Обработка воды в слое взвешенного осадка

Метод обработки воды в слое взвешенного осадка используется в технологиях:

- осветления

- умягчения

- дефторирования

- обезжелезивания

- обескремнивания

Теоретические основы работы взвешенного слоя

Рассмотрим движение воды через пористую зернистую среду (движение частицы во взвешенном слое осадка).

Зернистый слой может быть неподвижным (фильтрующий) или переходить во взвешенное состояние (псевдоожиженное).

При низких скоростях потока псевдоожиженный слой состоит из равномерно распределённой твёрдой фазы.

При повышении скорости возникают сквозные прорывы струи жидкости (газа) движущейся по образовавшимся каналам.

Псевдоoжижение

 

Кривые псевдоожижения

Δ расходуется на преодоление силы трения частиц о стенки аппарата и взаимодействия между самими частицами

Скорость потока при образовании взвешенного слоя

 

В зависимости от скорости потока существует 3 режима:

1. Фильтрация ()

2. Взвешенный слой ()

3. Унос ()

При повышении скорости восходящего потока во взвешенном слое возрастает перепад давлений и в какой-то момент времени становится равным силе тяжести, дальнейшее возрастание скоростного напора приводит к расширению слоя.

Гидродинамическая характеристика взвешенного слоя

(отношение силы скоростного потока к площади сечения)

Уравнение равенства сил давления и тяжести имеет вид:

- объём взвешенного слоя

- объём занимаемый частицами.

 

Сопротивление псевдоожиженного слоя

 

 

 

Гидравлическое сопротивление слоя рассчитывают по формуле:

тогда

- минимальная скорость, при которой слой переходит во взвешенной состояние

Для монодисперсных шарообразных частиц

 

1.2. Расчёт W необходимой для достижения заданного расширения слоя – скорость витания.

- высота слоя взвешивания.

начальная высота слоя

- порозность образующегося слоя

- коэффициент псевдоожижения

- рабочая скорость газа (жидкости)

- действительная скорость потока в свободном сечении между частицами.

 

1.3. Скорость уноса.

Начало уноса характеризуется следующими условиями

а) расширение слоя достигло предела и движение отдельных частиц свободное

б) частицы не осаждаются и не уносятся потоком, т.к. силы сопротивления при обтекании частицы уравновешены весом частиц.

Для расчёта ;

 

При уносе движение твёрдых частиц в слое перестаёт быть хаотичным, частицы ориентируются в направлении восходящего потока.

Однородный устойчивый взвешенный слой наблюдается

1)

2) средний диаметр частиц мал, следовательно min; каждая частица перемещается по свободным и однообразным траекториям

3)

Для обеспечения однородности устанавливаются вибрирующие решётки.

 

Принципы работы осветлителя.

Воду, обработанную химическими реагентами, подают в осветлитель снизу, она поднимается вверх, равномерно распределяясь по его площади, проходит через взвешенную контактную среду, состоящую из твёрдых частиц, и осветляется.

Частички контактной среды поддерживаются во взвешенном состоянии гидродинамическим давлением восходящего потока и образуют с водой гетерофазную систему, так называемый псевдоожиженый слой, над которым движется очищенная вода.

Твёрдые частички слоя, находясь постоянно в состоянии хаотического движения, образуют местные сгущения и разряжения и представляют собой «кипящий слой».

Кипящий слой поддерживается равенством скоростей восходящего потока и средней скорости осаждения частиц.

Средняя скорость осаждения частичек во взвешенной контактной среде ниже их гидравлической крупности.

При работе осветлителя объём слоя взвешенного осадка увеличивается поэтому предусматривается непрерывный отсос осадка в осадкоуплотнитель, откуда он выводится в канализацию.

Осветлённая вода через сборные жёлоба подаётся на фильтры.

Свойства взвешенной контактной среды зависят от свойств жидкой фазы, концентрации взвешенных веществ, условий разделения и т.д.

Для изучения процессов, протекающих в аппаратах производственного масштаба применяют метод моделирования.