Процессы осаждения флоккулированных водно-иловых суспензий во вторичных отстойниках Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Литература.

1. Баловнев В.И. Дорожно-строительные машины с рабочими органами интенсифицирующего действия. - М.: Машиностроение, 1981, 223 с.

2. Захарчук Б.З., Телушкин В.Д., Шлойдо Г.А. и др. Бульдозеры и рыхлители.- М.: Машиностроение, 1987.- 240 с., ил.

3. Богатырёв А.П. Исследование влияния энергонасыщенности на тяговую динамику и производительность трактора-бульдозера.- Автореф. дис...канд. техн. наук.- Челябинск: ЧИМЭСХ, 1975.

4. Кавьяров И.С., Позин Б.М., Саматов Ю.П. Зависимость производительности промышленных тракторных агрегатов от удельных параметров трактора // Тракторы и сельскохозяйственные машины.- 1966, № 10, с. 9-10.

5. Бердов Е.И., Щепетов Е.Г. Повышение эффективности использования тракторов двойного назначения. Монография.- Челябинск: ООО «Издательство РЕКПОЛ», 2008.- 170 с., ил.

6. Бердов Е.И. Повышение эффективности использования гусеничного сельскохозяйственного трактора путем выбора рационального положения центра давления при агрегатировании бульдозерным оборудованием.- Дис. ... канд. техн. наук.- Челябинск: ЧГАУ, 2000.

7. Позин Б.М. Вопросы методологии в теории тяговой характеристики трактора.- Челябинск: РИО ЧГАУ, 2006.- 123 с.

8. Вязовский А.Е., Гинзбург Ю.В., Яснов А.Я. Об объёме призмы волочения бульдозерного агрегата.- М.: Тр. НАТИ, 1977, вып. 252, 47 с.

CHOICE OF GENERALIZED CRITERION OF EFFICIENCY OF BULLDOZER UNITS AT CYCLICAL WORK

E.I. Berdov

Summary. In the article are analyzed different criterions of judgments of efficiency working bulldozer units on the factor of productivity, is given evaluation of their adequacy to the real process and is offered new generalized criterion evaluations of efficiency of bulldozer units at cyclical work, allowing in addition take an influence of technology of execution process.

Key words: bulldozer aggregate, productivity, productivity measure.

УДК 628.543

ПРОЦЕССЫ ОСАЖДЕНИЯ ФЛОККУЛИРОВАННЫХ ВОДНОИЛОВЫХ СУСПЕНЗИЙ ВО ВТОРИЧНЫХ ОТСТОЙНИКАХ

В.И. БАЖЕНОВ, доктор технических наук, доцент А.Д. КОРЕНЬКОВ, аспирант Московская государственная академия коммунального хозяйства и строительства E-mail: arkdenisov76@yandex.ru

Резюме. Показано, что эволюция концентрации частиц определяется осаждением, которое дополнительно к изменению концентрации флоккул активного ила в слоях отстойника, также влияет на распределение размеров частиц. Представлены аналитические выражения, характеризующие концентрацию и среднюю скорость осаждения суспензии как функции распределения размеров частиц, а также взаимосвязи между распределением размеров частиц.

Ключевые слова: флоккулированные суспензии, процесс осаждения, вторичный отстойник, моделирование, концентрация флоккул, распределение размеров флоккул, плотность, активно-иловый процесс, активный ил.

Важное значение в процессах биологической очистки сточных вод имеет их осветление во вторичных отстойниках для отделения биомассы активного ила от очищенной воды по окончании биохимического окисления загрязнений в аэротенке. Флоккулы объединяют агрегаты бактериальных клеток, а также продукты их жизнедеятельности,

органические и минеральные вещества, находящиеся в коллоидном и мелкодисперсном состояниях [2].

Моделирование скорости осаждения флоккул активного ила во вторичных отстойниках представляет собой один из ключевых процессов при создании интегрированной модели осаждения (уплотнения) [1, 3].

Цель наших исследований - разработка математической модели осаждения флоккул активного ила во вторичных отстойниках.

Условия, материалы и методы. Экспериментальные исследования проводили на полномасштабных очистных сооружениях, пилотных установках и лабораторных осадительных колонках с целью получения материала для сравнения опытных данных с результатами расчетов с помощью математической модели.

Пилотная установка состояла из трех последовательных аэрируемых секций, заканчивающихся вторичным отстойником глубиной 1,6 м. Скорость восходящего потока в отстойнике равна 24,3 м/сут. При исследованиях осуществляли постоянную рециркуляцию активного ила из отстойника в реакторы.

Результаты и обсуждение. Анализ показал, что концентрация флоккул активного ила диаметром ф в секциях вторичного отстойника, получающего жидкую смесь от активно-иловой установки, определяется как:

Х(ф)=Щф)рс(ф)Ур(ф), (1)

где Х(ф) - концентрация частиц диаметром ф, мг/л; __ Достижения науки и техники АПК, №09-2010

N(ф) - количество флоккулированных частиц диаметром ф, ед./л; V (ф) - объем флоккулированной частицы диаметром ф, мм3; ра - плотность сухих флоккулированных частиц диаметром ф, г/мл.

Объем флоккулы активного ила эквивалентного диаметра ф определяется как:

У(ф)=ж ф3/6, (2)

Соответственно, концентрация флоккул диаметра ф может быть записана как:

Х(ф)=^ф^ф)я ф3/6, (3)

Если диаметр ф имеет логарифмическое распространение, то:

1

f (ф) =

ZФ^^2П

exp

І f ln ф - Я

z

(4)

где X - среднее значение логарифма диаметра частицы; | - среднеквадратичное отклонение логарифма диаметра флоккулы активного ила.

N (ф) =

No

exp

І і ln ф-Я

z

(5)

Концентрация флоккул определяется выражением:

Хф=NoW)f

exp

І [ ln ф - Я

' 2 І z

(6)

Если обозначить концентрацию твердых взвешенных веществ в интересующем слое через Х, то количество суспендированных флоккул на выходе из отстойника будет равно:

X = N

n

j (п + ф )

ZфV2П

exp

І [ ln ф - Я

' 2І

(7)

. (8)

Поток осадка на выходе определенного слоя отстойника будет равен:

j+І

q = j-

■ X (

(9)

Заменяя величины v, ф и Х(ф) из приведенных зависимостей, получим (10):

q=No ПI(п+фв)-(а+ехр

І / ln^-Я '21

или (12)

N о П ] ( + тфе]{а +

exp

ln^-Я

г

N

П ] (п + ф

exp

ln^-Я

Г

Решение этого уравнения дает:

е(4-Є)Я+(4-Є)2^2/2

П.еЗЯ+9^/2 + і

.,(3-Є)Я+3(3-Є)2^2/2

(13)

Коэффициенты а и в - параметры «скорость-диаметр» осаждения (а и в - 0,35 мм/с и 1,77 1/с соответственно), а п и ф - параметры «пористости-диаметра» флоккуляционной модели. Уравнение (13) показывает, что - функция среднего значения логарифма диаметра флоккулы X как и среднеквадратичного отклонения логарифма диаметра частицы | (см. рисунок).

Средняя скорость осаждения флоккулированных частиц представляется как:

v = q

Vs X (11)

Рисунок. Средняя скорость осаждения V, в зависимости от распределения размеров флоккул активного ила при разных значениях отклонения 1д диаметра: ♦ - 0; ▲ - 0,5; • - 1; ■ - 1,5.

Выводы. Таким образом, изменение в распределении размеров флоккул, которое приводит к увеличению X и |, вызовет повышение X и соответствующий рост у5.

При нормальных условиях работы вторичного отстойника средняя скорость стесненного осаждения флоккулирующей суспензии коррелирует с концентрацией суспендированных твердых частиц.

Результаты проведенных модельно-экспериментальных исследований показали, что средняя скорость осаждения флоккул активного ила зависит от концентраций суспендированных твердых частиц, которая, в свою очередь, изменяет распределение размеров флоккул.

Литература.

1. Gernaey K., Vanrolleghem P.A., Lessard P. Modelling og a reactive primary clarifier. Water Science and Technology. 2001, v. 43, n. 7, p. 73-81.

2. Rombardo F., Allen A., Bashaw W., Shelhamer M. Measuring activated sludge settling characteristics to optimize final clarifier desing. Proceeding of the 78th Annual Technical Exhibition and Conference, Washington, 2005.

3. De Clarq J. Nopers I., Defranq J., Vanrolleghem P.A. Extending and calibrating a meсhanistic hindered and compression settling model for activated sludge using in-depth batch experiments. Water Research. 2008, 42, p. 781-791.

2

0

V

2

0

2

2

2

s

PROCESSES OF FLOCCULATED WATER-SLUDGE SUSPENSIONS PRECIPITATION IN SECONDARY SETTLING TANKS

V.I. Bazhenov, A.D. Koren’kov

Summary. It is shown that evolution of particle concentration is determined by precipitation, which also affects the particle size distribution in addition to the change of activated sludge floccules concentration in the layers of settling tank. The article presents the analytical expressions characterizing the concentration and average rate of suspension precipitation as functions of particle size distribution and also the correlations between particle size distributions.

Key words: flocculated suspensions, precipitation process, secondary settling tank, modelling, floccule concentration, floccule size distribution, density, actively-sludge process, activated sludge.

Достижения науки и техники АПК, №09-2010 ____________________________________________________ 77