3.6. Центрифуги

Центрифуги в природоохранной технологии используют для первичного удаления осадков из сточных вод и для обезвоживания осадков, полученных в результате первичного отстаивания. Различают отстойные (осадительные) центрифуги и фильтрующие. Помимо деления на отстойные и фильтрующие, центрифуги классифицируют по организации процесса (непрерывные и периодического действия); по расположению вала (вертикальные, горизонтальные, наклонные); по способу выгрузки осадка (с ручной, шнековой, гравитационной, центробежной и т. д.)

На рис. 3.16 представлена схема горизонтальной отстойной центрифуги непрерывного действия со шнековой выгрузкой осадка.

рис. 3.16. Схема отстойной центрифуги непрерывного действия с горизонтальным валом и шнековой выгрузкой осадка:

фугат - осветленная жидкость, остальное пояснения в тексте.

Конический отстойный барабан 1 центрифуги вращается на полом внешнем валу 3. Внутренний барабан 2 со шнековыми лопастями 4 вращается на полом внутреннем валу 5 с меньшей частотой, чем частота вращения отстойного барабана 1. Суспензия входит по трубе во внутренний барабан 2 и через окна внутреннего барабана 7 выбрасывается в отстойный барабан 1, где происходит ее разделение. Осветленная жидкость перетекает в кожух (корпус) 6 и удаляется из него через патрубок.

Осадок перемещается в барабане справа налево с помощью шнека и благодаря различию частот вращения шнека и барабана выбрасывается в кожух 6 и удаляется через другой патрубок.

Достоинства подобных центрифуг: непрерывность действия, высокая производительность и возможность обработки суспензий с большой концентрацией дисперсных частиц. Недостатки: высокое содержание жидкости в осадке и твердой фазы в осветленной жидкости, повышенный расход электроэнергии.

В фильтрующих центрифугах центробежное фильтрование достигается вращением суспензии в перфорированном барабане, обтянутом сеткой или фильтровальной тканью. Осадок остается на стенках барабана. Его удаляют вручную или ножевым съемом. Такое фильтрование наиболее эффективно, когда надо получить продукт с наименьшей влажностью и требуется промывание. Схема простейшей фильтрующей центрифуги периодического действия представлена на рис. 3.17.

рис. 3.17. Фильтрующая центрифуга периодического действия

Основная часть центрифуги – перфорированный барабан 2, насаженный на вращающийся вал 1. На барабан крепят фильтровальную ткань 4; как правило, между барабаном и тканью помещают опорную сетку. Суспензию загружают в барабан сверху, после чего барабан приводят во вращение. Фильтрат (фугат, осветленная жидкость) под действием центробежной силы проходит через осадок, фильтровальную перегородку и перфорацию (отверстия барабана) и попадает в кожух (корпус) 3, откуда выводится. По окончании фильтрования осадок выгружают в ручную.

Пример схемы очистки воды с использованием центрифуги иллюстрирует рис. 3.18.

рис. 3.18. Схема установки удаления осадка из сточной

воды на центрифуге:

1 – решетка; 2 – гидроциклон; 3 – промежуточный отстойник;

4,7 – емкости сбора осветленной воды; 5 – насос;

6 – центрифуга.

Решетка 1 представляет собой вертикальные соединенные прутья и служит для отделения от жидкой фазы крупных предметов и крупных взвешенных частиц. Из гидроциклона осветленная жидкая среда поступает на отстаивание в аппарат 3 и затем, через некоторое время поступает на дальнейшее разделение фильтрующую центрифугу 6.

Эффективность разделения оценивают по отношению центробежной силы, действующей на частицу к силе тяжести этой частицы. После некоторых преобразований получают формулу:

(3.1)

где - фактор разделения, = 3,14; - частота вращения частицы с потока, с^-1; - радиус вращения, м; - ускорение свободного падения м/с²; = 9,81 м/с².

Величина - возрастает при увеличении .

Значение для циклонов имеет порядок сотен, а для центрифуг ~ 3000. При > 3000 аппараты называют сверх центрифугами.