В области Reч  0,25 всплывание частиц происходит по зависимости Стокса:

. (3.20)

Движение частицы легкой фазы вверх вызывает в сточной воде вторичные потоки, тормозящие подъем. Скорость подъема с учетом торможения равна

, (3.21)

где _л - коэффициент динамической вязкости более легкой всплывающей жидкости.

На процесс разделения оказывает влияние турбулентность, коагуляция и гидродинамическое комплексообразование. При вводе сточной воды в ловушки может произойти измельчение легкой жидкости при ударе струи о поверхность, что сопровождается изменением давления. Начальный размер частиц поддерживается капиллярным давлением ( - коэффициент поверхностного натяжения). При ударе струи возникает результирующее давление Р₁. Если , то происходит измельчение капель.

Отношение числа отстоявшихся частиц легкой жидкости определенного размера к общему числу частиц этой жидкости называют эффектом отстаивания.

Расчет отстойников. Отстаивание сточных вод проводят в аппаратах, называемых отстойниками или сгустителями. Различают горизонтальные, радиальные, вертикальные, трубчатые, пластинчатые отстойники с наклонными перегородками.

Горизонтальные отстойники (рис. 3.5) представляют собой прямоугольные резервуары, имеющие два или более одновременно работающих отделения. Вода движется с одного конца отстойника к другому.

Глубина отстойника равна 1,5…4 м, длина 12…48 м, ширина коридора 3…6 м. Горизонтальные отстойники применяют при расходе сточной воды свыше 15000 м³/сут. Эффективность отстаивания достигает 60%.

Отстойники проектируются в расчете на осаждение самых мелких частиц, находящихся в сточной воде. Поэтому время пребывания обрабатываемой сточной воды в аппарате должно быть больше времени осаждения мелких частиц или в пределе равного времени, необходимому для стесненного осаждения частицы наименьшего размера на дно аппарата с заданной высоты.

Рис. 3.5. Схема отстойника.

Производительность отстойника по осветленной воде (м³/с) выражается уравнением

; (3.22)

где – скорость потока сточной воды вдоль аппарата, м/с; В - ширина отстойника, м; Н - высота слоя осветленной воды, м.

Время прохождения  (сек) сточной воды отстойника составит

, (3.23)

где L - длина отстойника, м.

За это же время частицы, осаждающиеся со скоростью w_ос (м/с), должны пройти наибольший путь Н. Следовательно, время отстаивания определится из уравнения:

. (3.24)

Следовательно

, (3.25)

откуда производительность отстойника по осветленной воде составит:

, (3.26)

где - поверхность отстойника в плане, м².

Необходимую поверхность осаждения находим с учетом скорости стесненного осаждения W_ст из выражения

(3.27)

или с учетом массового расхода осветленной воды G_осв (к/с) и ее плотности _осв (кг/м³)

. (3.28)

С учетом уравнения материального баланса можно получить окончательное уравнение площади осаждения отстойника:

. (3.29)

При расчете отстойника было принято допущение об отсутствии застойных зон и вихреобразования жидкости, вызванного неравномерностью осаждения частиц, что уменьшает скорость отстаивания. Поэтому в инженерных расчетах расчетно-теоретическое значение поверхности отстойника увеличивают на 30…35%.