Расширение возможностей флотационного способа имеет большое значение для практики очистки сточных вод. В этой связи в течение ряда лет нами проводились исследования по использованию для интенсификации флотационной очистки как струйных аэраторов [1–6] так и эжекторов [7–9].
Теоретическими и аналитическими исследованиями аэрации воды струями установлено, что их эжектирующая способность зависит от скорости струй, угла падения, формы и длины струй, диаметра сопел (насадок), поверхностного натяжения и др. факторов. При этом также установлено, что эжекционный захват воздуха происходит из-за интенсивной турбулизации поверхности жидкости, причем эжекция возрастает с повышением скорости и турбулентности струи. На расход увлекаемого струей воздуха оказывает влияние диаметр и геометрия сопел. Установлено также, что существует оптимальное расстояние от сопла до поверхности аэрируемой жидкости, при котором наблюдается максимум величины эжекции.
Особое значение имеет величина угла падения струи. Например, вертикально падающая струя круглого сечения обладает невысокой эжектирующей способностью. Коэффициент эжекции К (К — отношение расхода эжектируемого воздуха к расходу жидкости струи) при скорости падения струй в пределах 10–20 м/с составляет примерно 1–2.
При подаче струи под острым углом к поверхности жидкости ее эжектирующая способность возрастает. При этом на входе наклонной струи в жидкость образуется кратер с сильной турбулизацией поверхности аэрируемой жидкости (рис. 1). При этом максимальная глубина аэрации:
Ноα = Но sinα (1)
где Но — глубина кратера от вертикально падающей струи;
Ноα — глубина кратера от наклонно падающей под углом α струи.
Наибольшее значение эжектирующей способности струй наблюдается при уг лах падения в интервале 30–60°. При этом глубина аэрирования жидкости струями, падающими со скоростью 10…15 м/с, как правило, не превышает 0,5…0,6 м.
В промышленных флотационных аппаратах следует использовать аэрирование наклонными жидкостными струями, падающими со скоростями более 10…15 м/с. При этом количество эжектируемого газа (воздуха) Qg наклонными круглыми струями с указанными скоростями, диаметром насадки dn в пределах от 2 до 8 мм и длиной полета струи от 60 до 500 мм можно оценить по следующей формуле: