|
Рис. 12.3. Устройство отстойников периодического и полунепрерывного действия
В отстойниках полунепрерывного действия непрерывно подается взвесь и сливается осветленная жидкость, а осадок удаляется периодически. За счет увеличения диаметра раструба скорость движения жидкости в нем уменьшается и частицы по инерции оседают на дне. Жидкость в виде ламинарного потока со скоростью меньшей, чем скорость оседания частиц поднимается вверх, не увлекая их за собой.
В отстойниках непрерывного действия взвесь подается в центральную часть аппарата непрерывно, осадок с помощью скребка выводится через штуцер в нижней части отстойника. Осветленная жидкость через кольцеобразный желоб, расположенный в верхней части аппарата, постоянно сливается. Производительность отстойников рассчитывается по следующей формуле.
V=F • WS,
где V - производительность отстойника,м3/с; WS - скорость отстаивания,м/с; F - площадь отстаивания,м2.
Повышение производительности в основном достигается за счет увеличения площади отстаивания.
Недостатками процесса являются малая производительность и длительность. Полнота разделения не достигается и осадок обычно содержит до 40-70% жидкости.
Фильтрование - это процесс разделения неоднородных систем: взвесей и аэрозолей с помощью пористых перегородок (фильтров), В данном разделе рассматриваются только закономерности процесса разделения взвесей. Жидкость контактирует с поверхностью фильтра и под действием разности давлений жидкая среда проходит через поры и собирается в виде фильтрата, а твердые частицы задерживаются. В зависимости от свойств перегородки и взвесей различают задерживание частиц в глубине или на поверхности фильтрующего материала.
Процесс задерживания частиц в глубине сопровождается механическим задерживанием твердых частиц суспензии в толще капиллярно-пористого материала перегородки, а также за счет адсорбции и электрокинетического взаимодействия, что постепенно приводит к закупориванию пор. Этот способ целесообразно применять для малоконцентрлрованных взвесей (менее 1%).
Задерживание частиц на поверхности. Процесс происходит с образованием осадка на поверхности перегородки, который является дополнительным фильтрующим слоем и постепенно увеличивает общее гидравлическое сопротивление продвижению жидкости. Роль перегородки в этом случае состоит в механическом задерживании частиц. Используется для фильтрования взвесей с содержанием твердой фазы более 1%.
С целью увеличения поверхности адсорбции и электрокинетического взаимодействия при фильтровании добавляют вспомогательные вещества в количестве 0,1-0,5, а иногда и до 2%. В качестве таких материалов используют кизельгур, уголь активированный, порошок целлюлозы, перлит, глину белую, кристаллы кальция сульфата.
Фильтрующие перегородки должны отвечать следующим требованиям: задерживать частицы требуемых размеров; обладать химической устойчивостью; иметь достаточную механическую прочность; обеспечивать минимальное гидродинамическое сопротивление; не изменять физико-химических свойств фильтрата; обеспечивать возможность регенерации; быть доступными и дешевыми. Их выбор обусловливается химическими свойствами фильтруемой взвеси - растворяющей способностью жидкой фазы, летучестью, вязкостью, значением рН среды; концентрацией и дисперсностью твердой фазы; требованиями к качеству фильтрата; масштабами производства и т. д.
По структуре фильтрующие перегородки делят на две группы: 1) сжимающиеся и гибкие (перегородки), поры которых могут изменять размеры и форму. Это в основном тканевые фильтры. Для уменьшения деформации их обычно укладывают па прочные перегородки, используя несколько слоев пред-фильтров. На деформацию пор и капилляров существенное влияние оказывают пульсация давления, создаваемая насосами, или изменяющаяся толщина слоя фильтруемой жидкости. Поэтому в условиях с сжимаемыми фильтрами стремятся уменьшить пульсации ресивером или монтежю; 2) несжимающиеся перегородки изготавливают в виде плит, дисков, пластин, патронов, цилиндрических пучков трубок. Получают их методом спекания или отжига однородных зерен силикатной смеси стеклянных, фарфоровых порошков с добавками 'связующих веществ и пластификаторов. В эту группу входят металлокера-мические и керамические фильтры, фильтры из пористой нержавеющей стали.
В зависимости от структуры и свойств материалы, из которых делают фильтры, делят на следующие группы: ткани из натурального хлопчатобумажного волокна, состоящего на 95% из целлюлозы; бельтинг, полотно, холст, саржа, марля и др. Они устойчивы к нейтральным, слабокислым (до 1,5% растворов кислот) и слабощелочным растворам (до 10% растворов щелочей), выдерживают температуру до 100°С, образуют фильтры с размерами пор от 2,9 до 55 мкм. Шерстяные ткани - различные виды сукна. Они устойчивы в 15-20% растворах кислот, но легко разрушаются щелочами. Синтетические ткани из полихлорвинилового, полиамидного, лавсанового и тефлоного волокна. Ткани из неорганического волокна - стекловолокно, пропитанное смолами или клеем БФ-2, БФ-6, асбестовые и металлические. Нетканные фильтры - фильтровальная бумага марки АФБ-1к с порами от 8 до 12 мкм, АФБ-5 с порами от 5 до 7 мкм, БФМ - с порами от 5 до 10 мкм. Они выдерживают температуру до 150°С. В эту группу входят также фильтры из перхлорвинила ФПП-20С, из фторсодержащих волокон Ф-42, фильтры из пористой нержавеющей стали марки ПНС-5 в виде ленты с порами от 7 до 13 мкм, нержавеющей стали марки ФНС с размерами пор 3-8 мкм. Используются в качестве фильтров намывные или наносные слои из кизельгура № 1 (мелкий) и № 2 (крупнозернистый), порошок фильтроперлита, целлюлозы, бумаги, асбеста, глины белой, угля активированного и др.
Фильтрующие материалы перед употреблением необходимо обязательно промыть для полного удаления растворимых веществ, твердых частиц или волокон.
Для установления общих закономерностей процесса фильтрования приводится основное уравнение фильтрования.
Do'stlaringiz bilan baham: |
