Аналитическая модель процесса отстаивания на основе уравнения неразрывности потока оседающей полидисперсной взвеси (в порядке обсуждения)

Аннотация

В известных исследованиях по осаждению полидисперсной взвеси последняя идентифицируется со взвешенным (псевдоожиженным) слоем. Однако все используемые в настоящее время математические модели процессов отстаивания природных и сточных вод не учитывают это обстоятельство, а иногда ему противоречат. Модели процессов отстаивания в строгом понимании пока не разработаны, вместо них используются отдельные приемы, с помощью которых в производственных отстойниках осуществляется процесс отстаивания, реализованный в лабораторных цилиндрах. При таком моделировании значение основного параметра процесса осаждения (гидравлическая крупность, или скорость осаждения) всегда уменьшается с течением времени. В предложенной модели поток оседающей взвеси представлен как псевдоожиженный слой. При этом поток наделен свойствами сплошности и непрерывности значений его физических характеристик, а скорость такого потока остается величиной постоянной. При разработке модели выдвинуто предположение о том, что концентрация взвеси в потоке всегда остается средней по объему отстойника. С учетом уравнения неразрывности под скоростью осаждения взвеси предложено понимать такую скорость оседающей полидисперсной взвеси в выбранном сечении потока, которая соответствует массовому расходу взвеси через это сечение. На основании приведенных предпосылок составлено балансовое дифференциальное уравнение, описывающее процесс осаждения в отстойниках периодического действия, в том числе в лабораторных цилиндрах. Из решения дифференциального уравнения получены формулы для расчета эффекта осветления как для отстойников периодического действия, так и проточного типа в зависимости от времени. С целью проверки адекватности математической модели проведено сравнение результатов расчета эффекта осветления по полученным формулам с результатами экспериментов различных авторов и с решениями типовых проектов. Из анализа графиков сделан вывод о том, что значения эффекта осветления, рассчитанные теоретически, имеют хорошую сходимость с экспериментальными данными и с данными, приведенными в типовых проектах.

Ключевые слова

осветление , отстойник периодического действия , проточный отстойник , осаждение полидисперсной взвеси , концентрация неоседающих примесей , эффект осветления , аналитическая модель , уравнение неразрывности , балансовое дифференциальное уравнение