Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Rozdzielanie zawiesin ciał stałych w cieczach na drodze filtracji z kompresją tworzonego osadu II. Wyznaczanie parametrów filtracyjnych zawiesin oraz doświadczalna weryfikacja modelu

Kocurek J., Palica M.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2003

|

Tom 5

87-122

PL

Poprawne przeprowadzenie komputerowej symulacji procesu rozdziału zawiesiny na drodze filtracji i kompresji osadu przy użyciu opisanego w części pierwszej modelu wymaga znajomości jej właściwości fizykochemicznych i parametrów filtracyjnych oraz doboru odpowiednich wartości. Zaproponowany w niniejszym opracowaniu sposób badań i obliczeń filtracji i kompresji osadów pozwala przewidzieć końcową wilgotność placka. Ponieważ oparty jest na podstawowych zależnościach dotyczących przepływu przez złoże porowate, interpretacja przebiegu procesu odwadniania zawiesin jest poprawna z fizykalnego punktu widzenia,. Podstawą do uzyskania poprawnych wyników są testy filtracji ciśnieniowej i kompresji prowadzone na stanowisku laboratoryjnym, np. takim, jak zaprezentowane w tej pracy. Charakteryzują się one dużą prostotą, niezawodnością, niskimi kosztami i wymagają niewielkiej ilości zawiesin. Bazą obliczeń jest sposób zaproponowany przez Sorensena i wsp. [2], rozwinięty w [3,9] i przedstawiony w skrócie w pierwszej części niniejszego opracowania. Najważniejszą jego zaletą jest to, że pozwala on traktować łącznie proces filtracji i następującej po nim kompresji osadu. Oprócz tego umożliwia on znalezienie momentu zakończenia filtracji i precyzyjną ocenę dodatkowego odwodnienia w strefie kompresji.

EN

The method of investigations and calculations of filtration and compression of sediments, which allows to predict final moisture content of the filter cake. Since it is based on the basic relationships (dependences) concerning the flow through the porous bed, the interpretation of the process of suspensions dewatering is correct from the physical point of view. The basis for obtainment of correct results are tests of pressure filtration and compression guided on laboratory experimental stand, for example as the one presented in this paper. The tests guided on this stand are characterized with large simplicity, reliability, low costs and they require small amounts of suspensions. The tests described in this paper were guided on a experimental stand equipped with test pressure filter [7,8]. Apart from the pressure filter the experimental stand is equipped with weighted lever by weights, producing through the system of the stress transfer pressure the test device. The system is measured by linear displacement transducer, measuring the change of placement of the piston in the filter as well as the pressure sensor, measuring overpressure inside the filter in relation to the ambient pressure. Both sensors pass on the signals to the computer, which processes them into sets of suitable data. The diagram of experimental stand is shown in Fig. 2.1. The basis of calculations is method proposed by Sorensena and co-workers [2], developed in [3,9] and introduced in short in first part of this study. The most important advantage of this method is, that it allows to treat adjunctly process of filtration and the following after it compression of the sediments. Moreover it makes possible to find moment of filtration end and to estimate precisely additional dewatering in the compression zone. Presented model was verified using three differing suspensions differing considerably by physicochemical properties [9]. Two suspensions: of non-oxidized gypsum and oxidized with pause during absorption [10], coming from the installation of desulphurization of the flue gas using the lime method. The third suspension comes from the installation of soda production in Inowrocław Chemical Works. Sediments created by those suspensions were characterized by compliance to pressure: from small (like the case of the oxidized gypsum from the desulphurization) - up to very big, for suspension from production of soda.

2

Rozdzielanie zawiesin ciał stałych w cieczach na drodze filtracji z kompresją tworzonego osadu. I. Teoretyczny opis filtracji z równoczesną kompresją osadu.

Kocurek J., Palica M.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2002

|

Tom 4

133-165

PL

Rozdział zawiesin ciał stałych w cieczach ma duże znaczenie praktyczne. Proces ten występuje w wielu gałęziach przemysłu, a w szczególności w technologiach oczyszczania ścieków komunalnych i przemysłowych oraz wielu innych dziedzinach działalności człowieka. Oddzielenie od cieczy zanieczyszczeń stałych, często silnie toksycznych, ma ogromne znaczenie w szeroko rozumianej gospodarce wodno ściekowej i w ochronie środowiska, łatwiej, bowiem składować odzyskane w procesie filtracji w formie placka filtracyjnego odpowiednio zabezpieczone ciało stałe na składowiskach i równocześnie zawracać do obiegów technologicznych ciecz klarowną (filtrat), niż zawiesiny lub osad o wysokiej wilgotności. Proces filtracji nie jest tani i dlatego tak ważny jest możliwie poprawny jego opis umożliwiający wybór odpowiedniego urządzenia filtracyjnego i możliwość sterowania procesem poprzez stosowny dobór wartości parametrów procesowych. Przez zawiesinę rozumie się potocznie mieszaninę ciała stałego i cieczy. W zależności od wzajemnego stosunku ilościowego tych składników może ona mieć charakter zawiesiny swobodnej, gdy drobiny ciała stałego nie stykają się ze sobą, lub szlamu, gdy cząstki nie są zawieszone swobodnie i znajdują się ze sobą w kontakcie. Swobodne zawiesiny występują najczęściej i ich rozdział na drodze filtracji jest efektywny i dość szeroko opisany [1,2,3,4], natomiast gęste szlamy można mechanicznie osuszać praktycznie tylko na drodze kompresji, którą przeprowadza się np. na prasach filtracyjnych. Zarówno w przypadku filtracji jak i kompresji występuje rozdział na przegrodzie przepuszczalnej tylko dla fazy ciekłej. Siłą napędową procesu jest tutaj różnica ciśnień po obydwu stronach przegrody. W praktyce przemysłowej filtracja i kompresja mogą zachodzić bezpośrednio jako procesy następcze (na prasach filtracyjnych). Jeżeli na tego typu urządzeniach rozdzielana jest zawiesina swobodna, to na skutek jej pompowania na przegrodę w pierwszym etapie następuje filtracja i stopniowo tworzy się placek. Gdy wypełni on całą dostępną mu przestrzeń, dalsza filtracja nie jest możliwa i głębsze jego osuszenie wymaga kompresji powstałego osadu. Dokonuje się jej przy pomocy specjalnych nieprzepuszczalnych, elastycznych przepon umieszczonych wewnątrz ramy w płaszczyźnie równoległej do powierzchni filtracji [3]. Po zakończeniu filtracji przestrzeń ograniczoną przeponą wypełnia się sprężonym powietrzem i następuje dodatkowe osuszenie placka przez mechaniczne wyciśnięcie resztek cieczy z osadu.

EN

Different descriptions of cake filtration of solid-liquid suspensions and cake compression are presented in the paper. The mathematical model of mentioned processes based on fundamental equations of flow through porous bed and accompanying mass and forces balances is discussed in details. The model is valid for both processes, which is especially important because they may appear simultaneously during separation. The final set of differential equations has been changed to the form possible to solve using numerical methods. Mathematical modelling of the suspension separation process in the test pressure filter consists in finding the value of void ratio e (or porosity ) and superficial liquid flow due to solid phase in cake u as a function of linear dimension W and time T. These dependencies may be determined using equations (3.6), (3.7), (3.10-3.12), (3.16). Due to their nonlinearity, confounding of variables as well as the fact, that in the case of filtration we deal with moving limit of a calculation range, analytical solution of such system is not possible. It is necessary in such case to use suitable mathematical procedures. Modelling on earlier works [35], method of finite differences was used, in which differential variables increases d were replaced with finite increases . Simple method of finite differences, when determining superficial liquid flow due to solid phase in cake u, was completed here using in the calculation scheme integrated equation (3.10). This significantly improves accuracy of calculations, especially in the case, when specific filter cake resistance changes strongly in function of linear dimension. Presented mathematical model of suspension separation process and its numerical solution allow to carry out a simulation of cake filtration with accompanying cake compression. In the second part of this paper a method of determining parameters needed for carrying out the simulation and experimental verification of the model is presented.

3

Numeryczna symulacja rozdziału zawiesin ciał stałych w cieczach na drodze filtracji i kompresji osadu

Kocurek J., Palica M.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2000

|

Nr 6

19-24

PL

W artykule przedstawiono metodę numerycznego modelowania przebiegu procesu polegającego na następujących po sobie etapach filtracji i kompresji osadu pofiltracyjnego. Zaprezentowano układ równań opisujących zjawisko rozdziału faz oraz sposób uzyskiwania wartości poszczególnych parametrów charakteryzujących zawiesinę pozwalających na przeprowadzenie symulacji z wykorzystaniem komputerów. Wyniki modelowania zweryfikowano dla przykładowej zawiesiny gipsu niedotlenionego z odsiarczania gazów spalinowych. Słowa kluczowe: modelowanie numeryczne, filtracja, rozdział faz, kompresja placka.

EN

A method of numerical modelling of the filtration and cake expression processes has been shown. A system of equations describing the phase separation phenomenon and the method of acquiring of characteristic suspension parameters has been presented. These parameters enable one to carry out a proper computer simulation. Results of modelling have been verified using exemplary, so—called non-oxidated gypsum suspension obtained from flue gases in the desulphurization process line.