Охрана природных ресурсов

В промышленных аппаратах с непрерывной подачей питания выделить зоны разделения фаз практически невозможно. На процесс осветления влияют гранулометрический и минералогический состав твердого компонента, его плотность и концентрация, вязкость, температура и рН пульпы (воды), наличие и состав в ней реагентов. Эффективность осветления воды во многом зависит от правильного приготовления реагента и

его дозировки, конструктивных особенностей выбранного аппарата и его удельной производительности. Для осветления воды на карьерах применяют:

устройства и аппараты, в которых расслоение пульпы производится под действием силы тяжести (непрерывного действия - пирамидальные отстойники, конусные и радиальные сгустители; периодического действия - наружные отстойники, шламовые бассейны, пруды); "

аппараты, в которых расслоение происходит тюд действием центробежной силы (гидроциклоны, осадительные центрифуги);

флотационные машины (вывод грубодисперсного шлама).

Осветление воды является необходимым звеном технологического процесса, предназначенного для замыкания водношламовых схем горнопромышленных предприятий и поддержания оптимального уровня содержания твердого компонента в оборотной и в сбрасываемой воде.

Для выделения из карьерных, дренажных и производственных сточных вод взвешенных примесей, осаждения их под действием силы тяжести при небольшой скорости потока, а также для очистки сточных вод с помощью реагентов применяют специальные искусственные резервуары или водоемы, которые подразделяются на песколовки, отстойники и пруды-осветители.

Песколовки (рис.5.12) применяют для предварительного выделения из карьерных и дренажных вод тяжелых минеральных примесей, главным образом силикатов.

Горизонтальные песколовки представляют резервуары с прямоугольным или трапециевидным поперечным сечением. Скорость движения воды в них не превышает 0,3 м/с. Разновидностью горизонтальных песколовок являются песколовки с круговым движением воды, выполненные в виде круглого резервуара конической формы с периферийным лотком для протекания сточной воды. Осадок собирается в коническом днище, откуда его направляют на переработку или в отвал. Вертикальные песколовки имеют прямоугольную или круговую форму. В них сточные воды движутся с вертикальным восходящим потоком со скоростью 0,05 м/с. По эффекту осветления вертикальные песколовки уступают горизонтальным.

Рис.5.12. Схемы песколовок:

а - вертикальная; б, в - горизонтальные с кольцевым движением воды; г - аэрируемая; 1 - подача сточной воды; 3 - воздухоотвод; 4 - воздухораспределитель; 5 - сборник всплывающих веществ; 6 - отвод всплывающих веществ

Отстойники. В зависимости от назначения отстойники могут служить: для частичного осветления вод (при оборотном водоснабжении), для предварительной очистки воды (в качестве первой ступени очистки при сложном комбинированном способе очистки), для окончательной очистки сточных вод (природоохранные).

Отстойники для предварительной очистки дренажных и карьерных вод устраиваются в водопоннжающих скважинах, у насосных станций главных и участковых водосборников. Для окончательной очистки вод применяют отстойники в виде резервуаров и пруды-осветлители.

Отстойники в виде резервуаров подразделяются на нетиповые и типовые. Нетиповые представляют емкости различных размеров и формы (обычно выполняются в виде прямоугольной формы). После заполнения до предельной высоты осветленная вода откачивается, а осадок периодически удаляется. Иногда используют несколько нетиповых отстойников (обычно из железобетонных конструкций), работающих поочередно.

Типовые отстойники в зависимости от характера движения осветляемой воды подразделяются на горизонтальные, вертикальные и радиальные.

Горизонтальные отстойники представляют собой прямоугольные резервуары, имеющие две или более одновременно работающие камеры (рис.5.13). В практике чаще всего применяют гидравлические камеры: водоворотные, вихревые (вертикальные), перегородчатые (коридорные). Очищаемая вода поступает через распределительный лоток и дырчатую перегородку в рабочую часть отстойника. Для удаления осадка вдоль рабочих коридоров по грязевому приямку укладываются перфорированные трубы, из которых осадок выдавливается в результате действия давления воды. Осветленная вода собирается лотком или перфорированной трубой. Если для интенсификации процесса осаждения используются различные коагулянты и флокулянты, то в этом случае в отстойнике встраивается камера хлопьеобразования.

В отстойнике каждая частица движется с потоком воды в горизонтальном направлении со скоростью v и под действием силы тяжести вниз - v0 (рис.5.14). Поэтому скорость и направление перемещения каждой частицы представляют равнодействующую двух этих скоростей. В отстойнике успевают осесть только те частицы, траектория движения которых пересекает дно отстойника в пределах его длины. Следовательно, время прохождения частицы вдоль отстойника tr должно быть больше либо равно времени опускания частицы на дно отстойника под действием силы тяжести (tB), т.е. tr tB. С другой стороны, время tr и tB определяются, как:

(5.15)

где L - длина отстойника, м;

Н - высота потока воды, м;

v - горизонтальная скорость перемещения частицы, м/с;

v0 - скорость осаждения частиц (гидравлическая крупность), м/с. Для оседания частиц в отстойнике необходимо обеспечить ламинарный характер движения воды, т.е. V VKp. Критическая скорость при этом определяется по формуле

Vкр= м/с,

где V - кинематическая вязкость жидкости, см2/с;

RеKp - критическое число Рейнольдса;

R - гидравлический радиус, м. Горизонтальная скорость движения воды в отстойнике обычно не превышает V < 0,01 м/с.

Рис.5.13. Варианты оснащения горизонтального отстойника:

а - с регулирующими дырчатыми перегородками; б - с тонкослойными элементами из наклонных перегородок; в - с системой рассредоточенного поверхностного отбора осветленной воды

Важнейшим расчетным параметром, характеризующим процесс осаждения взвесей, является скорость осаждения частиц v0, которая называется гидравлической крупностью. Она определяется либо расчетным путем, либо экспериментально. По формуле Стокса устанавливают обычно гидравлическую крупность шарообразных частиц одинакового размера, а для учета влияния концентрации взвесей и реолактических свойств системы вводят поправочный коэффициент - R:

м/с (5.17)

, (5.18)

Где, где d - диаметр частицы, м;

g - ускорение свободного падения, м/с2;

 Скачать реферат