осветлении, производственных сточных вод мультигидроциклоны обеспечивают высокую степень очистки.

Основное влияние на процесс разделения оказывает окружная скорость движения, величина которой определяет интенсивность вращения жидкости, и следовательно, фактора разделения.

Конструктивные размеры напорных гидроциклонов подбирают в зависимости от количества сточных вод, концентрации и свойств примесей.

Суммарная, производительность напорных гидроциклонов определяется в зависимости от конструктивных размеров аппаратов, давления питания и гидродинамических условий выхода жидкости и шлама. В большинстве случаев напорные гидроциклоны работают без противодавления со стороны сливного и шламового патрубков, т.е. давление на выходе из сливного и шламового патрубков соответствует атмосферному

(Рсл = Рат, Ршл = Рат).

Производительность гидроциклона назначенных размеров Qпит, л/с, рассчитывается по формуле

Qпит = 0,017D0,525dпит1,279dсл0,4046dшл0,1434α0,0258 H 0,0149 Pпит0,443 ,

где - D, dпит, dсл, dшл, Hц даны в см; α – в град; Рпит – в МПа.

Требуемое число напорных гидроциклонов nраб определяется с учетом обеспечения расчетной производительности установки и надежности работы, т.е.

Эффективность осветления сточных вод в гидроциклонах рассчитывается на основе результатов анализов гранулометрического состава частиц твердой фазы. Располагая графическим представлением интегрального распределения частиц по их геометрическим размерам и гидравлической крупности, а также по расчетным значениям граничной крупности разделения в гидроциклоне — максимальным размерам частиц твердой фазы, уносимых жидкостью, определяется количество твердой фазы (в %), выделенной в аппарате.

Гидравлическую крупность находят по упрощенной формуле:

щий влияние концентрации примесей и турбулентность потока; для агрегативноустойчивых суспензий с небольшой концентрацией kт = 0,04; α — коэффициент, учи-

тывающий затухание тангенциальной скорости, равен 0,45.

Граничная крупность разделения δ, мкм, определяется по формуле

Количество воды, проходящей через сливной и шламовый, патрубки

55

При выборе конструкций напорных гидроциклонов необходимо учитывать следующие основные данные: 1) требуемую эффективность разделения сточных вод; 2) абразивные свойства твердой фазы; 3) химическую агрессивность жидкой фазы; 4) предельное давление перед аппаратом и требуемое давлением в сливном трубопроводе; 5) гранулометрический состав и плотность частиц твердой фазы; 6) механическую прочность частиц твердой фазы суспензии; 7) производительность установки.

Пример 2.5. Определить производительность гидроциклона и предельный диаметр выделяемых в нем частиц песка из известкового молока, если внутренний диаметр гидроциклона D = 0,1 м, угол конусности α = 15о = 0,262 рад, суспензия поступает в гидроциклон под давлением 2,5 ат, плотность частиц песка ρч = 2000 кг/м3, объемная доля песка в суспензии ϕ = 0,15

Внутренний диаметр D (в м) гидроциклона связан с другими его параметрами зависимостью:

D =1,66α0,143V 0,715 / P0,36 ,

где α - угол конусности, рад; V - производительность гидроциклона по суспензии, м3/ч; P - напор, под которым суспензия входит в гидроциклон, Па.

Из этой формулы можно определить производительность гидроциклона

V 0,715 = D . P0,36 = 0,1(0,98 2,5 105 )0,36 = 6,36 ,

1,66.α0,143

откуда

V = 13,3 м3/ч.

Динамическая вязкость воды при 20 оС μ = 1.10-3 Па·с и плотность ее ρ = 1000 кг/м3.

Тогда диаметр выделяемых частиц dч, мкм, можно определить по формуле

2.2.4. Центрифуги.

Центрифугирование используется реже для очистки сточных вод, чем методы осаждения и фильтрования. Это связано с тем, что центрифугирование является процессом энергоемким.

Условия применения центрифуг следующие: 1) локальная очистка производственных сточных вод, когда осадок представляет собой ценный продукт, который может быть утилизирован; 2) мелкодисперсный состав загрязнений, когда для их выделения не могут быть применены реагенты.

Центрифуги бывают отстойные и фильтрующие. В процессах очистки сточных вод фильтрующие центрифуги используют для разделения грубодисперсных систем, отстойные — для разделения труднофильтрующихся тонко и грубодисперсных суспензий, а также для классификации суспензий по размерам и плотности частиц. Для очистки производственных сточных вод наиболее перспективны отстойные центрифуги.

56

Важнейшими характеристиками центрифуги являются фактор разделения и продолжительность центрифугирования. Фактор разделения

Фр = ω2r , g

где ω — угловая скорость вращения, рад/с; r — радиус вращения, м.

Для выделения из сточных вод тонко- и среднедиспергированных примесей применяют центрифуги с фактором разделения более 2500. Экономически целесообразно использовать центрифуги для локальной очистки сточных вод в том случае, когда выделенный осадок имеет ценность и может быть рекуперирован и когда для выделения осадка нельзя использовать реагенты.

Центрифуги периодического действия целесообразно использовать при концентрации нерастворимых примесей в сточных водах не более 2…3 г/л и если образующиеся осадки цементируются или характеризуются высокими абразивными свойствами.

Центрифуги периодического действия применяются для очистки сточных вод, расход которых не превышает 20 м3/ч, при необходимости выделения частиц гидравлической крупностью 0,05…0,01 мм/с.

Из центрифуг непрерывного действия в системах очистки вод наибольшее распространение получили горизонтальные шнековые центрифуги типа ОГШ (рис. 2.21). Их используют для выделения веществ с гидравлической крупностью примерно 0,2 мм/с (противоточные) и 0,05 мм/с (прямоточные). Центрифуги непрерывного действия типа ОГШ и другие применяются при очистке сточных вод с расходом до 50…100 м3/ч.

Подбор необходимого типоразмера осадительной центрифуги производят по каталогу.

Рис. 2.21. Центрифуга типа ОГШ:

1 - подача осадка; 2 — отверстия для выгрузки фугата; 3 — бункер для выгрузки фугата; 4 — отверстие для поступления осадка в ротор; 5 — бункер для выгрузки кека; 6 — ротор; 7 — полый шнек; 8 — отверстия для выгрузки кека.

57

Основной расчетной величиной является гидравлическая крупность выделяемых частиц в поле центробежных сил wo . Эту величину определяют экспериментально. При

расчете определяют Фр, высоту осветляемого слоя h, время центрифугирования τц , т.е.

параметры, от которых зависит необходимая эффективность осветления, а затем по каталогу выбирают типовой размер центрифуги.

Производительность центрифуги равна

Q = Vв ,

τц

ний диаметр ротора; Dc — диаметр порогов сливных окон); τц — продолжительность

пребывания суспензии в роторе.

Так как объем ванны ротора используется не полностью, фактическая производительность будет меньше Qф = kQ , где k — коэффициент использования объема ванны;

k = 0,4…0,6.

Пример 2.6. Для разделения 140 м3/ч суспензии предполагается использовать центрифугу непрерывного действия типа НОГШ-600 со шнековой выгрузкой. Наибольший диаметр конического барабана центрифуги D = 600 мм, длина барабана L = 1000 мм, число оборотов барабана п = 1400 об/мин.

Определить требуемое количество центрифуг типа НОГШ-600 для обеспечения заданной производительности, если разделяемая суспензия имеет следующую характеристику: плотность твердой фазы ρтв = 2300 кг/м3, плотность жидкой фазы ρж = 1000 кг/м3, вязкость жидкой фазы μ = 9,71.10-4 Н.сек/м2. Скорость осаждения суспензии wо = 0,7 м/ч.

Решение. Радиус r0 свободной поверхности слоя жидкости в центрифуге принимаем 240 мм.

Определяем индекс производительности центрифуги по формуле для отстойных центрифуг с коническим барабаном (стр. 315):

58