ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Коагуляция гидролизующимися коагулянтами с учетом разрушения агрегатов из "Очистка воды коагулянтами" Коагуляция гидролизующимися коагулянтами обладает в кинетическом отношении це.лым рядом особенностей, вносящих существенные коррективы в конечный результат и потому требующих учета. Перечислим эти особенности. [c.138] Исследования хлопьеобразования при очистке воды развивались в двух направлениях. В одних случаях осуществлялся чисто инженерный подход и усилия исследователей были направлены на выявление оптимальных условий процесса и критериев перемешивания. К таким работам можно отнести, например, работу Биина [48], в которой в качестве безразмерного критерия работы перемешивающего устройства рекомендуется использовать отношение количества воды, вовлекаемой в перемешивание лопастями мешалки за единицу времени, к общему расходу воды через камеру, предназначенную для перемешивания. [c.139] В других случаях производились попытки установить на основе уравнений Смолуховского связь между длительностью хлоиье-образования, остаточной мутностью обработанной воды и структурой потока. Здесь исследователи встретились с серьезными трудностями, во-первых, потому что в реальных условиях водоочистки наряду с собственно коагуляцией происходит формирование новых количеств твердой фазы при одновременном отделении части хлопьев в осадок во-вторых, неясно, до какого предельного размера частицы образующейся дисперсной фазы следует рассматривать как элементарные, возникшие вследствие пересыщения раствора и участвующие в дальнейшей коагуляции в качестве первичных частиц в-третьих, число первичных частиц должно быть установлено с учетом кинетики зародышеобразования малорастворимых продуктов гидролиза коагулянтов. [c.139] Как известно, образование зародышей твердой фазы в пересыщенном растворе происходит вследствие объединения молекул в стабильные ассоциаты такого размера, ири котором силы притяжения, действующие между молекулами, преобладают над силами, стремящимися их разобщить. Число молекул в кристаллических зародышах в зависимости от типа их соединения в решетке может находиться в пределах от 4 до 60 [49, стр. 41]. Зародыше-образованию предшествует так называемый период индукции, длительность которого соответствует времени, необходимому для накопления критических концентраций вещества [50, стр. 51]. [c.139] В присутствии посторонней твердой фазы, которая всегда имеется в обрабатываемой воде, зародышеобразование ускоряется, что объясняют или уменьшением работы зародышеобразования на поверхности раздела фаз, или увеличением статистической вероятности сорбции молекул на этой поверхности. [c.140] Перемешивание среды в области небольших пересыш ений способствует зародышеобразованию вследствие повышения вероятности объединения молекул в стабильные ассоциаты, причем повышение вероятности может быть следствием изменения транспортных условий или, как полагает Нывлт [49, стр. 47],— сжатия отдельных участков жидкости. [c.140] Исследования гидролиза солей, применяемых в качестве коагулянтов, показывают, что в условиях водоподготовки гидролиз и полимеризация продуктов гидролиза (отвечающие стадиям индукции и зародышеобразования) протекают практически мгновенно. Так, по данным, собранным Ханом и Стаммом [52], константа скорости гидролиза катионов алюминия равна приблизительно 1-10 сек 1, константа полимеризации продуктов гидролиза — 1 10 —1 10 сек . Следовательно, наибольший практический интерес в отношении интенсификации процесса для нашего случая представляет последующая коагуляционная стадия хлопьеобразования. [c.140] Согласно уравнению ( .31), отношение числа частиц загрязнений (п ), оставшихся в воде по прошествии времени т, к первоначальному числу частиц (пц) зависит от произведения G- q, т. е. при G = onst определяется целиком свойствами объемных продуктов гидролиза коагулянта. [c.141] чабыми местами в рассуждениях Гудзона являются представления о механизме коагуляции как о поглош,ении загрязнений хлопьями коагулята и иредиоложенпе о постоянстве значений 11 . [c.142] Использовав т же экспериментальную технику, что и Гудзон, авторы [56] провели исследования по коагуляции суспензии каолина, содержащей 47% частиц менее 1 мкм и 89% частиц менее 10 мкм. В качестве коагулянта применен сернокислый алюминий в дозе 25 мг/л. Число элементарных реакторов т составляло 1, 2 и 4. [c.143] Обработку результатов экспериментов проводили в следующем порядке. [c.143] Результаты экспериментов показывают, что с ростом и т произведение Е с уменьшается. Если допустить постоянство а1зСо, то это уменьшение можно объяснить, по Харрису, изменением распределения агрегатов по размеру. [c.144] Безразмерное произведение или, как его обычно записывают ОТ, известно под названием критерия перемешивания Кэмпа, поскольку Кэмп первым предложил использовать его для анализа гидродинамических условий хлопьеобразования. Мы увидим далее, что это произведение, действительно, довольно тесно может быть связано со скоростью формирования хлопьев, но только при условии обработки коагулянтом воды одного и того же состава. [c.145] С изменением качества исходной воды оптимальные значения ОТ сильно отклоняются от некоторой средней величины. Поэтому критерий Кэмпа должен быть дополнен третьим сомножителем, отражающим влияние концентрации дисперсной фазы. Как вытекает из результатов работ [53—58], им может явиться счетная концентрация частиц загрязнений в обрабатываемой воде Ио или объемная концентрация хлопьев коагулированной взвеси Со (см. рис. У.5 и У.7). Экспериментальные доказательства возможности использования произведения (,GT в качестве критерия условий очистки воды гидролизующимися коагулянтами приведены в работе [59]. [c.145] Аргаман и Кауфман [60] сделали попытку объяснить применимость уравнения (У.17) для ламинарного потока к случаю перемешивания на основе статистической теории турбулентности, исходя из предположения, что частота столкновений частиц определяется пульсациями масштаба Я Яц. Это предположение вытекает из реальных условий протекания процесса хлопьеобразования в воде, когда размер образующихся агрегатов значительно превышает размер агрегатов в аэрозоле. [c.145] Уравнение (У. 42) соответствует уравнению Смолуховского при замене на С. Правомерность такой замены подтверждена результатами экспериментов, согласно которым между я Сг существует прямая пропорциональность. [c.146] Изучение природы остаточной мутности воды после проведения коагуляции и отделения в осадок хлопьев в отстойниках или на фильтрах привело некоторых исследователей к выводам, что остаточная мутность обусловлена некоагулируемостью отдельных видов загрязнений вследствие их специфических свойств. К таким свойствам относят высокую агрегативную устойчивость частиц и их малую массу, не позволяющую частицам при столкновениях войти в достаточно прочный контакт друг с другом или с продуктами гидролиза коагулянта [61]. Однако, как можно проследить по многочисленным производственным данным, почти всегда между количеством выносимых с очистных сооружений механических примесей и остаточным содержанием алюминия или железа наблюдается пропорция, близкая к соотношению исходных количеств этих компонентов на входе потока в водоочистное устройство. Поэтому правильнее предположить, что остаточная мутность является следствием разрушения хлопьев коагулированной взвеси. [c.146] Результаты оценки степени разрушения агрегатов частиц зависят прежде всего от того, каким силам отведена роль ответственных за разрушения. [c.147] Поскольку удельная поверхностная энергия частиц а равна нескольким десяткам эргов на квадратный сантиметр, согласно расчетам, отрыв частиц произойдет при г менее 100 А. Таким образом, можно полагать, что в реальной дисперсной системе центробежные силы отрыва не внесут изменений в теоретическое значение константы скорости коагуляции. [c.147] Вернуться к основной статье