ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ОБЕЗВОЖИВАНИЕ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД И ИЗБЫТОЧНОГО АКТИВНОГО ИЛА ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЕМ И ФИЛЬТРОВАНИЕМ из "Очистка сточных вод: флотация и сгущение осадков" Образующаяся при флотации активного ила пена имеет полидис-персную структуру. Пузырьки в нем разделены тонкими почти параллельными жидкими пленками, утолщенными в местах соприкосновения с большой массой жидкости или стенками сосуда. Выгнутость утолщений приводит к тому, что капиллярное давление способствует перетеканию жидкости из плоских пленок в утолщенные углы. Возникающее в пенном слое гидростатическое давление вызывает стекание жидкости из пенного слоя в раствор. Под воздействием капиллярного и гидростатического давления пенный слой теряет часть жидкости. [c.91] Синерезис приводит к утончению пленок и увеличению кривизны вогнутых участков. При достижении пленками толщины 10 см появляется еще и расклинивающее давление, способствующее дальнейшему уточнению пленок. [c.92] Пузырьки, расположенные на поверхности пенного слоя, находятся под воздействием максимального гидростатического давления. Вытекающая из них жидкость не восполняется поступающей сверху, как это происходит в нижней части пенного слоя. Эти пузырьки имеют наиболее тонкие пленки и поэтому в верхней части в основном разрушается неустойчивый пенный слой. Из-за разности давлений внутри и вне пузырька происходит перенос пузырьков в верхнюю часть пенного слоя. Диффузия пузырьков, а также их коалесценция наряду с разрушением пленок приводит к дестабилизации пенного слоя. Таким образом, со временем происходят истечение жидкой фазы из пенного слоя и потеря газовой фазы. [c.92] В ряде случаев практический интерес представляет исследование устойчивости пенного слоя, обусловленной эффектами Марангони и Гиббса. Факторы устойчивости пенных пленок, обусловленные эффек-та1ми Марангони и Гиббса, длительное время изучали совместно. С 60-х годов механизм их действия рассматривают раздельно. Эффект Марангони, как известно, объясняет связь между внешним воздействием и реакцией пленок на это воздействие. При таком воздействии наблюдается локальное изменение толщины пленки и вследствие этого выравнивание ее толщины. [c.92] При сокращении объема жидкости, находящейся вблизи поверхностного слоя, эффект Марангони будет возрастать. Уменьшение толщины пленки до определенной величины способствует усилению данного эффекта. [c.92] При О пленка устойчива и способна релаксировать в нормальное состояние при наложении на нее внешнего воздействия. Под влиянием внешних воздействий пленка разрушается, если она стала тонкой и средняя часть ее утратила свойства жидкости в массе. [c.93] При низких концентрациях ПАВ упругость пленок не проявляется, так как уменьшение о очень незначительно. Эффект Гиббса является важным фактором стабилизации только для тонких пленок и при достаточно высоких концентрациях ПАВ. [c.93] На основании большого объема исследований рядом авторов высказано предположение о том, что устойчивость адсорбционных слоев определяется наряду с поверхностной активностью ПАВ и механическими свойствами [95]. Некоторые данные позволяют рассматривать механическую прочность адсорбционных слоев как необходимый, но недостаточный фактор стабилизации пен. Следует отметить, что механические свойства адсорбционного слоя способствуют устойчивости пенного слоя, но не являются определяющими. [c.93] По мнению ряда авторов, стабилизация пенного слоя обусловлена наличием сил сцепления между отдельными молекулами адсорбционного слоя, а также подвижностью этих молекул. Последняя обеспечивает быстрое восстановление деформаций, возникающих при истечении жидкости из пленки пузырьков. Определенное влияние на повышение устойчивости пенного слоя может оказать вязкость междупле-ночной жидкости, с увеличением которой уменьшается скорость процесса истечения. Общепризнано, что поверхностная вязкость не является определяющим фактором стабильности пенного слоя, хотя в отдельных случаях и установлена корреляция между ними. [c.93] Отрицательное расклинивающее давление наблюдается при притяжении слоев, положительное - при отталкивании. [c.94] В случае нарушения равенства (43) пленка утолщается или утончается. В пленке, ограниченной с двух сторон газом, расклинивающее давление определяется разностью капиллярных давлений в соответствии с уравнением Лапласа. [c.94] Устойчивость очень тонких метастабильных черных пленок связана в основном с электростатическим отталкиванием между ионными двойными слоями пленки. В этом случае возникает положительная составляющая расклинивающего давления при перекрытии диффузных наружных частей двойных слоев. Отрицательное расклинивающее давление в тонких двусторонних жидких пленках может даже вызвать ускорение утончения и разрыва пленок. [c.94] Исследования поведения пленок показывают, что термодинамический фактор устойчивости пенного слоя недостаточен. Следует наряду с объемными свойствами слоя, по сути своей эквивалентными расклинивающему давлению, учитывать и кинетический фактор. [c.94] Пенный слой разрушается при истечении междуплекочной жидкости (синерезис), диффузии газа между пузырьками, разрыве индивидуальных пленок пены. Преобладание какого-либо из этих процессов зависит от ряда причин, в частности концентрации ПАВ. В пенах, обладающих достаточно высокой стабильностью, пленки не разрываются в течение 15-30 мин. Диффузия газа наблюдается, как правило, в пенах с высокой кратностью и пенах, полученных из высоковязких жидкостей. Истечение жидкости происходит, как правило, в пенах с толстыми жидкими прослойками. [c.94] Кратность или обратная ей величина позволяют в ряде случаев достаточно хорошо интерпретировать экспериментальные результаты. Указанные величины в свою очередь зависят от таких важных характеристик, как размер пузырьков и способность их к коалесценции. Особый интерес эти характеристики представляют при исследовании поведения (сжатия) флотационных пен, в том числе образующихся при флотации избыточного активного ила. [c.95] Согласно (57) радиус пузырька уменьшается пропорционально корню квадратному времени, в том числе коэффициенту а, характеризующему природу газа. Эта зависимость достаточно хорошо подтверждается экспериментально. [c.96] Приведенные результаты физико-химических исследований различных авторов позволяют достаточно легко объяснить ряд интересных для практики фактов, касающихся сжатия пенного слоя, образующегося при флотации избыточного активного ила. Например, в случае полидисперсной пены, образованной газами с различной растворимостью в воде, происходит интенсивная коалесценция малых и больших пузырьков, обусловливающая большую скорость сжатия пенного слоя и повышение в нем концентрации биомассы активного ила. [c.96] Вернуться к основной статье