 |
Схема лабораторной установки и методика проведения эксперимента
|
|
|
|
Лабораторная работа №3 «Исследование процесса коагуляции (флокуляции) и отстаивания суспензий»
Цель работы
Оценить преимущества стесненного осаждения при использовании коагулянтов по сравнению с обычным стесненным осаждением.
Ознакомление с методикой проведения эксперимента. Экспериментальное определение скорости стесненного осаждения частиц. Знакомство с методами интенсификации процесса.
Содержание работы
1) Подготовить суспензии для испытания (две одинаковые по объему пробы).
2) В одну из проб внести дозу коагулянта.
3) Поставить обе дозы на отстаивание.
4) Снять кривые осаждения.
5) Сопоставить скорости осаждения в обоих вариантах
Теоретическая часть
Коагуляция — это слипание частиц коллоидной системы при их столкновениях в процессе теплового движения, перемешивания или направленного перемещения во внешнем силовом поле. В результате коагуляции образуются агрегаты — более крупные (вторичные) частицы, состоящие из скопления мелких (первичных).
Коагулянты, коагулирующие агенты (от лат. coagulo — вызываю свёртывание, сгущение), вещества, введение которых в жидкую среду, содержащую мелкие частицы какого-либо тела, вызывает коагуляцию, т. е. слипание этих частиц. Эффективными коагулянтами для систем с водной дисперсионной средой являются соли поливалентных металлов (алюминия, железа и др.). В качестве коагулянтов используют также водорастворимые органические высокомолекулярные соединения (полимеры), особенно полиэлектролиты. В отличие от неорганических коагулянтов, их иногда называют флокулянтами.
В сточных водах могут содержаться твердые (каолин, глина, волокна, цемент, кристаллы солей и др.) и жидкие (нефть, нефтепродукты, смолы и др.) частицы.
|
|
|
Сточные воды многих производств после сооружений механической очистки представляют собой агрегативно устойчивую систему. Для их очистки применяют методы коагуляции; агрегативная устойчивость при этом нарушается, образуются более крупные агрегаты частиц, которые удаляются из сточных вод механическими методами.
Одним из видов коагуляции является флокуляция, при которой мелкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии, под влиянием специально добавляемых веществ (флокулянтов) образуют интенсивно оседающие рыхлые хлопьевидные скопления.
Эффективность коагуляционной очистки зависит от многих факторов: вида коллоидных частиц; их концентрации и степени дисперсности; наличия в сточных водах электролитов и других примесей; величины электрокинетического потенциала.
Процесс очистки сточных вод методом коагуляции или флокуляции включает приготовление водных растворов коагулянтов или флокулянтов, их дозирование, смешение со всем объемом сточной воды, хлопьеобразование, выделение хлопьев из нее.
Приготовление и дозирование коагулянтов производят в виде растворов или суспензий. Растворение коагулянтов осуществляют в баках (не менее двух). Концентрация раствора коагулянта в растворных баках должна составлять 10..17 %. Продолжительность растворения при температуре воды 10 °С принимают равной 10..12 ч.
Коагулянты смешивают с обрабатываемой сточной водой в смесителях, продолжительность пребывания воды в которых составляет 1…2 мин. Применяют перегородчатые, дырчатые, шайбовые вертикальные смесители, а также механические с пропеллерными или лопастными мешалками.
После смешения сточных вод с коагулянтами начинается процесс образования хлопьев, который происходит в камерах хлопьеобразования. Эти камеры могут быть водоворотные, перегородчатые, вихревые, а также с механическим перемешиванием.
|
|
|
Водоворотные камеры хлопьеобразования (рис. 3.1) представляют собой цилиндр, в верхнюю часть которого из смесителя вводится сточная вода с вращательной скоростью на выходе из сопла 2…3 м/с. В нижней части камеры перед выходом в отстойник находятся гасители вращательного движения воды. Продолжительность пребывания воды в камере 15…20 мин.
Водоворотные камеры конструктивно объединяют с вертикальными отстойниками. Время пребывания воды в камере принимают равным τк = 15…20 мин, а время отстаивания τос = 1 ч. Скорость выхода воды из сопла u с = 2…3 м/с. Высота камеры Н к.х = 3,6…4 м.
1 — подвод воды; 2 — камера; 3 — гаситель; 4 — отстойник
Рисунок 3.1 – Водоворотная камера
Если в сточных водах концентрация взвешенных веществ, способных к агрегации, не превышает 4 г/л, то применяют осветлители со взвешенным слоем осадка (рис. 3.2).
1 — воздухоотделитель; 2 — опускные трубы; 3 — осадкоотводные трубы или окна; 4 — осадкоуплотнитель; 5, 6 — трубопроводы выпуска осадка и отвода осветленной воды из осадкоуплотнителя
Рисунок 3.2 – Осветлители со взвешенным слоем осадка
В осветлителях происходят три основных процесса: смешение, коагуляция и осветление сточных вод. Обрабатываемая в осветлителях сточная вода проходит снизу вверх через слой ранее выделившегося шлама с такой скоростью, при которой взвешенные частицы не уносятся из зоны взвешенного осадка. При движении сточной воды через взвешенный слой увеличивается эффект задержания мелких суспензированных частиц. Осветлители проектируются круглыми (диаметр до 15 м) или прямоугольными в плане, площадь осветлителя не должна превышать 150 м2.
Схема лабораторной установки и методика проведения эксперимента
Для оценки скорости стесненного осаждения. Скорость стесненного осаждения можно оценить, наблюдая за скоростью образования светлого слоя при разделении суспензии в прозрачном сосуде. При разделении суспензии (концентрированной, содержание твердой фазы в пределах 10%) образуется довольно четкая граница раздела между образующимся в верхней части сосуда светлым слоем и суспензией.
1– стеклянные цилиндры; 2–подставка; 3 – сетчатая ловушка; 4 – державка; 5–подсветка
Риссунок 3.3 – Схема экспериментальной установки
В процессе разделения объем светлого слоя непрерывно возрастает, поэтому, оценивая скорость увеличения объема светлого слоя можно оценить (ориентировочно) скорость стесненного осаждения.
|
|
|
