Технологии

Отделение загрязнений с помощью методов гравитационного разделения

6 января 2015

Автор статьи: Игорь Ливен

Статьи по теме:

Следующим этапом после процеживания, как правило, является удаление загрязнений с меньшей дисперсностью и плотностью большей, или же меньшей, чем у воды. В первом случае примеси оседают на дно, а во втором – всплывают на поверхность очищаемой воды. Течение этого процесса определяется скоростью осаждения частиц, являющейся различной для движущейся и спокойной водной среды. Определяется она формулой Стокса, выведенной для идеальных шарообразных частиц, и называется гидравлической крупностью частиц. Для имеющих отклонения от формы шара, или меняющих форму частиц в нее вводит уточняющий коэффициент. По формуле Стокса скорость осаждения идеального шара в воде прямо пропорциональна разности плотностей материала этого шара и воды, помноженной на квадрат его диаметра и ускорение свободного падения, и обратно пропорциональна вязкости водной среды. В полидисперсных системах гидравлическая крупность частиц определяется экспериментально с помощью лабораторного седиментационного анализа. Реальная скорость осаждения частиц составляет сумму вектора скорости гидравлической крупности и вектора движения водной среды, состоящего из горизонтальной и вертикальной скоростей потока воды.

Для удерживания крупных фракций загрязнений, чья плотность значительно выше, чем у воды, являются песколовки, которые способны улавливать частицы с гидравлической крупностью, составляющей от 13,2 мм/сек, или размерами от 0,15 мм. Они могут быть вертикальными, горизонтальными, где в конструкции применяется прямолинейное или круговое движение потока воды, а так же аэрируемыми или тангенциальными. Скорость движения в таких установках гравитационного разделения должна быть постоянной, так как при повышении скорости с потоком воды могут быть вынесены те частицы, гидравлическая крупность которых соответствует расчетной, а при падении скорости могут осаждаться более легкие примеси органического происхождения. У компании Nijhuis Water Technology существует песочный шнековый конвейер, SSC, представляющий собой гравитационный разделитель с встроенным шнеком, который после улавливания песка и глинистых частиц обезвоживает их во время транспортирования, перед дальнейшим сбросом.

Для выделения частиц, включенных в суспензии и эмульсии, используется метод разделения под действием гравитации, или отстаивания. Механизм этого процесса разделяется на несколько последовательных стадий. На первой из них происходит осаждение самой крупной фракции твердых частиц и получается зона осадка, а над ней образуется слой сгущенной суспензии. В этом слое частицы расположены настолько плотно, что процесс их осаждения возможен только при вытеснении жидкости, находящейся в промежутках между ними, отчего он и называется зоной стесненного осаждения. Над ней находится зона свободного осаждения, где частицы свободно распределены в водной среде и подвергаются осаждением под воздействием гравитации. С увеличением времени отстаивания идет увеличение зоны осадка и зоны свободного осаждения, а в зоне стесненного осаждения идет уплотнение частиц. Завершение процесса отстаивания происходит при полном исчезновении зоны свободного осаждения и окончательного перехода зоны стесненного осаждения в зону осадка.

Получить консультацию специалиста Консультация

В установках гравитационного разделения существуют те же зоны, но их высота остается постоянной. При этом скорость отстаивания воды непостоянна и уменьшается через определенный период времени, а стадией, сдерживающей это процесс, является стесненное осаждение частиц. Это связано с тем, что при свободном осаждении, скорость движения частиц под силами гравитации, то есть седиментации, по формуле Стокса определяется в основном вязкостью воды, а так же диаметром и плотностью частиц, то при стесненном к ним добавляется еще и объемная концентрация взвешенных веществ. Обычно скорость стесненного осаждения вычисляют по формуле, где скорость свободного осаждения умножается на коэффициент поправки, определяемый с учетом объемной концентрации взвешенных веществ, а также их формы, но более достоверное ее значение можно определить путем лабораторного исследования. Но при этом необходимо учитывать, что для определения реальной скорости осаждения необходимо учитывать коэффициент гравитационной коагуляции, который обычно составляет от 0,2 до 0,5, а при использовании коагулянтов диапазон его значений составляет уже 0,37-0,75.

Кроме этого, на процесс отстаивания взвешенных частиц зависит и от таких факторов, как

равномерность их распределения в объеме воды,
перепад температур,
заиливание сечения отстойников накапливающимся осадком,
а так же возможные турбулентности, вызванные особенностями конструкции установок для седиментации.

Оборудование для отстаивания подразделяется на установки периодического, или непрерывного действия.

Первые из них находят применение в основном при небольших объемах или периодическом поступлении обрабатываемой сточной воды. Они представляют собой резервуары, выполненные из металла или железобетона, и имеющие днища конической формы, с размерами, определяемыми объемами сточной воды и характеристиками осаждения взвешенных частиц.
Вторые, к которым относятся отстойники непрерывного действия, используются при необходимости обрабатывания больших объемов сточной воды. Они подразделяются на

вертикальные,
радиальные
и горизонтальные,

что определяет гидравлические режимы действия этих установок. По принципу действия они подразделяются на:

вертикальные с восходящим направлением движением воды,
горизонтальные с горизонтальным потоком,
а так же радиальные с центральным, или периферийным вводом воды.

Наиболее эффективно процесс осветления воды происходит в конструкциях горизонтального типа, так как при этом уменьшается вертикальная составляющая потока воды, влияющая на скорость осаждения частиц. Поэтому в них на 15-20% лучше происходит отделение взвешенной фазы, чем в вертикальных конструкциях, с восходящим потоком воды.

Кроме всего прочего, оценкой действия установок для отстаивания является степень их гидравлического совершенства, определяемая коэффициентом их объемного использования, который представляет собой отношение среднего фактического времени отстаивания и его расчетного значения. Для отстойников вертикального типа этот показатель составляет примерно 0,41, а для радиальных и горизонтальных установок находится в пределах 0,7-0,8. Это значение может быть увеличено путем изменения с целью интенсификации гидравлических условий в отстойниках с помощью конструкционно-технических решений.

Одним из таких решений является использование тонкослойного разделения фаз. Оно является особенно эффективных для гравитационного разделения производственных сточных вод, в которых содержатся не только грубодисперсные примеси, но и частицы загрязнений, состоящие из скоагулированных коллоидных и растворенных веществ.

Это связано с тем, что при уменьшении размеров и удельного веса осаждаемых частиц идет уравнивание скоростей свободного и стесненного осаждения. Поэтому, для улучшения этого процесса нужно уменьшить высоту слоя свободного осаждения, что и достигается применением пластинчатых разделителей, с успехом используемых в установках компании Nijhuis Water Technology.

Они представляют собой установленные под наклоном 60 градусов пакеты рифленых пластин, что позволяет отделенному осадку не задерживаться в межпластинчатом пространстве. С их помощью можно производить трехфазное разделение воды и загрязняющих веществ, находящихся в состоянии суспензий и эмульсий, а также интенсифицировать процессы, идущие на установках флотации.
Разделители поперечного тока CFS, обратного тока CCS, модули PPA и гравитационные разделители, работающие под давлением, PPS, рассчитаны на отделение эмульсий, с плотностью меньше плотности воды.
Пластинчатые разделители IPS применяются для отделения фазы с большей плотностью, чем у воды, а так же для трехфазного разделения.

Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.