6. Лабораторна робота № 6

„ВИЗНАЧЕННЯ ФОРМ ЗВ’ЯЗКУ ВОДИ ІЗ ЧАСТИНКАМИ

Твердої фази осадів”

Мета роботи – ознайомити студентів із методикою визначення форм зв’язку води із частинками твердої фази осадів, навчити визначити межу можливого механічного зневоднення осадів, використовувати отримані результати при розрахунку споруд для механічного зневоднення і сушіння осадів.

Таблиця 5.1

Визначення питомого опору осаду фільтрації

Час t, с	Об’єм філь-трату, см3		t/V, c cм3	Пара-метр b = = t/V с/см	Концен-трація осаду С, г/см3	Параметр K = = , см /с	Пито-мий опір осаду r, см/г
	V	V= V -V
1	2	3	4	5	6	7	8

Загальні положення.

Для вибору методу обробки осадів порад із визначенням питомого опору суттєве значення має вивчення механізму зв’язку води з твердими частинками осаду.

Волога може знаходитись у хімічному, фізико-хімічному і фізико-механічному зв’язку з твердими частинками, а також існувати у формі вільної води.

Хімічно зв’язана вода входить у склад речовин і не видаляється навіть при термічному сушінні осадів. При зневодненні на мулових майданчиків із осадів видаляється більша частина вільної вологи. Вакуум-фільтрування дозволяє видалити із осадів вільну вологу і незначну частину зв’язаної вологи. Трохи більшу частину зв’язаної вологи можна видалити центрифугуванням, при якому можливе порушення більш міцних видів зв’язків.

Для вивчення форм зв’язку вологи з частинками твердої фази найбільш прийнятим є метод теплового сушіння, який полягає у знятті і наступному аналізі кривих кінетики ізотермічного сушіння осаду, що будуються в координатах: «Х» - вологість осаду; «У» - інтенсивність сушіння (рис. 6.1)

На кривій можна виділити чотири ділянки. На ділянці аб відбувається прогрівання осаду, інтенсивність сушіння швидко зростає, однак випаровується тільки незначна частина вологи. На ділянці вг , що характеризує виділення фізико-механічно зв’язаної вологи, спостерігається прямолінійна залежність зниження інтенсивності сушіння осаду від його вологості. Це зниження відбувається внаслідок втрати частини енергії на подолання сил зв’язку води з твердими частинками. На ділянці гд залежність зниження інтенсивності сушіння від вологості осаду має криволінійний характер, що зумовлено подальшим зростанням витрат енергії на подолання фізико-хімічних зв’язків вологи і твердих частинок осаду.

Рис. 6.1. Залежність інтенсивності сушіння від вологості осаду

Для характеристики процесів зневоднення найбільше значення має встановлення вологості осаду у точці в (так звана 1-а критична точка), тобто вологість осаду після видалення вільної вологи. Таким чином вологість у 1-й критичній точці визначає межу можливого механічного зневоднення осаду. Порівнюючи вологість у 1-й критичній точці до і після обробки можна встановити вплив коагуляції на перерозподіл форм вологи у осадах.

Обладнання, прилади і матеріали.

Необхідне обладнання: технічна вага ВЛК-500М, прилад для вимірювання інтенсивності сушіння ВЛВ-100Г, металева чи фарфорова чашка з пласким дном, секундомір.

Прилад ВЛВ-100Г являє собою блок для автоматичного підтримання постійної температури сушіння і сушильну камеру, обладнання двома лампами накалювання, що встановлюється над шалькою технічної ваги ВЛК-500М.

Хід виконання роботи.

У чашку з відомою масою наливають порцію попередньо перемішаного осаду шаром близько 10 мм. Після визначення маси чашки з осадом, її встановлюють на шальку технічної ваги, закривають сушильною камерою і включають блок автоматичного регулювання, що забезпечує підтримання температури у зоні сушіння протягом усього експерименту в межах 104 - 105 С.

У процесі сушіння порції осаду через кожні 5 хв. фіксується маса чашки з осадом. Дослід закінчується після припинення зміни маси осаду.

Швидкість сушіння осаду в момент часу визначають за формулою ( )

,

а вологість осаду (%)

,

де і – відповідно маса чашки з осадом в момент часу і , г; – інтервал часу між двома послідовними вимірюваннями маси чашки з осадом; – площа поперечного перетину чашки, см ; – маса чашки, г.

Результати вимірювань і обчислень заносять в таблицю 6.1.

На основі отриманих даних будується крива в координатах: «Х» – вологість осаду; «У» – інтенсивність сушіння осаду, по якій встановлюється вологість осаду у 1-й критичній точці. Дослід повторюють на інших осадах (анаеробно і аеробно зброджених, зкоагульованих).

Таблиця 6.1

Визначення форм зв’язку води із частинками твердої фази осаду

Час , хв.	Маса чашки з оса-дом, ,г	Інтер- вал часу, , хв	Площа попереч- ного перетину чашки, , см	Швидкість сушіння осаду х1000,	Вологість осаду х1000, %
1	2	3	4	5	6