Закономірності процесів розділення шламових вод з полідисперсною твердою фазою в осаджувальних центрифугах

Abstract

Дисертаційну роботу присвячено виявленню закономірностей процесів розділення шламових вод з полідисперсною твердою фазою в осаджувальних центрифугах. В роботі всебічно досліджено вплив концентрації і дисперсного складу на міцність флокул при механічному впливі. Встановлено, що залишкова швидкість осадження флокул після механічного впливу при постійній витраті флокулянта має найбільше значення при концентрації твердої фази в шламі в інтервалі 7 – 30 г/дм3. Найкращі результати у всіх дослідах отримані при концентрації твердої фази, яка дорівнює 10 г/дм3. Виявлено, що при концентрації до 7 г/дм3 і понад 30 г/дм3 спостерігається утворення флокул, що володіють найменшою залишковою швидкістю після механічного впливу. Із зростанням вмісту частки твердої фази крупністю 40 – 100 мкм понад 15 % зростає міцність флокул, які зберігають свою форму і достатньо високу швидкість осадження навіть після механічних впливів. Одержані дані дозволяють рекомендувати коректування складу шламу перед введенням флокулянта як за концентрацією, близькою до оптимальної, так і за вмістом частки класу крупністю 40 – 100 мкм понад 15 %. Показано, що із зростанням концентрації твердої фази у згущеному шламі понад 140 – 150 г/дм3 істотно зменшується міцність агрегатів до механічних впливів.

Диссертационную работу посвящено выявлению закономерностей процессов разделения шламовых вод с полидисперсной твердой фазой в осадительных центрифугах. В работе всесторонне исследовано влияние концентрации и дисперсного состава на прочность флокул к механическим воздействиям. Установлено, что остаточная скорость осаждения флокул после механического воздействия при постоянном расходе флокулянта имеет наибольшее значение при концентрации твердой фазы в шламе в интервале 7–30 г/дм3. Наилучшие результаты во всех опытах получены при концентрации твердой фазы, равной 10 г/дм3. Выявлено, что при концентрации до 7 г/дм3и свыше 30 г/дм3 наблюдается образование флокул, обладающих наименьшей остаточной скоростью после механических воздействий. С ростом содержания доли твердой фазы крупностью 40–100 мкм свыше 15 % возрастает прочность флокул, которые сохраняют свою форму и достаточно высокую скорость осаждения даже после механических воздействий. Разработаны рекомендации по выбору технологических параметров обезвоживания шламовых вод различных производств в осадительных шнековых центрифугах с использованием химического усиления флокулянтами агрегатообразования полидисперсных шламов. Полученные данные позволяют рекомендовать корректировку состава шлама перед вводом флокулянта как по концентрации, близкой к оптимальной, так и по содержанию доли класса крупностью 40–100 мкм свыше 15 %. Показано, что с ростом концентрации твердой фазы в сгущенном шламе свыше 140–150 г/дм3 существенно уменьшается прочность агрегатов к механическим воздействиям. Это позволяет рекомендовать сгущать шлам до заданной величины. Предложены пути минимизации механических воздействий на сфлокулированный шлам в центрифуге. В частности, предложен способ модернизации конструкции центрифуги, заключающийся в том, что вдоль боковой поверхности трубы питания выполнены каналы, направленные тангенциально к боковой поверхности трубы питания таким образом, чтобы направление течения суспензии из каналов совпадало с направлением вращения ротора. В результате такой подачи только малая часть потока испытывает сдвиговые напряжения. Другим направлением, снижающим механические воздействия на флокулы является установка в барабане разгонной втулки с направляющими трубками, препятствующими разбрызгиванию суспензии. В результате этих рекомендаций разработана усовершенствованная конструкция осадительной центрифуги, обладающая при соблюдении оптимальных условий флокуляции высокой степенью удаления твердой фазы, возможностью получения осадка относительно низкой влажности, а также низким расходам энергии на процесс.

The thesis is concerned with conformities to the law of processes of division of slime waters with a polydispersed hard phase in decanting centrifuges. The influence of concentration and dispersible composition on durability of floccules to mechanical influences was investigated in detail. The effect of the concentration and disperse composition on the flocculation strength to mechanical influence is investigated. It is found that the residual rate of floccules sedimentation after the mechanical influence at a constant rate of flocculant has a maximum value at a concentration of solids in the slime in the range of 7–30 g/dm3. The best results are obtained in all the experiments at a solids concentration of 10 g/dm3. It is found that at a concentration up to 7 g/dm3 and more than 30 g/dm3, the floccules are formed. They have the lowest residual rate after mechanical influences. With increasing content of the solid fraction of 40 – 100 microns over 15%, the strength of floccules increases. They retain their shape and relatively high sedimentation rate even after mechanical influence. The obtained data allow recommending correction of the slime composition before flocculant injection both the concentration close to the optimum, and the content of size fraction of 40 – 100 microns more than 15%. It was offered that with an increase in the degree of thickening of more than 140–150 g/dm3 the resistance of aggregates to mechanical influence substantially decreases.