Энергетика. ТЭС и АЭС

Всё о тепловой и атомной энергетике

Удаление взвешенных и коллоидных веществ: общие замечания

Вне всякого сомнения, наибольшая степень загрязнения воды обусловлена присутствием в ней различных нерастворенных примесей. Эта фракция должна быть удалена из воды, чтобы исключить широкий круг проблем, вызываемых нерастворенными примесями. К важнейшим из них относятся: засорение труб и охлаждающих систем, абразивное воздействие на насосы и измерительное оборудование и изнашивание различного другого оборудования, что серьезно отражается на текущих и эксплуатационных расходах действующих предприятий. Если же речь идет о питьевой воде и очищенных стоках, то необходимо учитывать дополнительные факторы в соответствии с официальными требованиями.

Для выделения нерастворенных примесей из воды могут быть применены различные методы, основанные на двух различных принципах:

  • непосредственное использование силы тяжести путем прямой седиментации, где определяющим фактором является размер и удельная масса частиц, или путем флотации, когда пузырьки воздуха систематически вводятся в суспензию и присоединяются к частицам. Первый процесс может быть усилен с помощью центробежных сил, используемых в циклонах и центрифугах;
  • фильтрование или процеживание.

Однако неподтвержденное опытом применение этих принципов может привести к осложнениям вследствие того, что размеры частиц могут изменяться в широких пределах даже для определенного типа примесей.

Сведения о материалах и организмах с указанием их средних размеров и приблизительного времени, необходимого для осаждения этих частиц в вертикальном столбе воды высотой 1 м под влиянием только силы тяжести, приведены в таблице ниже.

В 1 л воды хорошего качества могут содержаться десятки миллионов частиц мельчайших размеров. Несмотря на их количество, общая масса этих частиц может быть менее 0,1 мг.

Качество воды — понятие относительное, поэтому приемлемый и достижимый уровень остаточных загрязнений следует определять с учетом существующих требований. Кроме того, необходимо установить методы измерения двух обычно используемых критериев: концентрации взвешенных веществ и мутности воды. Последний характеризует наличие мельчайших частиц, невидимых невооруженным глазом.

Коллоидные суспензии и их устойчивость в воде.

Материал или организм

Диаметр

частиц,

мм

Время осаждения в столбе воды высотой 1 м (приблизительно)

Гравий

10

1 С

Песок

1

10 с

Мелкий песок

0,1

2 мин

Глина

0,01

2 ч

Бактерия

0,001

8 сут

Коллоидные частицы

0,0001

2 года

Коллоидные частицы

0,00001

20 лет

Из таблице выше видно, что естественная скорость осаждения мелкой взвеси, или так называемых коллоидных частиц, очень мала, хотя в то же время именно эта взвесь составляет большую часть примесей и обусловливает мутность воды. При любом виде обработки требуется изменить условия таким образом, чтобы частицы могли коалесцировать между собой с образованием больших агломератов, которые легко удалить. Коалесценция не проходит самостоятельно, так как коллоидные соединения характеризуются наличием сил, поддерживающих взвесь в диспергированном состоянии с необычайно высокой степенью стабильности в течение длительного времени. Такая стабильность объясняется сольватацией или защитным действием определенных адсорбированных веществ, а также действием электростатических сил, которые отталкивают частицы друг от друга. В природных водах коллоиды всегда имеют отрицательный заряд. В сточных водах — это наиболее распространенный случай. В результате сольватации коллоидные частицы на поверхности оказываются частично ионизированными. В микроскоп можно наблюдать, что наложение электрического поля вызывает их движение.

Дзета-потенциал. Разность потенциалов, возникающая между неподвижной и подвижной частями слоя (в объеме жидкости), традиционно называется Z (дзета)-потенциалом или элек-трокинетическим потенциалом, отличным от термодинамического потенциала E, который представляет собой разность потенциалов между поверхностью частиц и жидкостью.

Дзета-потенциал зависит как от Е, так и от толщины двойного слоя. Его значение определяет величину электростатических сил отталкивания частиц, и следовательно, вероятность адгезии. Прибор, используемый для измерения Z-потенциала, называется дзетаметром.

Если частицы подвергнуть действию электрического поля, то практически мгновенно устанавливается такая скорость, при которой достигается равновесие между электрическими силами притяжения и силами трения, обусловленными вязкостью среды.

Между Z-потенциалом и подвижностью частиц имеет место соотношение:

Z = knц/D,

где n — динамическая вязкость, дПа•с; D — диэлектрическая постоянная среды; ц — подвижность частиц, мкс/(v•см); Z — потенциал — выражается в mV.

Фактор k зависит от относительных значений диаметра частиц и толщины двойного ионного слоя.

Частицы

к

Формула

Относительно

большие

Гельмгольца

Малые, приближенно шарообразные

Гюккеля

Все частицы с разным элек-трокинетическим потенциалом имеют одинаковую подвижность независимо от их радиуса.

Дзета-потенциал коллоидов

Экспериментальные кривые для воды и осадка дают представление о распределении частиц в процентном отношении в зависимости от величины потенциала. Максимум на кривой характеризует дзета-потенциал коллоидов, содержащихся в воде или в осадке (где а — промытый уголь, б — вода от мокрой газоочистки доменной печи, в — сброженный осадок).

Качественная и надежная пожарная сигнализация.

Читайте также:

Updated: 24.02.2015 — 08:29
Энергетика. ТЭС и АЭС © 2012 Использование материалов с сайта разрешается при наличии на него активной ссылки без тегов nofollow и noindex.
Adblock detector