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 ,% ;
Pi - показание влагометра в данный момент времени ;
Pk - показание влагометра при достижении осадком постоянной массы .
По полученным данным строятся кривые интенсивности сушки .
уплотненный активный ил (Wи = 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 .
85 87 89 91 93 95
W1,
%
r.10-10см/г
600
400
200
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 .