3. Центрифугирование

   1. Гидроциклоны

Интенсификацию процессов осаждения взвешенных частиц из сточных вод осуществляют воздействием на них центробежных и цен- тростремительных сил в гидроциклонах и центрифугах.

Используют низконапорные (открытые) и напорные (закрытые) гидроциклоны. Напорные гидроциклоны применяют для осаждения твердых примесей, а открытые - для удаления осаждающихся и всплы- вающих примесей. Гидроциклоны просты по устройству, компактны, легко обслуживаются, имеют высокую производительность, невысо- кую стоимость.

Вращательное движение жидкости в гидроциклоне, приводящее к сепарации частиц, обеспечивается тангенциальным подводом воды к цилиндрическому корпусу. Вращение потока способствует агломера- ции частиц и увеличению их гидравлической крупности. При высоких скоростях вращения центробежные силы значительно больше сил тя- жести. Скорость движения частицы в жидкости зависит от ее диаметра, разности плотностей фаз, вязкости и плотности сточной воды, ускоре- ния центробежного поля.

При больших значениях скоростей и малых радиусах гидроци- клонов сила, действующая на частицу взвеси во вращающейся жидко- сти, будет значительно превосходить скорость их свободного осажде- ния:

2

K  ^V ,

gR

где К - фактор разделения, показывающий, во сколько раз центробежные силы больше сил тяжести; V - тангенциальная скорость движения частицы, м/с; R - радиус вращения частицы, м.

Кроме физических свойств жидкости, на эффективность рабо- ты гидроциклонов влияют конструктивные размеры (диаметр аппарата

и устройство впускных и выпускных пат- рубков). Чем меньше диаметр гидроци- клона, тем выше (при одинаковом напоре) его эффективность.

Напорные гидроциклоны пред- ставляют собой цилиндрические аппараты с нижней конической частью (рис. 12.27). Сточная вода под давлением 0,15-0,4 МПа потупает по тангенциально располо- женному вводу в верхнюю часть цилиндра и приобретает вращательное движение. Возникающие центробежные силы переме- щают частицы примесей к стенкам аппа- рата по спиральной траектории вниз к вы- ходному патрубку.

Очищенная вода удаляется через верхний патрубок. Фактор разделения на- порных гидроциклонов достигает 2000, что обусловливает их высокую эффек-

Рис.12.27. Схема

напорного гидроциклона

1 - цилиндрическая часть; 2 - отвод воды;

3. - впуск воды;

4. - коническая часть; 5 - отвод шлама

тивность. Диаметр напорных гидро- циклонов от 75 до 1000 мм (типовых 50-

500 мм), высота цилиндрической части равна примерно диаметру аппарата. Эф- фективность очистки 70 %. Скорость по- тока на входе достигает 20 м/с.

Производительность гидроциклонов

от 3 до 90 м³/ч. К недостаткам можно отнести высокую энергоемкость,

быстрый износ стенок. Последнее устраняется футеровкой внутренней поверхности аппарата резиной или каменным литьем.

Открытые гидроциклоны имеют большую производительность и меньшее гидравлическое сопротивление, чем закрытые, но меньший эффект осветления. Часто их используют в качестве первой ступени в комплексе с другими аппаратами для механической очистки сточных вод. Число впускных патрубков в гидроциклоне для более равномерно-

го распределения потока должно быть не менее двух. Скорость впуска воды 0,1-0,5 м/с.

Разработаны различные конструкции открытых гидроциклонов (рис.12.38): без внутренних устройств, с диафрагмой, с диафрагмой и цилиндрической перегородкой, многоярусные.

Рис.12.28. Схемы открытых гидроциклонов: а - без внутренних уст- ройств; б - с конической диафрагмой; в - с цилиндрической перегород- кой

1 - отвод воды; 2 - полупогруженная кольцевая доска; 3 - лоток; 4 - кольцевой водослив; 5 - подача воды; 6 - отвод шлама; 7 - коническая диафрагма; 8 - цилиндрическая перегородка

В открытых гидроциклонах задерживают всплывающие примеси и нефтепродукты кольцевым полупогруженным щитом. Диаметры от- крытых гидроциклонов составляют от 2 до 10 м.

Многоярусные гидроциклоны используются для интенсифика- ции процесса очистки. В них рабочий объем разделен на отдельные ярусы свободно вставляемыми коническими диафрагмами, каждый из ярусов работает самостоятельно. Малое расстояние между ярусами приводит к тому, что отделение частиц идет по принципу тонкослой- ного отстаивания. Вращательное движение позволяет полнее исполь- зовать объем яруса и способствует агломерации взвешенных частиц.

Диаметр многоярусных гидроциклонов 2-6 м, высота яруса 100- 250 мм, число ярусов 4-20. Скорость воды на входе в аппарат V=0,3- 0,5 м/с. При той же эффективности очистки, что у других типов гидро- циклонов, удельные гидравлические нагрузки возрастают в 8-10 раз.