Процессы отстаивания и применяемое оборудование

Оценка содержания твердых частиц в сточных водах производится по отношению массы твердых частиц к массе жидкости — Т: Ж. Выбор метода очистки от взвешенных частиц определяется их размерами. При размере частиц более 0,1 мкм используется гравитационный метод очистки — отстаивание. Подобно осаждению твердых частиц в газовой среде, осаждение твердых частиц в жидкости подчиняется закону Стокса и характеризуется числом Архимеда:

Скорость осаждения находится по числу Рейнольдса

wocdn[)

Re = -- как функция числа Архимеда. Поскольку

(Рт “ Рж) ^ (Рт “ Рг)> а еж vTy то осаждение в жидкости будет более медленным. Большое влияние на скорость осаждения, как и в газовой фазе, оказывает приведенный (эквивалентный) диаметр частиц (dnp).

Основным параметром, который используют при расчете отстойников, является скорость осаждения частиц (гидравлическая крупность) — woc

Для ламинарного, переходного и турбулентного режимов скорость свободного осаждения шарообразных частиц вычисляют по формуле

Для нешарообразных частиц в формулы подставляют эквивалентный (приведенный) диаметр частиц

где К, — объем частицы.

При отстаивании сточных вод наблюдается стесненное осаждение, которое сопровождается столкновением частиц, трением между ними и изменением скоростей как больших, так и малых частиц. Скорость стесненного осаждения меньше скорости осаждения свободного вследствие возникновения восходящего потока жидкости и большей вязкости среды.

Скорость стесненного осаждения шарообразных частиц одинакового размера можно рассчитать при ламинарном режиме по формуле Стокса с поправочным коэффициентом, который учитывает влияние концентрации взвешенных частиц и реологические свойства системы:

где б/ф — фиктивный диаметр частицы, эквивалентный теоретической скорости ее осаждения.

где ? = УЖ/(УЖ + VTB), а рс и р0 — динамическая вязкость сточной и чистой воды, Па-с; Уж и VTB объем жидкой и твердой фаз в сточной воде, м3.

Скорость осаждения полидисперсной системы непрерывно изменяется во времени. Вследствие агломерации частиц она может изменяться в несколько раз по сравнению с теоретической.

Способность к агломерации зависит от концентрации, формы, размера и плотности взвешенных частиц, а также от соотношения частиц различного диаметра и вязкости среды.

Коэффициент агломерации характеризуется отношением

Для полидисперсных систем кинетику осаждения устанавливают опытным путем. При периодическом процессе осаждения взвешенные частицы в отстойнике распределяются неравномерно по высоте слоя сточных вод. Через какой-то промежуток времени после начала отстаивания в верхней части отстойника появляется осветленный слой жидкости. Чем ближе ко дну отстойника, тем больше концентрация взвешенных частиц в сточной воде, а у самого дна образуется слой осадка. Во времени высота слоя осветленной жидкости и высота слоя осадка возрастают за счет промежуточных слоев. Через определенный промежуток времени в отстойнике будут находиться только слой осветленной жидкости и слой осадка. В дальнейшем, если осадок не удалить, он будет уплотняться с уменьшением высоты. При непрерывном отстаивании наблюдаются те же зоны, но высота их не меняется в ходе процесса.

При ориентировочных расчетах, учитывая приближенно отличие реальных условий осаждения от теоретических (стесненность осаждения, форма частиц, движение среды), среднюю расчетную скорость осаждения часто принимают равной половине теоретической скорости осаждения одиночной шарообразной частицы.

Выражая скорость осаждения через объемный расход жидкой фазы Vq, содержащейся в начальной суспензии, м3/с, где Foc — площадь осаждения отстойника, м , Gu — массовый расход начальной (разбавленной) суспензии, кг/с; сн массовая концентрация твердой фазы в начальной суспензии, кг/кг; ссг — массовая концентрация твердой фазы в сгущенной суспензии (шламе), кг/кг; рс — плотность осветленной жидкости, кг/м , Vq — объемный расход жидкой фазы, содержащейся в начальной суспензии, м3/с; хн и хсг концентрация начальной суспензии и шлама, кг твердой фазы/кг жидкой фазы.

в применении к отстойнику непрерывного действия, получим следующее выражение:

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >