ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Формы связи воды с частицами твердой фазы и их влияние на обработку осадков из "Обработка осадков сточных вод Издание 2" Для выбора метода обработки осадков наряду с удельным хопротивлением сущсстпсниос—значение имеет—изучение меха-низма связи воды с твердыми частицами осадка. [c.22] Известно несколько классификаций связи влаги с твердыми частицами суспензий. [c.22] Наиболее полной является классификация, предложенная акад. П. А. Ребиндером. Эта классификация исходит из того принципа, что для нарушения связей влаги с твердыми частицами необходимо затратить определенную энергию. Канд. техн. наук Л. Г. Пирогов показал, что влага в осадках по степени увеличения энергии связи может быть подразделена на избыточную и осмотическую, поли- и мономолекулярной адсорбции, а также влагу в макропорах иммобилизованной структуры и микропорах. Исследования Л. Г. Пирогова проводились на осадках производственных сточных вод, что не позволяет в равной мере использовать полученные результаты для оценки свойств осадков городских сточных вод. Недостаточно для этого данных и других исследователей. [c.22] Кроме того, проводившиеся исследования не ставили своей целью сопоставление осадков по водоотдаче и использование полученных результатов для оценки работы аппаратов по обезвоживанию и термической сушке осадков. Такие задачи были поставлены в наших исследованиях для изучения процессов обработки осадков городских сточных вод. [c.22] Влага может находиться в химической, физико-химической и физико-механической связи с твердыми частицами, а также существовать в форме свободной воды. [c.22] Химически связанная вода входит в состав вещества и не выделяется даже при термической сушке осадков. Физико-химической связью удерживается адсорбционная и осмотическая влага, а физико-механической — капиллярная вода, вода смачивания и структурная влага. [c.22] Механическими методами обезвоживания осадков, а также естественной их сушкой на иловых площадках из осадков удаляется большая часть свободной воды. Физико-механические формы связи нарушаются вследствие выпаривания или удаления влаги под давлением. Для этой цели необходимо использовать аппараты, которые развивают давление, более капиллярного, и разрушают структурные связи. [c.23] Сила капиллярной связи зависит в основном от радиуса капилляров для капилляров с радиусом 10 , 10 , 10 м эта сила равна соответственно 15, 0,15 и 0,015 МПа. [c.23] Вакуум, при котором обезвоживаются на вакуум-фильтрах осадки сточных вод, составляет в среднем 0,053—0,066 МПа (400—500 мм рт. ст.). При данном вакууме теоретическим пределом удаления влаги вакуум-фильтрацией будет влага макрокапилляров с радиусом более 5 10- м. Однако практически всю эту воду вакуум-фильтрацией удалять нецелесообразно, так как скорость водоотдачи капиллярной влаги относительно мала. [c.23] Центрифугированием или фильтр-прессованием, при которых возможно нарушение более прочных видов связи, можно добиться удаления части связанной влаги. Это подтверждается опытами по обезвоживанию осадков городских сточных вод на фильтр-прессах и центрифугах, где отфильтрованный осадок имеет более низкую влажность по сравнению с вакуум-фильтрацией. [c.23] Для изучения форм связи влаги с частицами твердой фазы нами опробованы методы криоскопии, рефрактометрии, вискозиметрии и тепловой сушки. Первые три метода для осадков сточных вод оказались неприемлемыми, так как при замораживании изменялись формы связи влаги при рефрактометрии происходили химические реакции, а метод вискозиметрии нельзя было использовать в связи с тем, что вязкость осадков изменялась в широких пределах, особенно при перемешивании. Метод тепловой сушки дал вполне приемлемые результаты. Он заключался в определении форм связи влаги путем снятия кривых кинетики изотермической сушки материалов. Этот метод, предложенный М. Ф. Казанским с сотрудниками, получил большое применение при изучении процессов сушки различных материалов. [c.23] На рис. 7 Приведены полученные нами кривые интенсивности сушки осадков ЛСА. Эти кривые можно разбить на четыре участка на участке аб происходит прогревание осадка, интенсивность сушки быстро возрастает, однако испаряется лишь небольшое количество свободной воды. На участке бв интенсивность сушки остается постоянной, удаляется основная масса свободной воды и в несколько раз уменьшаются объем и масса осадка. На участке вг, характеризующем удаление физико-ме-ханически связанной влаги, наблюдается прямолинейная зави-симость снижения интенсивности сушки осадка от его влажности. Это снижение происходит вследствие расходования части энергии на преодоление сил связи воды с твердыми частицами. На участке гд снижение интенсивности сушки от влажности осадка приобретает криволинейный характер, что обусловливается возрастающей затратой энергии на преодоление сил связи воды с твердыми частицами. [c.24] Для характеристики процессов обезвоживания участок аб существенного значения не имеет. Наибольшее значение имеет участок бв, на протяжении которого выделяется основная масса воды. [c.24] По соотношению свободной и связанной воды можно установить предел применимости формулы (9). Для осадков городских сточных вод в зависимости от их свойств формула (9) справедлива при снижении влажности в среднем до 70—85%, т. е. практически до тех же пределов, которые характеризуют применимость формул (2) и (5) для определения удельного сопротивления осадков. [c.25] Активный ил в отличие от других типов осадков изменяет свои свойства при уплотнении. По данным С. А. Владыченского, активный ил, как коллоидная система, обладает высокой струк-турообразующ,ей способностью, вследствие чего уплотнение приводит к иммобилизации свободной воды, т. е. с увеличением концентрации активного ила часть свободной воды переходит в коллоидно-связанную. [c.25] Из рис. 7 видно, что в уплотненном активном иле и сброженном осадке содержится больше трудноудаляемой воды, чем в сыром осадке. [c.25] Для увеличения водоотдачи необходимо изменить структуру твердой фазы осадков, что достигается коагуляцией их химическими реагентами, введением присадочных материалов, замораживанием с последующим оттаиванием, а также термической обработкой осадков. Проведение указанных операций вызывает укрупнение частиц осадков, сокращение поверхности раздела дисперсной фазы и дисперсионной среды и, следовательно,снижение поверхностной энергии связи и ослабление сил сцепления воды с твердыми частицами. Изменение структуры осадков приводит к количественному перераспределению форм связи влаги в сторону увеличения содержания свободной воды вследствие уменьшения общего количества связанной воды. Такое изменение структуры осадков позволяет добиваться более глубокого и быстрого их обезвоживания. [c.25] На рис. 8 приведены кривые интенсивности сушки активного ила ТСА исходного и скоагулированного хлорным железом. Из рис. 8 видно, что коагуляция приводит к изменению форм связи влаги, увеличению свободно удаляемой и уменьшению связан-, ной воды, т. е. к улучшению водоотдачи ила. [c.25] И оттаивание активного ила ТСА. Из этого же рисунка видно, что замораживанием можно добиться более глубокого обезвоживания ила, чем коагуляцией хлорным железом. [c.26] В табл. 7 приведены результаты опытов по коагуляции уплотненного активного ила ЛСА хлорным железом, сернокислым железом, сернокислым алюминием. [c.26] Вернуться к основной статье