Охрана природных ресурсов

rТ, rВ - плотность твердой частицы и воды, кг/м3;

m0, mСТ - абсолютная вязкость чистой и сточной воды, Па "с;

- объемная доля жидкой фазы.

Сточные воды представляют собой зачастую полидисперсные системы. В них содержатся частицы от сравнительно крупных до мелких размеров, вплоть до коллоидных. Скорость ос

аждения последних незначительная, они могут долго находиться в воде. Это объясняется не только малой начальной массой частиц, но также отсутствием их самопроизвольной коагуляции, т.е. неслипаемостью друг с другом из-за наличия одноименных электрических зарядов на их поверхности. Поэтому скорость осаждения частиц в них непрерывно изменяется во времени. На практике ее определяют экспериментально, исследуя кинематику осаждения взвесей. Для этого через определенное время - t устанавливают количество осевшей твердой фазы - М (в процентах от общего количества твердого, содержавшегося в воде до ее отстаивания). Результаты наблюдений наносят на график и отстраивают кривую осаждения (рис.5.15), по которой можно определить количество осевшей твердой фазы взвеси (требуемую эффективность работы отстойного устройства) в любой момент времени t. После этого вычисляют гидравлическую крупность частиц в расчетный момент времени через соотношение высоты слоя жидкости - he отстойнике и времени - t, т.е. vo = h/t.

Рис.5.15. Кинетика процесса осаждения полидисперсной смеси

В конкретных условиях выбор методики определения v0 зависит, прежде всего, от назначения отстойника. Например, если он предназначен для улавливания частиц определенного размера независимо от общего эффекта осветления, то гидравлическую крупность частиц определяют по формуле Стокса. Это случай, когда проводится очистка воды в технических целях, например, для уменьшения гидроабразивного износа оборудования при использовании оборотной воды или при проектировании очистных сооружений новых карьеров, когда получить значение v0 экспериментальным путем не представляется возможным, но известен гранулометрический состав частиц.

Если отстойник предназначен для улавливания определенного количества частиц с учетом требуемого эффекта осветления воды, значение v0 находят опытным путем.

Необходимая длина отстойника устанавливается из выражения

L, м (5.19)

Поскольку частицы осаждаются в турбулентном потоке, в котором скорость осаждения частиц замедляется действием вертикальной составляющей горизонтальной скорости, в формулу (5.19) вводят поправочный коэффициент , равный 1,7 2:

м (5.20)

Обычно глубина отстойника равна Н - 1,5-4 м, длина (8-И2) Н. Ширина отстойника определяется по формуле:

м (5.21)

где Q - производительность отстойника, м3/ч.

Основным показателем осаждающей способности отстойника является объем активной зоны, под которым понимается объем фиктивного отстойника с параллельно струйным движением воды и осаждающей способностью, соответствующей естественному объему.

Объем активной зоны отстойника можно увеличить подбором рационального контура отстойника, устройством струераспредели-тельных сооружений в месте входа промстоков в отстойник и подбором рационального слива отстоявшейся воды.

Горизонтальные отстойники ввиду их простоты конструкции и небольших капитальных затрат широко используются на горных предприятиях. Вместе с тем, они характеризуются относительно низкими гидравлическими и технологическими показателями. Эффективность отстаивания не превышает 60%, продолжительность отстаивания - 1-3 часа.

Наряду с горизонтальными отстойниками на горно-обогатительных предприятиях применяют радиальный и вертикальный отстойники.

Радиальный отстойник (рис.5.16) представляет собой круглый резервуар диаметром до 100 м с коническим днищем с уклоном к центру порядка 0,03-0,08. Очищаемая вода подается в специальное приемное устройство в центре отстойника, из которого затем растекается в радиальном направлении, переливается в кольцевой сливной желоб и отводится к месту дальнейшего использования. Осадок непрерывно удаляется к центру отстойника вращающейся металлической гребковой фермой со скребками, откуда он непрерывно или периодически удаляется самотеком или с помощью насоса.

В радиальных отстойниках твердые частицы выпадают из потока так же, как в горизонтальных отстойниках. Однако в последних скорость потока постоянна, а в радиальных переменна и убывает от центра к стенкам отстойника. Это объясняется увеличение площади поперечного сечения потока от центра.

Требуемая площадь осветления радиального отстойника может быть определена по формуле:

F=2 (5.24)

где Q - производительность отстойника, м3/с;

Uo - гидравлическая крупность частиц, м/с;

β - коэффициент, учитывающий использование объема отстойника β - 1,5÷2).

Такие отстойники применяют при расходах сточных вод свыше 20000 м3/сут. Эффективность осаждения 60%. Главное преимущество такого отстойника - относительно большая площадь осветления при малой ее высоте. Фактическое отношение диаметра к высоте составляет 6 - 5-30. Обычно используют отстойники диаметром 16 - 5-60 м. Глубина проточной части отстойника от 1,5 до 5 м.

Рис.5.16. Принципиальная схема вертикального отстойника:

1 - водосборный канал; 2 - гаситель; 3 - труба для удаления осадка

Вертикальный отстойник (рис.5.17) представляет собой круглый (диаметр 5-10 м или квадратный в плане резервуар (14x14 м) с коническим (пирамидальным) днищем с наклоном стенок 50-70°. Очищаемая вода движется снизу вверх и после отстоя сливается в кольцевой желоб. Осадок собирается в нижней конической части отстойника, откуда периодически удаляется самотеком при открытых задвижках на выпускной трубе. В центральной части отстойника может размещаться труба, используемая как водоворотная или вихревая камера хлопьеобразования.

Осаждение частиц происходит в восходящем потоке, скорость которого равна 0,5-0,6 мм/м. Высота зоны осаждения 4-5 м. Для выпадения твердой фазы в осадок необходимо условие, при котором гидравлическая крупность частиц была бы больше скорости восходящего потока воды, т.е. U0 ≥V. Так как скорость восходящего потока неравномерна по сечению отстойника, но вводится коэффициент - k.

Тогда условие записывается как:

(5.25)

к (5.25) Значение коэффициента k принимается равным 1,5÷1,8. Производительность вертикального отстойника:

 Скачать реферат