Формы связи воды с частицами твёрдой фазы и их влияние на обработку осадков

Механизм связи воды с твёрдыми частицами осадка необходимо знать, чтобы выбрать метод обработки осадков.

Влага может находиться в химической, физико-химической и физико-механической связи с твёрдыми частицами, а также в форме свободной воды.

Химически связанная вода входит в состав вещества и не выделяется даже при термической сушке.

Физико-химически связана адсорбционная и осмотическая влага.

Физико-механически связана капиллярная вода, структурная влага, вода смачивания.

Сушкой на иловых площадках и механическими методами обезвоживания удаляется большая часть свободной воды.

Выпариванием или удалением влаги под давлением нарушается физико-механическая связь (вакуум-фильтр). Центрифугированием или фильтрпрессованием можно добиться удаление части связанной воды. Для изучения форм связи влаги с частицами твёрдой фазы наиболее приемлемым является метод тепловой сушки.

Осадок высушивается при t = 105 ⁰С, влажность фиксируется через определенные промежутки времени:

W = , где

W - влажность,%;

P_i - показание влагометра в данный момент времени;

P_k - показание влагометра при достижении осадком постоянной массы.

По полученным данным строятся кривые интенсивности сушки.

уплотненный активный ил (W_и = 96,7%);

сброженный осадок (97%);

сырой осадок (93%);

циркуляционный активный ил (99,5%).

а) - участки прогрева, б) то же, в) первые критические точки влажности, г) вторые критические точки влажности, д) точка окончания сушки.

На участке а - б - интенсивная сушка, удаляется небольшое количество воды; б - в - интенсивность остаётся постоянной, удаляется основная масса свободной воды и в несколько раз уменьшается объём и масса осадка; в - г - удаляется физико-механически связанная влага - прямолинейная зависимость; г - д - дальнейшее снижение интенсивности сушки - характер криволинейный за счет возрастающей затраты энергии на преодоление сил связи воды с твёрдыми частицами.

Наибольшее значение для характеристики процессов обезвоживания имеет участок б-в, на протяжении которого выделяется основная масса воды. Зависимость объёма от концентрации выражается следующей формулой:

V₂ = ; где

V₂ - объём после обезвоживания, м³;

V₁ - первоначальный объём, м³;

С₁ - концентрация исходного осадка, г/м³;

С₂ - концентрация обезвоженного осадка, г/м³.

Положение критических точек влажности позволяет изучить влияние на водоотдачу осадков различных методов обработки: уплотнения, тепловой обработки, замораживания, реагентной обработки и т.д., а также можно выбрать дозу коагулянта.

Между удельным сопротивлением осадка и влажностью, соответствующей первой критической точке существует зависимость: чем меньше r тем меньше влажность.

r^.10^-10 см/г

W₁, %

85 87 89 91 93 95

Удельное сопротивление характеризует скорость водоотдачи осадков. Влажность, соответствующая первой критической точке, определяет предел возможного механического обезвоживания осадка. Из опытов известно, что влажность, при которой начинается отклонение от прямой при определении удельного сопротивления, практически соответствует влажности кека, получаемого при обезвоживании осадков. Значит, влажность кека при обезвоживании осадков можно ориентировочно определить в лабораторных условиях.

Дата добавления: 2014-01-11