В области Reч 0,25 всплывание частиц происходит по зависимости Стокса:
. (3.20)
Движение частицы легкой фазы вверх вызывает в сточной воде вторичные потоки, тормозящие подъем. Скорость подъема с учетом торможения равна
, (3.21)
где л - коэффициент динамической вязкости более легкой всплывающей жидкости.
На
процесс разделения оказывает влияние
турбулентность, коагуляция и
гидродинамическое комплексообразование.
При вводе сточной воды в ловушки может
произойти измельчение легкой жидкости
при ударе струи о поверхность, что
сопровождается изменением давления.
Начальный размер частиц поддерживается
капиллярным давлением
(
- коэффициент поверхностного натяжения).
При ударе струи возникает результирующее
давление Р1.
Если
,
то происходит измельчение капель.
Отношение числа отстоявшихся частиц легкой жидкости определенного размера к общему числу частиц этой жидкости называют эффектом отстаивания.
Расчет отстойников. Отстаивание сточных вод проводят в аппаратах, называемых отстойниками или сгустителями. Различают горизонтальные, радиальные, вертикальные, трубчатые, пластинчатые отстойники с наклонными перегородками.
Горизонтальные отстойники (рис. 3.5) представляют собой прямоугольные резервуары, имеющие два или более одновременно работающих отделения. Вода движется с одного конца отстойника к другому.
Глубина отстойника равна 1,5…4 м, длина 12…48 м, ширина коридора 3…6 м. Горизонтальные отстойники применяют при расходе сточной воды свыше 15000 м3/сут. Эффективность отстаивания достигает 60%.
Отстойники проектируются в расчете на осаждение самых мелких частиц, находящихся в сточной воде. Поэтому время пребывания обрабатываемой сточной воды в аппарате должно быть больше времени осаждения мелких частиц или в пределе равного времени, необходимому для стесненного осаждения частицы наименьшего размера на дно аппарата с заданной высоты.
Рис. 3.5. Схема отстойника.
Производительность
отстойника по осветленной воде
(м3/с)
выражается уравнением
; (3.22)
где – скорость потока сточной воды вдоль аппарата, м/с; В - ширина отстойника, м; Н - высота слоя осветленной воды, м.
Время прохождения (сек) сточной воды отстойника составит
, (3.23)
где L - длина отстойника, м.
За это же время частицы, осаждающиеся со скоростью wос (м/с), должны пройти наибольший путь Н. Следовательно, время отстаивания определится из уравнения:
. (3.24)
Следовательно
, (3.25)
откуда производительность отстойника по осветленной воде составит:
, (3.26)
где
- поверхность отстойника в плане, м2.
Необходимую поверхность осаждения находим с учетом скорости стесненного осаждения Wст из выражения
(3.27)
или с учетом массового расхода осветленной воды Gосв (к/с) и ее плотности осв (кг/м3)
. (3.28)
С учетом уравнения материального баланса можно получить окончательное уравнение площади осаждения отстойника:
. (3.29)
При расчете отстойника было принято допущение об отсутствии застойных зон и вихреобразования жидкости, вызванного неравномерностью осаждения частиц, что уменьшает скорость отстаивания. Поэтому в инженерных расчетах расчетно-теоретическое значение поверхности отстойника увеличивают на 30…35%.