Извличане на водни примеси чрез утаяване
Теоретични основи на процеса на отлагане
Основната маса от суспендирани частици във водата се отстранява чрез утаяване. Има монодисперсна (частици с еднакъв хидравличен размер) и полидисперсна суспензия. Скоростите на движение на водата в утаителите са ниски (десети от mm/s), водата почти напълно губи своята транспортна способност. Утаяването на суспензия в такъв поток се подчинява на законите за утаяване в обем течност в покой.
В неподвижна течност отложената частица се влияе от:
1. Подемна сила
W е обемът на частицата, е плътността.
2. Съпротивителна сила при падане на частица в течност (закон на Нютон-Рейли)
- коефициент на съпротивление, е функция на Рейнолдс
3. Силата на гравитацията
За монодисперсни сферични частици с диаметър d скоростта на свободно утаяване в неподвижна вода се изразява с уравнението:
- коефициент на съпротивление на сферична частица.
- устойчивост на падане
При улягане силата на съпротивление е равна на силата на гравитацията
След като се определи K за частици от всякакъв размер, е възможно да се определят хидродинамичните характеристики на падащата частица, коефициента на съпротивление и критерия Re, което ще позволи определяне на скоростта на утаяване
Скоростта на утаяване на частица при 10 се нарича хидравлична финост, която се установява експериментално.
За монодисперсна суспензия, количеството утаяване във времето
A е площта на цилиндъра, c е концентрацията на първоначалната суспензия
Относително количество на утаената суспензия
Постройте графика на валежите
- крива
 |  |
Ефектът на утаяване може да се изчисли от концентрацията на суспендирани вещества в източника и избистрената вода.
при
От графиката намираме , след това от връзката на подобие
, защото
При утаяване на стабилна суспензия, продължителността на водата в шахтата е толкова пъти по-голяма от продължителността на утаяване в цилиндъра, колкото пъти височината на зоната на утаяване е по-голяма от височината на слоя в цилиндъра.
За нестабилна коагулираща суспензия, при изчисляване на резервоари за утаяване трябва да се използва уравнението
Анализ на утайката При определяне на размера на суспендираните частици в отпадъчните води се извършва с помощта на торсионна везна, плътността на утайката се определя по гравиметричен метод.
 |
Снимка 1 - Торсионни везни
1 - метална опора; 2 - триножник; 3 - опорни винтове; 4 - кантар за претегляне; 5 - индикатор за тегло; 6 – лост за опъване; 7 - индикатор за баланс; 8 – калибровъчна глава; 9 - кобилица; 10 - кука; 11 - капак; 12 – фиксиращ лост; 13 - ниворегулатор.
Тегловият метод за седиментационен анализ се състои в определяне на скоростта на натрупване на утайка върху чашата на везната. Според експерименталните данни се построява графика на зависимостта на относителната маса на утайката от времето, така наречената крива на натрупване, където Q е масата на натрупаната във времето утайка, в% от общата маса на частиците в суспензията. На базата на акумулативната крива се построява графика на зависимостта Q/ rc= - диференциална крива, пикът на която съответства на средния радиус на частиците в суспензията.
Радиусът на частицата се определя по формулата на Стокс:
deq= ,
където е вискозитетът на течността, Pa s; - разлика между плътностите на дисперсната и дисперсната фази, kg/m 3 ; g - ускорение на свободно падане, m/s 2 ; Wos е скоростта на утаяване, m/s.
Фигура 2 - Кумулативна крива
Фигура 3 - Диференциалкрива
Фигура 4 - Интегрална крива