20. Теоретические основы процессов осаждения твердых частиц в вязкой среде.

Суспензии представляют собой неоднородные системы, состоящие из жидкости и взвешенных в ней твердых частиц. Для промышленных суспензий принята следующая клас-сификация: грубые суспензии с размерами частиц более 100 мкм, тонкие суспензии с разме-рами частиц в пределах 0,5-100 мкм, мути с размерами частиц 0,1-0,5 мкм; коллоидные рас-творы с размерами частиц менее 0,1 мкм.

Для осаждения из сточных вод грубодисперсных примесей применяют процесс отста-ивания. Выделение примесей при отстаивании происходит под действием гравитационных сил.

Рассмотрим процесс осаждения в жидкости шарообразной частицы под действием силы тяжести. Сначала частица оседает в жидкости с некоторым ускорением. С увеличением скорости возрастает сопротивление вязкой среды, и в определенный момент сила тяжести уравновешивается сопротивлением жидкости. При достижении этого момента частица начинает осаждаться с постоянной скоростью (равномерное движение частицы), которая может быть вычислена из условия равенства движущей силы частицы и сопротивления жидкости.

Расчеты по приведенным выше соотношениям будут справедливы для случая свобод-ного осаждения частицы, когда на ее движение не влияет наличие других частиц. На практике в подавляющем большинстве случаев, и в том числе при эксплуатации отстойников, происходит стесненное осаждение частиц, которое сопровождается их столкновением, трением между ними и изменением скоростей как малых, так и больших частиц. При таком осаждении сопротивление среды выше, чем при свободном осаждении. Уменьшение скорости осаждения определяется объемной долей твердых частиц в суспензии.

21. Первичные отстойники. Назначение. Схема. Принцип действия. Пропускная способность. Эффективность очистки сточных вод.

Первичные отстойники применяют для выделения из сточных вод нерастворимых веществ, которые под действием гравитационных сил оседают на дно отстойника или всплывают на его поверхность. Выбор конкретного типа отстойников осуществляется в результате технико-экономического анализа нескольких вариантов. Число отстойников следует принимать не менее двух, но и не более четырех. Необходимо использовать следующие параметры для расчета отстойника:

1. Количество сточных вод Q, м3/с по максимальному притоку.

2. Концентрация взвешенных веществ С1, мг/л, тяжелых и легких (масла и нефтепродукты) механических примесей.

3.Требуемая степень очистки или допустимое содержание взвешенных веществ в осветленной воде Стр, мг/л, принимаемые в соответствии с санитарными нормами или обусловленное технологическими требованиями.

4. Гидравлическая крупность частиц, которые необходимо выделить для обеспечения требуемой эффективности очистки Этр, равной 50-98%.

5. Гидравлическая крупность , определяемая по кривым кинетики отстаивания Э=f(t), полученным в результате проведения лабораторных экспериментов при высоте слоя отстаивания h1200мм или h2(∆h = h2 - h1200 мм).

а) - горизонтальный: 1 - входной лоток, 2 - отстойная камера, 3 - выходной лоток, 4 - приямок; б) - вертикальный: 1 - цилиндрическая часть, 2 - центральная труба, 3- желоб, 4 - коническая часть; в) - радиальный: 1 - направление подачи сточных вод, 2 - центральная труба, 3 - приямок для осадка, 4 - вращающийся механизм для сгребания осадка, 5 - сборный периферийный лоток, 6 - отвод очищенной (осветвленной) воды. 7 - выпуск шлама (осадка), 8 - полочные блоки; г) - трубчатый; д) - с наклонными пластинами 1 - корпус, 2 - пластины. 3 - шламоприемник.

По направлению движения очищаемой воды в отстойниках последние делят навертикальные и горизонтальные (разновидностью последних являются радиальные). Кроме того, получили распространение трубчатые и пластинчатые отстойники.

Основная масса взвешенных веществ (40 -60 %) в отстойниках выпадает в осадок в течение 1,5 ч. отстаивания. В большинстве случаев на это время и рассчитывают емкость отстойников.

Вертикальные отстойники предназначены для осветления производственных сточных вод, а также их смесей с бытовыми сточными водами, содержащих грубодисперсные примеси. Вертикальные отстойники применяют при расходах сточных вод до 10000 м/сут. Они имеют диаметр 4,5-9 м. Вертикальный отстойник представляет собой цилиндрический (или квадратный в плане) резервуар с коническим дном. Сточную воду подводят по центральной трубе. При поступлении внутрь отстойника вода движется снизу вверх к желобу. Для лучшего ее распределения и предотвращения образования мути трубу делают с раструбом и распределительным щитом. Осаждение происходит в восходящем потоке, скорость которого составляет 0,5-0,6 м/с. Высота зоны осаждения - 4-5 м.

Горизонтальные отстойники применяют в составе станций очистки бытовых и близ-ких к ним по составу производственных сточных вод и предназначены для выделения взве-шенных веществ из вод, прошедших решетки и песколовки.

Горизонтальные отстойники - это прямоугольные резервуары, имеющие два или более одновременно работающих отделения. Вода движется с одного конца отстойника к другому. Указанные отстойники рекомендуется применять при расходах сточных вод более 10000 м/сут.

Глубина отстойников составляет Н = 1,5-4 м, длина (8-12)Н, а ширина коридора 3-6 м. Равномерное распределение сточной воды достигается при помощи поперечного лотка. Эф-фективность отстаивания достигает 60%, что превышает аналогичную характеристику для вертикальных отстойников на 10-20%.

Радиальные отстойники применяют для очистки бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод. Они представляют собой круглые в плане резервуары. Вода в них движется от центра к периферии. Такие отстойники применяют при расходах сточных вод свыше 20000 м/сут. Глубина проточной части отстойника составляет 1,5-5 м, а отноше-ниедиаметра к глубине от 6 до 30. Обычно используют отстойники диаметром 16-60 м. Эф-фективность отстаивания составляет 60%.

Рабочими элементами трубчатых отстойников являются трубки диаметром 25-50 мм и длиной 0,6-1 м. Трубки можно устанавливать с малым(до 5 ) и большим (45-60 ) наклоном. Трубчатый отстойник с малым наклоном работает периодически, т.е. сначала проводят от-стаивание, а затем промывку трубок от осадка. Такие отстойники используют для осветления сточных вод с небольшим содержанием взвешенных веществ при расходах 100 - 10000 м/сут. Эффективность очистки достигает 80-85%.

В трубчатых отстойниках с большим наклоном вода проходит снизу вверх, а осадок непрерывно сползает по дну трубок в шламовое пространство. Непрерывное удаление осадка исключает необходимость промывки трубок.