ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Флотационное сгущение избыточного активного ила из "Очистка сточных вод: флотация и сгущение осадков" Важнейшее значение для интенсификации процесса сгущения активного ила и очистки сточных вод имеет развитие теоретических основ этого метода. Проведенные ранее исследования в основном касались рассмотрения элементарного акта флотации, влияния на флотационный процесс поведения тонких пленок, коагуляции кинетики флотации. Наряду с этим большое внимание стали уделять процессам, происходящим в пенном слое. [c.66] Установлено, что устойчивость пен в отличие от суспензий зависит не только от поверхностных сил, но и от гидродинамики пленки [1,10]. Поэтому флотационный процесс необходимо рассматривать с учетом явлений, происходящих в пенном слое. [c.66] Предложенная система позволяет описать не только флотационный, но и родственные процессы, например ортокинетическую коагуляцию. [c.67] Исходя из равенства силы / и силы поверхностного натяжения находят условия существования флотационного комплекса частица-пузырек. Излагаемый прием весьма приближенный служит для грубых оценок. [c.68] Сложнее определить К , характеризующую процессы, происходящие в пенном слое, поскольку при описании этих процессов надо учитывать гидродинамику пленок, что в некоторых случаях довольно трудно. [c.68] Для ряда практических задач считают = О, так как вероятность перехода комплекса частица-пузырек в суспензию достаточно мала. Более вероятен переход частиц из пенного слоя в суспензию, характеризуемый константой К5, на которую в определенной мере влияет константа К4, характеризующая физико-химические свойства пенного слоя. [c.68] Полученное решение согласуется с экспериментальными данными с погрешностью 8-12%. [c.69] Более широко подходы к расчету кинетических параметров химических многостадийных процессов рассмотрены во многих работах, в частности в [93]. Отметим лишь результаты, представленные в [93]. [c.69] Отсюда (правые собственные векторы матрицы А есть Ь = К2 - Ki, Ki - К2) для собственного числа Aj = -К , Ь = (0,1 - 1) для собственного числа А.3 = 0. [c.70] Отсюда собственные числа и векторы матрицы А будут следующими Ьг = (Кз + К2 + Ki, К1-К3, К2) для собственнохо числа A.i=iTi, 62 = (О - 1,1) для собственного числа К2 == 2 + з) 3 = (0 К3, К2) для собственного числа Х3 = 0. [c.70] Отсюда собственные числа матрицы А определяют из соотношения кг,2 = 1/2- (Xi +К2 +Кз) = 0. [c.72] Приведенный анализ флотационного процесса как многостадийного показывает, что результаты анализа достаточно удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными. Однако этот анализ не раскрывает физико-химических основ процесса и не позволяет определить пути его интенсификации. В связи с этим целесообразно поста-дийное рассмотрение процесса флотации образование комплекса частица-пузырек (состояние А) и его сохранение транспортировка комплекса частица- пузырек и его переход из жидкости в пену (состояние ВУ, состояние пенного слоя и возможности существования в нем комплексов частица-пузырек (состояние С). При этом, как отмечалось, возможен переход из одного состояния в другое как в прямом, так и в обратном направлениях. [c.72] Переход частиц из исходного состояния в состояние А связан с созданием благоприятных условий для контакта частицы с пузырьком. Эти условия будут совершенно различными при различных способах флотации - механической, пневмомеханической, электро- и напорной флотации [44, 94-95]. С учетом широкого распространения напорной флотации для очистки сточных вод и сгущения избыточного активного ила ниже рассмотрен только этот способ флотации. [c.72] Первая стадия - образование комплекса частица - пузырек и его сохранение. Она связана с оптимизацией условий взаимодействия частиц с газовыми пузырьками и особенно с коалесценцией последних. Взаимодействие частиц с газовыми пузырьками достаточно подробно описано в литературе. Коалесценция газовых пузырьков в процессах напорной флотации - одна из наиболее актуальных проблем теории и практики напорной флотации. Ниже описывается новый процесс коалесценции пузырьков, разработанный нами в последнее время. [c.72] Проведенные нами экспериментальные и теоретические исследования показали, что наиболее эффективна коалесценция маленького пузырька с большим не при барботировании, а при условиях, когда маленький и большой пузырьки образуются непосредственно в жидкой фазе. Такие условия возможны, например, при использовании двух рабочих жидкостей, содержащих газы, с разной растворимостью в воде (воздух и углекислый газ, кислород и углекислый газ, воздух и сероводород и др.). [c.73] При добавлении в суспензию активного ила рабочей жидкости, например, воды, газированной воздухом под давлением 0,5 МПа, образуется комплекс хлопья активного ила - пузырьки (пузырек) воздуха (рис. 18, а). Размер пузырьков составляет в среднем 0,01-0,05 мм. Для сравнения дан снимок пробного тела размером 0,5 мм. Образовавшийся комплекс флотируется достаточно медленно, скорость подъема таких агрегатов в среднем 0,13-0,26 см. При добавлении в разделяемую флотацией смесь воды, насыщенной углекислым газом, образуется комплекс хлопья активного ила - пузырек воздуха - пузырек углекислого газа, причем пузырек углекислого газа соединяется с комплексом через пузырек воздуха (рис. 18, б). [c.73] Интересно, что если изменить последовательность введения рабочих жидкостей, то также будут образовываться комплексы хлопья активного ила - пузырек воздуха - пузырек углекислого газа. Однако после добавления рабочей жидкости, насыщенной углекислым газом, флотации хлопьев активного ила не наблюдается, она происходит только в случае добавления к суспензии активного ила рабочей жидкости, насыщенной воздухом. [c.73] Создание благоприятных условий для образования комплексов частица- пузырек труднорастворимого газа - пузырек легкорастворимого газа позволяет увеличить константу скорости флотации Кг в 5-10 раз. При этом возможно некоторое увеличение К2, но при проведении флотации в режимах с малыми числами Рейнольдса такое увеличение незначительно. [c.74] Вторая стадия - транспортировка комплекса частица - пузырек из жидкости в пенный слой. Один из важнейших факторов успешной флотации - создание благоприятных гидродинамических условий для сохранения комплексов частица (агрегат частиц) - пузырек газа. В случае использования напорной или электрофлотации градиент скорости всплывания пузырьков газа размером 0,01-0,1 мм равен 16-163 с 1. Такие значения градиента скорости в большинстве случаев не являются критическими для разрушения комплексов частица -пузырек. Поэтому разрушение комплексов зависит в основном от гидродинамической обстановки во флотационной камере. [c.74] Третья стадия - уплотнение пенного слоя и его интенсификация. В случае напорной флотации, например, микроорганизмов активного ила переход микроорганизмов без контакта с газовым пузырьком в пену практически невозможен (К = 0). Как правило, не происходит и перехода из пены в жидкость комплекса частица-пузырек. Обмен частицами между жидкостью и пеной происходит следующим образом. В пену из жидкости поступают комплексы частица- пузырек [К Ф 0), а из пены в жидкость переходят практически одни частицы (/ 5 = 0). При флотации с двумя рабочими жидкостями или применении реагентов значение К5 составляет весьма малую величину и ею можно пренебречь. В других случаях значение /С5 может быть существенным. [c.75] Вернуться к основной статье