Отстаивание

Скорость стесненного осаждения. Отстойники.

Опыт показывает, что при отстаивании наблюдается постепенное увеличение концентрации диспергированных частиц в аппарате по направлению сверху вниз.

Схема процесса отстаивания

Зависимость скорости отстаивания

от времени

1 – слой осадка (шлама); 2 – зона сгущенной суспензии; 3 – зона свободного осаждения (коллективное); 4 – осветленная жидкость.

В начале осаждаются более крупные частицы, вызывающие наиболее интенсивное обратное движение жидкости. Однако по мере уменьшения концентрации этих частиц тормозящее влияние обратного тока жидкости ослабевает и скорость отстаивания возрастает (аb) до момента установления динамического равновесия между действующей силой (весом) и силой сопротивления среды. В последующий период совместного осаждения частиц происходит с постоянной скоростью (bс). Завершающая и наиболее медленная стадия процесса – уплотнение осадка. Частицы располагаются настолько близко друг от друга, что вытеснение жидкости становится все более затруднительным – здесь происходит уменьшение скорости осаждения (сd).

Различают аппараты периодического, непрерывного и полунепрерывного действия.

Периодически действующие отстойники представляют собой низкие бассейны без перемешивающих устройств. После того как произойдет разделение слой осветленной жидкости декантируют, т.е. сливают через сифонную трубку или краны, расположенные выше уровня осевшего осадка. Размеры и форма аппаратов зависят от концентрации диспергированной фазы и размеров ее частиц (крупные частицы – меньше диаметр, скорость осаждения обратно пропорциональна вязкости, которая уменьшается с увеличением температуры) коническое днище.

Полунепрерывный способ – жидкость поступает и удаляется непрерывно, а осадок выгружается из аппарата периодически – бетонные бассейны.

Отстойники полунепрерывного действия с наклонными перегородками

1 – штуцер для ввода исходной суспензии; 2 – корпус; 3 – наклонные перегородки, которые увеличивают время пребывания жидкости и поверхность осаждения в аппарате; 4 – бункера для осадка; 5 – штуцер для непрерывного отвода осветленной жидкости.

Отстойник непрерывного действия с гребковой мешалкой

1 – корпус; 2 – кольцевой желоб; 3 – мешалка; 4 – лопасти с гребками; 5 – труба для подачи исходной суспензии; 6 – штуцер для вывода осветленной жидкости; 7 – разгрузочное устройство для осадка; 8 – электродвигатель.

Мешалка делает 0,015 до 0,5 об/мин. Осадок – текучая сгущенная суспензия (с концентрацией твердой фазы 35 – 55%) удаляется с помощью диафрагмового насоса. Осадок направляется во второй отстойник для отмывки водой и последующего отстаивания. Осадок, полученный во втором аппарате, будет содержать такое же количество жидкости, что и осадок в первом отстойнике, но уже значительно разбавленный водой. При наличии нескольких последовательно соединенных отстойников можно удалить из осадка до 97 –

98 % жидкости.

Схема непрерывной противоточной отмывки осадка от жидкости

Гребковые отстойники обладают следующими достоинствами: большая производительность (иногда 3000 т/сутки осадка), равномерная плотность осадка, обеспечивается более эффективное обезвоживание осадка. К недостаткам можно отнести их громоздкость (d = от 1,8 до 30м, иногда 100м).

Многоярусные отстойники (закрытого и сбалансированного типа)

1 – распределитель исходной смеси; 2 – труба – стакан для ввода суспензии в каждый ярус; 3 – коллектор для сбора осветленной жидкости; 4 – сборник осадка.

В местах прохода вала сквозь днище каждого отстойника установлены уплотняющие сальники.

Отстойники проектируются в расчете на осаждение самых мелких частиц, находящихся в исходной смеси.

Пусть за время τ (сек) суспензия разделяется на слой сгущенной суспензии и слой осветленной жидкости высотой h (м). При поверхности осаждения F (м²) объем осветленной жидкости, получаемой в единицу времени, V_осв (м³/сек):

(1)