Скорости движения воды в вертикальном и горизонтальном отстойниках 1

В горизонтальных отстойниках скорость движения воды имеет весьма широкие пределы, колеблясь от малых величин в 2 — 3 мм/сек до 35 — 40 мм/сек (редко); скорость движения воды в выполненных вертикальных отстойниках колеблется в очень узких пределах, примерно около 0,5 — 0,75 мм/сек. Величина скорости должна быть такой, чтобы эта скорость обеспечивала выпадение хлопьев коагулянта с увлекаемыми взвешенными веществами.

Рассматривая движение отдельных хлопьев коагулянта с увлекаемыми взвешенными частицами, следует заметить, что движение это в горизонтальных и вертикальных отстойниках протекает в разных условиях. Элементарно это может быть представлено так: отдельные хлопья в горизонтальных отстойниках движутся в горизонтальном направлении с составляющей скоростью v1 (движения воды в отстойнике) и в вертикальном направлении с составляющей скоростью v2 (фиг. 300); последняя обусловлена величиной, удельным весом и формой рассматриваемых хлопьев, величиной, формой, удельным весом и характером частиц, находящихся во взвешенном состоянии и увлекаемых хлопьями коагулянта, удельным весом, вязкостью и сопротивлением воды (ведущими к уменьшению v2). Силы, действующие на частицу при ее движении в неподвижной жидкости с неизменной скоростью, характеризуются уравнением:

где d - диаметр частицы, ρ1 - плотность частицы, ρ2 - плотность воды, ψ — коэффициент сопротивления.

Левая часть уравнения представляет собой силу веса и давление жидкости, а правая - сопротивление шарообразной частицы, двигающейся в жидкости с постоянной скоростью v2. Сила веса направлена вниз, а давление жидкости и сопротивление вверх. Для очень малых скоростей и размеров частиц взвеси уравнение имеет вид:

где μ — абсолютная вязкость.

Как отдельные хлопья, так и отдельные увлекаемые ими частицы могут быть настолько малы, что не смогут осесть до тех пор, пока не будут в процессе отстаивания собраны в более крупные группы.

При элементарном представлении явления выпадения взвеси в движущейся жидкости оседание частиц происходит с равнодействующей скоростью v, причем хлопья с увлекаемыми ими взвешенными частицами, перемещаясь ко дну отстойника, осядут на нем тем скорее, чем v2 больше и v1 меньше. Фактически же вследствие вихревых движений, особенно вблизи стенок, перегородок и пр., и температурных влияний движение отдельных хлопьев будет искажено, но все же при достаточно малых значениях v1 (пределы зависят от крупности и характера взвеси) осаждение сможет иметь место при отстойнике соответственно большой длины.

Отдельные хлопья в вертикальных цилиндрических отстойниках движутся вертикально по направлению снизу вверх с вертикальной составляющей скоростью v1 (фиг. 301) движения воды в отстойнике и вертикально по направлению сверху вниз с составляющей скоростью v2. Последняя обусловлена, как и в первом случае, величиной, весом и формой рассматриваемых хлопьев, величиной, формой, удельным весом и характером увлекаемых взвешенных частиц и удельным весом, вязкостью и сопротивлением воды. И в этом случае отдельные хлопья и отдельные увлекаемые ими частицы могут быть настолько малы, что они не смогут осесть, пока не будут в процессе отстаивания собраны в более крупные группы. Движение хлопьев в этом случае совершается с равнодействующей скоростью v, имеющей вертикальное направление и равной v2 – v1.