Ерітілген ауа қалдықтарын бөлу жүйесі қатты-сұйық заттар үшін неғұрлым ұсақ көпіршіктерді қалай тудырады?

Өнеркәсіптік су ағынын тазарту негізінен тығыздыққа негізделген физикалық бөлінуге сүйенеді, мұнда қазіргі заманғы ерітілген ауа қалқыту жүйесі салыстырмалы түрде жоғары тиімділік көрсетеді. Миллиондаған микрокөпіршіктерді өндіру арқылы ерітілген ауа қалқыту жүйесі төмен тығыздықты қатты заттарға, майға және майлы заттарға қалқыту қабілеті бар ауа қабықшаларын бекітеді, олардың бетке жылдам қалқып шығуына және одан кейін қалқып шыққандардың жиналуына әкеледі. Бұл механикалық процестің толық пайдаланылуы үшін зауыт инженерлері мен жүйе жобалаушылары газ-сұйық қанығуының физикасын, қысымның төмендеу динамикасын және өнеркәсіптік ерітілген ауа қалқыту жүйесі ішіндегі микрокөпіршіктердің түзілуін анықтайтын дәл айнымалыларды түсінуі қажет.

Механикалық турбуленттілікке сүйенетін дәстүрлі ұсақ ауа диффузорларынан айырмашылығы, жоғары өнімді еріген ауа қалдықтарын бөлу жүйесі термодинамикалық тепе-теңдік принциптері бойынша жұмыс істейді. Су атмосфералық ауамен жоғары қысымда қанықтырылады да, кейіннен арнайы форсункалар арқылы қалыпты қысымдағы қалдықтарды бөлу резервуарына шашыратылады. Бұл қысымның қатты төмендеуі газдың лезде кавитациялануын тудырады, нәтижесінде 20–100 микрометрлік өте ұсақ көпіршіктер пайда болады. Бұл микроскопиялық көпіршіктер бөлшек пен көпіршіктің соқтығысуының тиімділігінің негізі болып табылады және химиялық коагуляттардың әлсіз құрылымын бұзбай, тұрақты көтеруші күш қамтамасыз етеді.

Еріген ауа қалдықтарын бөлу жүйесіндегі газдың еру физикасы

Жоғары қысымдағы ауа қанығуының механикасы

Henri zaңy bойынша, ауаның сұйықта еруі осы газдың сұйық үстіндегі жеке қысымына тура пропорционал. Арнайы ерітілген ауа қалдық суларды тазарту жүйесі бұл заңды қолданады: қайта өңделетін ағын (жалпы тазартылған шығыс суларының 5–15%-ы) 4,5–7 бар қысымға дейін көтеріледі. Арнайы қысымды ыдыста (ауаны қанықтыру түтігінде) ауа мен қайта өңделетін су турбулентті жағдайларда араластырылады; бұл сұйық-газ араласу аймағын максималды ұлғайтады және ерітіндіні 90% немесе одан жоғары қанықтыру деңгейіне жылдам жеткізеді.

Dissolved air flotation жүйесіндегі қанығу көрсеткіштерін реттейтін бірнеше ішкі конфигурациялар бар. Кейбір жобалар жоғары беттік ауданы бар пластикті ортаға толтырылған толтырғыш қабатты бағандарды қолданады, ал басқалары жоғары қысымды көпсатылы қайта қалыптау сорғыларын немесе арнайы venturi инжекторларын қамтиды. Конфигурация қандай болса да, dissolved air flotation жүйесінің мақсаты — гидравликалық турбуленттілікке әкелетін үлкен еркін ауа қапшықтарын құрмай, сұйық фазаға максималды ауа массасын еріту.

Қайта өңдеу ағынының интеграциясы мен жүйенің өлшемі

Шикі, шартталмаған сорғы суға жоғары қысым түсіру орнына, оптималды еріген ауа-жүзгіштік жүйесі таза қайта өңдеу ағынын қысымға дейін көтереді. Бұл дизайн жоғары қысымды сорғылар мен қысымды босату клапандарын ірі тұрақты заттардан ішкі тұтылуын болдырмауға көмектеседі. Қысымды ағын кейінірек коагулянттар немесе флокулянттармен өңделген келетін сумен қайта бірігеді. Бұл стратегиялық қайта өңдеу орналасуы көлемдік жүктеме жылдамдығын тұрақты ұстай отырып, компактты еріген ауа-жүзгіштік жүйесінің аумағын азайтады.

Қысымды босату механизмдері және микрокөпіршік пайда болуы

Басқарылатын кавитация және форсунка динамикасы

Ерітілген газдың микроскопиялық физикалық көпіршіктерге айналуы ерітілген ауа қалдықтарын бөлу жүйесінің қысымды түсіру құрылғысы арқылы жүзеге асады. Қысымы жоғары сұйықтық дәл орнатылған қысымды түсіру клапандары арқылы немесе тесік түріндегі форсункалар арқылы өткенде, қысым шамамен лезде атмосфералық деңгейге дейін түседі. Бұл термодинамикалық түсу ерітілген азот пен оттегі молекулаларының сұйықтық матрицасындағы микроскопиялық нуклеация орындарында конденсациялануын талап ететін жергілікті асақанықтануға әкеледі.

Бұл түсіру форсункаларының конструкциясы ерітілген ауа қалдықтарын бөлу жүйесіндегі микрокөпіршіктердің сапасын анықтайды. Дәл жасалған штайнс болатын форсункалар көпіршіктердің бірігуін болдырмау үшін сұйықтықтың жылдамдығы мен энергияның шашырауын бақылайды. Егер жылдамдықтың түсуі өте қатал болса, көпіршіктер үлкен бос орындарға бірігеді де, қалдықтардың қабатын бұзады; егер жылдамдық тым баяу болса, ауа тіпті құбыр желісінің ішінде ерітіндіден алдын ала шығады, бұл ерітілген ауа қалдықтарын бөлу жүйесінің тиімділігін қатты төмендетеді.

Бөлшектердің соқтығысуы, бекітілуі және көтерілу жылдамдығы

Қалыптасқаннан кейін еріген ауа қалдықтарын бөлу жүйесімен тудырылған микрокөпіршіктер суға ерімеген қатты заттармен үш негізгі механизм бойынша әрекеттеседі: полимерлердің тудырған сезімтал агрегаттарды бұзбайтындай, 20–100 микрон көпіршіктердің стандартты химиялық флокулалардың физикалық өлшемдеріне сәйкес келуі арқасында — өсетін флокта тікелей ұстап алу, гидрофобты беттерге физикалық жабысу және күрделі шалшық матрицаларына сіңу.

Нәтижелі бөлшек-көпіршік кешені төмен тиімді тығыздыққа ие болады, ол Стокс заңы бойынша оның вертикаль көтерілу жылдамдығын жылдамдатады. Жақсы теңдестірілген еріген ауа қалдықтарын бөлу жүйесі 2–6 метр/сағат аралығында тұрақты қалдықтардың жүзу жылдамдығын қамтамасыз етеді, бұл судың бетінде тығыз, концентрленген шалшық жамылғысын тудырады. Бұл біркелкі қалдықтардың жүзу процесі тазартылған төменгі ағынды ағызылуға немесе үшінші деңгейлі сүзгілеуге дайын қылады.

Оңтайлы көпіршік берілуі үшін пайдаланылатын басқару параметрлері

Ауа мен қатты заттардың (A/S) қатынасын оптималдау

Кез келген ерітілген ауа қабатын бөлу жүйесі үшін негізгі жобалау көрсеткіші — ерітілген ауаның массасының келетін суға енген ілгерілетін қатты заттардың массасына қатынасы ретінде көрсетілетін Ауа мен қатты заттардың (A/S) қатынасы. Типтік мақсатты A/S қатынастары ластану сипаттамаларына байланысты 0,005-тен 0,060-қа дейін ауытқиды. Ерітілген ауа қабатын бөлу жүйесін минималды шектен төмен жұмыс істету толық емес қабаттануға және ауыр қатты заттардың таза шығыс ағынына шығуына әкеледі, ал артық ауа электр энергиясын ысырап етеді және беттік шалшықтың тұрақтылығын бұзуы мүмкін.

Автоматтандырылған ерітілген ауа қабатын бөлу жүйесін қолданатын кәсіпорындар турбиділік пен ағыс өлшемдерін үздіксіз бақылау негізінде қанықтыру қысымын және қайта циркуляциялау насосының жұмыс жылдамдығын реттейді. Осы кіріс параметрлерін реттеу келетін суға енген қатты заттардың концентрациясы өзгерген кезде көпіршіктердің тұрақты таралуын қамтамасыз етеді және кәсіпорынды гидравликалық немесе биологиялық кенеттік жүктемелерден қорғайды.

Температураның, беттік активті заттардың және судың химиялық құрамының әсері

Су химиясы тікелей ерітілген ауа қалдықтарын бөлу жүйесінің қалдықтарын бөлу камерасындағы микрокөпіршіктердің әрекетіне әсер етеді. Суық су жылы судан гөрі көбірек ерітілген ауа ұстайды, бірақ оның тұтқырлығы жоғары болғандықтан, микрокөпіршіктердің көтерілу жылдамдығы сәл төмендейді. Керісінше, судың температурасы көтерілгенде газ ерігіштігі төмендейді, сондықтан ерітілген ауа қалдықтарын бөлу жүйесінің қанықтыру циклында тең көлемдегі көпіршіктерді алу үшін жоғары жұмыс қысымы қажет.

Сондай-ақ, өнеркәсіптік беттік белсенді заттар мен органикалық жуғыш заттар шекаралық керілуін төмендетеді, бұл көпіршік диаметрі мен олардың бекіту тұрақтылығын өзгертеді. Тәжірибелі ерітілген ауа қалдықтарын бөлу жүйесінің маманы коагулянт дозасын, полимер таңдауын және гидравликалық ұстау уақытын химиялық беттік белсенді заттарға қосымша реттеу үшін өзгертеді, сондықтан микрокөпіршіктер бөлу резервуары бойынша тұрақты және тиімді болып қалады.

Жиі қойылатын сұрақтар

Ерітілген ауа қалдықтарын бөлу жүйесі қаншалықты кішкентай көпіршіктер өндіреді?

Дәлмеңгерленген ауаны ерітетін жүзудің жоғарғы деңгейдегі жүйесі 20–100 микрометр диаметріндегі микробұрқақтарды өндіреді. Бұл бұрқақтар стандартты таратылған ауа аэрациялық жүйелерімен өндірілетін 1–3 миллиметрлік бұрқақтарға қарағанда едәуір кіші болады. Олардың кішірек диаметрі беттік аудан/көлем қатынасын экспоненциалды түрде арттырады, сондықтан жеңіл ілінген бөлшектер мен еркін майға жоғары сапалы жанасу және бекіту қабілеті қамтамасыз етіледі.

Ерітілген ауа жүзудің жүйесінде бұрқақ өлшемін қандай факторлар әсер етеді?

Ерітілген ауа жүзудің жүйесіндегі бұрқақ өлшемінің таралуы шығару клапаны арқылы қысым айырымына, қанықтыру тиімділігіне, температураға және форсунка геометриясына байланысты. Жоғары қысым айырымы әдетте бұрқақтардың жіңішкеруіне әкеледі, бірақ энергия қыртысуға әкелетін бірігу құбылысынсыз жұмсалуы керек. Тұздылық, рН және беттік белсенді заттар (сурфактанттар) сияқты химиялық факторлар да беттік керілу мен бұрқақтардың тұрақтылығына әсер етеді.

Köpіртіс көлемі ыдыраған ауа-қалдық бөлу жүйесінің жұмыс істеу сапасы үшін неге маңызды?

Микрокөпіртістердің көлемі ыдыраған ауа-қалдық бөлу жүйесіндегі гидравликалық қалдық бөлу тиімділігі мен судың тазалығы көрсеткіштерімен тікелей байланысты. Кішкентай көпіртістер химиялық қалдықтардың әлсіз топтарын бұзбайтын, жұмсақ және тұрақты көтеруші күштерді туғызады. Сонымен қатар, жіңішке көпіртістер бетке бірқалыпты жылдамдықпен көтеріледі, ол бетте бірқалыпты қалдық қабатының пайда болуына мүмкіндік береді және қатты бөлшектерді таза су шығысына қайтарып жіберетін гидродинамикалық турбуленттілікті болдырмауға көмектеседі.