Расчет сооружений флотации с выделением воздуха из раствора

Основным параметром, определяющим эффективность флотации, является размер пузырьков воздуха: минимальный размер пузырьков воздуха можно приближенно оценить, основываясь на законе Генри, который можно представить следующей формулой:

, (29)

гдеР_п - карциальное давление воздуха;

к - константа Генри, зависящая от свойств газа и его температуры;

С - концентрация растворённого воздуха вокруг пузырька.

При этом давление в пузырьке

, (30)

гдеР_ср - давление в среде, окружающей пузырёк;

- поверхностное натяжение на границе "газ-жидкость";

R_min - радиус пузырька.

При этом Р_ср характеризуется некоторой величиной кС_1. Тогда с учетом уравнений (29) и (30) получим

, (31)

где (С-С₁) - определяет величину пересыщения раствора.

Если предположить, что вода предварительно насыщена воздухом, то уравнение (31) можно представить в следующем виде:

,

где(Р-Р₁) - перепад давления.

Из приведенных выше выражений видно, что для образования мелких пузырьков необходимо либо понизить поверхностное натяжение на границе "вода-воздух", либо увеличить перепад давления или величину пересыщения раствора.

Количество воздуха, которое должно выделиться из раствора для обеспечения заданного эффекта флотации можно определить экспериментально. При этом задаётся либо величина разрежения (при вакуумной флотации), либо давление насыщения (напорная флотация).

Количество воздуха в случае напорной флотации можно подсчитать по формуле

,

гдев - концентрация воздуха, соответствующая полному насыщению при данной температуре и атмосферном давлении, мг/л;

в_а - растворимость азота в воде при данной температуре и атмосферном давлении, мг/л;

к_т - константа скорости растворения воздуха в воде, 1/мин.

,

где К₂₀ - константа скорости растворения воздуха при температуре 20⁰С; К₂₀=0,35;

в₂₀ - растворимость воздуха в воде при температуре 20⁰С;

в_т - растворимость воздуха в воде при данной температуре;

t - продолжительность насыщения жидкости воздухом, мин.

Так как растворимость газа в воде зависит от температуры, которая в сточных водах не регулируется, и продолжительности насыщения, то определять требуемый перепад давления следует при определённой продолжительности насыщения. В дальнейшем при подборе насосов и оборудования давление и продолжительность насыщения можно скорректировать в соответствии с формулами

,

.