Аэрофлокулянты – камеры хлопьеобразования барботажного типа

1 – подача воды и реагента

2 – горизонтальный отстойник

3 – камера флокулятора

4 – подача воздуха

5 – воздухораспределительная труба

6 – водораспределительные перфорированные трубы

Перемешивание осуществляется воздухом за счёт перепада давления .

Процессы протекающие в камере:

1. выделение избыточного

2. перемешивание воды пузырьками воздуха

3. окисление органических примесей кислородом воздуха

4. формирование зародышей твердой фазы на поверхности газовых пузырьков

Интенсивность перемешивания 0,15-0,25

Преимущества:

1. высокий и стабильный эффект водообработки.

2. возможность регулирования интенсивности хлопьеобразования за счёт расхода воздуха

3. возможность регулирования числа пузырьков по площади камеры

4. скорость движения пузырьков постоянна при H=2-4 м

5. пузырьки воздуха создают перемешивание впереди себя за счёт вытеснения воздуха из объёма

6. каждый пузырёк в зоне своего движения создаёт локальную турбулентность, которая определяется его диаметром и расстоянием между ними по вертикали и горизонтали .

7. минимальные энергозатраты

Расчёт:

Время пребывания 6-12 мин

Высота слоя воды м

- давление атмосферное,Па

- расход воды,

- глубина слоя воды,м

Н – высота столба перемешиваемой жидкости

- давления над жидкостью

- масса поглощённого кислорода

- концентрация кислорода в среде в начальный момент.

Коэффициент объёмного использования возрастает в 1,5- 2 раза по сравнению с камерой гидравлического типа.

Производительность горизонтальных отстойников возрастает в 1,5- 2 раза.

Использование камер хлопьеобразования для обработки вод

1. Высокомутные воды, мг/л

Зашламлённого типа, механического типа, аэрофлокуляторы

2. Средняя мутность М и цветность Ц

Зашламлённого типа

Камеры с центральной галереей

3. Маломутные и цветные Ц

Осветлитель со взвешенным слоем осадка(псевдоожиженый слой)

Рециркуляция осадка

Извлечение примесей воды осаждением

1. Теоретические основы процесса осаждения

Основная масса взвешенных частиц в воде удаляется отстаиванием. Различают монодисперсную (частицы одинаковой гидравлической крупности) и полидисперсную взвесь. Скорости движения воды в отстойниках малы (десятые доли мм/с), практически полностью теряет свою транспортирующую способность. Осаждение взвеси в таком потоке подчиняется законам осаждения в покоящемся объёме жидкости.

В неподвижной жидкости на осаждающуюся частицу действует:

1. Выталкивающая сила

W – объём частицы, - плотность.

2. Сила сопротивления при падении частицы в жидкость (закон Ньютона-Рэлея)

- коэффициент сопротивления, является функцией Рейнольдса

3. Сила гравитации

Для монодисперсных шарообразных частиц диаметром d скорость свободного осаждения в неподвижной воде выражается уравнением:

-коэффициент сопротивления шарообразной частицы.

При Re<0,2 на частицу действует только F гравитации (ламинарный режим)

Скорость свободного падения такой частички описывается уравнением Стокса:

Для более крупных частиц Re>2

- сопротивление падению

При осаждении сила сопротивления равна силе тяжести

Определив К для частиц любого размера можно определить гидродинамические характеристики падающей частицы, коэффициент сопротивления и критерий Re, что позволит определить скорость осаждения

Скорость осаждения при 10 называют гидравлической крупностью частицы, которую находят экспериментально.

Для монодисперсной взвеси количество выпавшего осадка за время

А – площадь цилиндра, с – концентрация исходной взвеси

- массовое содержание взвеси в единице объема

Относительное количество выпавшей взвеси

Строят график зависимости выпадения осадка

- кривая

Монодисперсная

Полидисперсная

Эффект осаждения может быть рассчитан по концентрации взвеси в исходной и осветлённой воде.

при

Из графика находим , затем из соотношения подобия

, так как

При осаждении устойчивой взвеси продолжительность пребывания воды в отстойнике во столько раз больше продолжительности осаждения в цилиндре во сколько раз высота зоны осаждения больше высоты слоя в цилиндре.

Для неустойчивой коагулирующей взвеси для расчёта отстойников следует использовать уравнение

Седиментационный анализ при определении размеров взвешенных частиц в сточной воде выполняется с использованием торзионных весов, плотность осадка определяется весовым методом.

Весовой метод седиментационного анализа заключается в определении скорости накопления осадка на чашечке весов. По экспериментальным данным строится график зависимости относительной массы осадка от времени, так называемая накопительная кривая , где Q-масса осадка накопившегося за время , в % от общей массы частиц в суспензии. На основании накопительной кривой строится график зависимости Q/ r_с= – дифференциальная кривая, пик на этой кривой соответствует среднему радиусу частиц в суспензии.

Радиус частиц определяется по формуле Стокса:

0. r_эк= ,

где - вязкость жидкости, Па с; - разность плотностей дисперсионной и дисперсной фаз, кг/м³; g – ускорение свободного падения, м/с²; W_ос – скорость осаждения, м/с.

Рисунок 1 – Торзионные весы

1–металлическая опора; 2 – тренога; 3 – опорные винты; 4 – шкала для взвешивания; 5 – указатель веса; 6 – рычаг натяжения; 7 – указатель равонвесия; 8 – тарировочная головка; 9– коромысло; 10– крюк; 11– крышка; 12– закрепительный рычаг; 13– регулятор уровня.

По экспериментальным данным строится график зависимости накопленной массы осадка от времени, так называемая накопительная кривая (рисунок 2), где Q – масса осадка накопившегося за время , в % от общей массы осевших частиц. На основании накопительной кривой строятся дифференциальная и интегральная кривые (рисунок 3), пик на дифференциальной кривой соответствует среднему радиусу (r), а интегральная кривая (рисунок 4) показывает содержание частиц данного радиуса (r) в суспензии.

Рисунок 2 – Накопительная кривая

Рисунок 3 –Дифференциальная кривая

Рисунок 4 –Интегральная кривая