7 Седиментационное осветление природных вод Седиментация от лат

7. Седиментационное осветление природных вод Седиментация (от лат. sedimentum – оседание) определяется естественным процессом выделения из воды ГДП путем их осаждения или всплывания под воздействием гравитационного поля – гравитационная сепарация.

В технике очистки воды седиментация – самый распространенный и достаточно эффективный способ сепарирования загрязнений. Для повышения эффективности отстаивания необходимо ограничить турбулентность потока обрабатываемой воды, что достигается снижением скорости ее движения или созданием ламинаризации потока.

В технологиях кондиционирования воды поверхностных источников для хозяйственно-питьевого водоснабжения гравитационная сепарация в мировой практике занимает особое место. Для обеспечения этого процесса используются отстойники и осветлители, которые традиционно являются первой ступенью очистки в системах водоподготовки.

Основные направления совершенствования конструкции седиментационных сооружений и повышения эффективности осветления определяются гидравлическим механизмом процесса отстаивания и механизмом агломерации взвешенных веществ.

Улучшение гидравлических условий отстаивания и улучшение седиментационных свойств грубодисперсных примесей оказываются важнейшими задачами развития седиментационных технологий обработки воды.

7. 1. Теоретические основы седиментации Процесс седиментации зависит от большого числа факторов и его расчет представляет собой сложнейшую задачу. На характер осаждения частиц взвеси влияют их размер, форма, режим движения осветляемой воды, ее вязкость, изменяющаяся с температурой.

К таким факторам следует отнести кислотность воды (р. Н), природу самих частиц – гидрофобность или гидрофильность. Загрязненные воды природных источников всегда представляют собой полидисперсную систему – содержат частицы различных форм и размеров.

Так как частицы дисперсной фазы в грубодисперсионных системах сравнительно велики и не совершают поступательного броуновского движения (оно возможно лишь для частиц размером меньше микрона), они сравнительно быстро оседают. Чем крупнее частицы дисперсной фазы, тем быстрее они оседают.

Кроме того, взвесь обычно агрегативно неустойчива – частицы в процессе осаждения могут изменять свою форму и размеры. По этим причинам не существует математически точного описания закономерностей седиментации и, следовательно нет точных методов расчета отстойников.

Принцип гравитационной сепарации определяется превышением сил принуждающих частицы ГДП к осаждению над силами препятствующими этому процессу – удерживающими частицы в потоке. В этой связи траекторию осаждения частиц взвеси можно представить нисходящей линией (выпуклой кривой, а в упрощенной схеме – прямой).

Скорость осаждения частицы ГДП (u) должна рассматриваться как результирующая действия на частицу всех составляющих. эпюра скоростей направление движения потока VСР U 0 направление движения потока Длина зоны осаждения отстойника зависит от гидравлической крупности частиц (u) и высоты этой зоны (h).

В этом случае длина зоны осаждения частиц ГДП, которая по условиям конструктивной оптимизации должна быть как можно меньшей, определяется упрощенной зависимостью: l = α·vср·h /u 0, где α – поправочный коэффициент, учитывающий отличие действительных и принятых в элементарной теории условий осаждения частиц при седиментационном осветлении воды.

В практике седиментационного осветления воды для повышения эффекта отстаивания ограничивают турбулентность потока – уменьшают скорость движения воды, создают условия ламинаризации потока. Важным моментом при этом является то, что в условиях ламинарного потока увеличивается скорость осаждения или всплывания ГДП.