оди по товщині шару фільтруючого завантаження і в часі (рис. 12.3, де показані криві зміни концентрації суспензії у воді по висоті завантаження). Кожна крива відноситься до певного моменту часу. Крива 1 характерна для початкового періоду процесу після того, як перші порції фільтрованої води пройдуть через шар завантаження, а крива 4 - граничному насиченню завантаження осадом. Крива 1 показує, як змінюється концентрація суспензії у воді по висоті завантаження товщиною х а тільки під дією сил прилипання.
За міру накопичення осаду у завантаженні явище відриву раніше прилипли частинок починає проявлятися все більш помітно. Характер кривих змінюється (рис. 12.3, криві 2, 3, 4). Вони показують, що роль шарів завантаження, розташованих поблизу від поверхні, в осветвленіі води зменшується. Після тривалої роботи фільтра насичення цих шарів осадом стає граничним і вони перестають освітлювати воду. На графіку (рис. 12.3, крива 4) відзначена товщина ділянки завантаження * нас, яка знаходиться в стані граничної насичення до цього часу роботи апарату. У міру насичення верхніх шарів завантаження зростає роль нижче розташованих, а товщина завантаження, необхідна для вилучення з води суспензії, збільшується. Потім настає такий момент, коли вся товщина завантаження недостатня для забезпечення необхідного ступеня освітлення води і концентрація суспензії на виході з завантаження починає зростати (рис. 12.3, крива 4). Час, протягом якого завантаження здатна освітлювати воду до необхідного ступеня, називається часом захисної дії завантаження. До Досягнення цього часу на виході з завантаження отримують воду належної якості. Після закінчення часу захисного Дії якість фільтрату починає швидко погіршуватися (рис. 12.4).
В
Рис. 12.3. Кінетика освітлення води фільтруванням через зернисту завантаження
Однією з основних завдань вивчення закономірностей процесу освітлення води фільтруванням є знаходження часу захисної дії завантаження. Виділимо в моделі фільтра елементарний шар завантаження товщиною О”х на відстані х від її поверхні (рис. 12.5). До верхнього перетину шару площею дорівнює одиниці, підходить вода з масовою концентрацією часток З 1 а через нижнє перетин вона виходить із шару з концентрацією З 2 . Зменшення концентрації частинок в елементарному шарі становить
В В
Рис. 12.4. Кінетику освітлення води в часі
Похідна ДС/дх є градієнт концентрації, тобто зміна її на одиницю товщини шару. Градієнт концентрації виражений приватної похідної, так як концентрація частинок в кожному перетині залежить від двох змінних: х - відстані від поверхні шару н t - тривалості фільтрування. Знак мінус у рівнянні (12.1) вказує на зменшення концентрації із збільшенням відстані х від поверхні шару. Ефект освітлення води розглядаємо як результат двох протилежних явищ - вилучення часток з води внаслідок їх прилипання до зерен завантаження і відриву раніше прилипл...
