждения шарообразных частиц скорость свободного осаждения вычис-
Reo =
Ar,
ляют из формулы:
где Reо=Uodr/mв - число Рейнольдса; Ar=d3rв2g(rч-rв)/m2вrв - число Архимеда.
При отстаивании мелких частиц или частиц малой плотности, осаждающихся с малой скоростью (Re < 1), когда на сопротивление движению частицы влияет только сила гравитации, скорость падения шарообразной частицы описывается уравнением Стокса:
|
|
|
|
(rч - rв) g,
18 m
в
где d - диаметр частицы; rч, rв - плотность соответственно частицы и воды; mв -
вязкость воды.
Сточные воды представляют собой полидисперсные агрега- тивно-неустойчивые системы, в которых наблюдается стесненное оса- ждение, сопровождающееся столкновением частиц, трением между ними, изменением их формы, плотности и других физических свойств. Скорость стесненного осаждения меньше скорости свободного осаж- дения вследствие возникновения восходящего потока жидкости и большей вязкости среды.
Скорость осаждения полидисперсной системы непрерывно изме- няется во времени. Для таких систем кинетика осаждения устанавлива- ется экспериментально и характеризуется кривой осаждения взвеси (рис.12.5).
Кривые выпадения взвеси характеризуют ее гранулометрический состав и поведение при отстаива- нии. Чем круче начальный участок кривой, тем больше крупность и неоднородность взвеси и тем скорее она оса- ждается.
Эффект отстаивания определяется по формуле:
Рис.12.5. Кинетика осаждения взвеси
С - С
Э = н к ×100 %,
С н
где С н, С к - соответственно начальная и конечная концентрации взвешенных веществ в воде.
Расчетные параметры от-стойников (скорость осаждения взве- си и продолжительность пребывания воды в отстойнике) определяют путем технологического моделирования в лабораторных условиях.
Основой методики моделирования является подобие кривых вы- падения взвесей, получаемых при различных высотах слоя воды:
Т/t=H/h,
где t, T, h, H - соответственно время осаждения взвеси и высота слоя воды при моделировании в лаборатории и в реальных условиях.
Для агломерирующихся взвесей указанная зависимость стано- вится непрямолинейной и выражается соотношением:
T/t=(H/h)n,
где n =0,2-0,5 - показатель степени, отражающий влияние агломерации в про- цессе осаждения.
|
|
|
Гидравлическая крупность, соответствующая заданному эффекту осветления в цилиндре - отстойнике с высотой столба воды h, равной высоте проектируемого отстойника Н, может быть найдена по соотно- шению:
U = 1000 × K × H,
t(K × H / h)n
где К - коэффициент использования объема сооружения.
При температуре реальной сточной воды:
Uo=U(mл/mп),
где mл, mп - вязкость воды в лабораторных и производственных условиях.
|
|
|
