Переработка отходов производства и потребления

Более совершенными являются фильтрующие горизонтальные центрифуги с пульсирующей выгрузкой осадка типа ФГП. У цент­ рифуг этого типа, имеющих горизонтально расположенный ротор, выгрузка осадка осуществляется пульсирующим толкателем. Тех­ нические характеристики центрифуг ФГП приведены в табл. 6.19.

На рис. 6.39 показано устройство высокопроизводительной не­ прерывно действующей горизонтальной центрифуги с пульсирую­ щей выгрузкой осадка марки 1/2ФГП-145. Машина обеспечивает хорошее разделение суспензии в больших объемах, обеспечивая влажность твердой фазы не более 5%.

Таблица 6.19

Технические характеристики центрифуг с пульсирующей выгрузкой твердой фазы

Эти центрифуги предназначены для разделения хорошо фильт­ рующихся концентрированных суспензий с содержанием твердой фазы более 20% (объемн.) с размером твердых частиц более 100 мкм. Преимущества центрифуг типа ФГП - непрерывность фильтрации, возможность промывки осадка, высокие степень раз­ деления и производительность. Они просты в эксплуатации и обла­ дают низкой энерго- и металлоемкостью.

Особую группу составляют трубчатые центрифуги, имеющие высокую скорость вращения трубчатого ротора. Их применяют для осветления суспензий (центрифуга типа ОТР) и для их разделения (типа РТР). Осветляющие центрифуги могут работать в непрерыв­ ном режиме, а разделяющие - в периодическом, что связано с руч­ ной выгрузкой осадка. Эти центрифуги используют для осветления низкоконцентрированных суспензий и для разделения стойких эмульсий (например, для очистки воды от отработанных масел). Трубчатые центрифуги имеют скорость вращения ротора до 15000 мин"1, максимальную загрузку ротора диаметром до. 150 мм - 20 кг.

Трубчатый ротор таких центрифуг имеет вертикальную ось вращения, плавающую нижнюю опору скольжения, вал ротора имеет гибкую верхнюю подвеску. Устройство трубчатой центрифу­ ги модели РТР-15 показано на рис. 6.41. Диаметр ротора этой цен­ трифуги составляет 150 мм, рабочая высота ротора 750 мм, полез­ ный объем 11,8 л. Такая центрифуга имеет пропускную способ­ ность по воде до 2000 л/ч.

Широкое применение для выделения из жидкостей частиц раз­ мером от 0,2 до 0,5 мм (иногда до 1 мм) находит сепарация в гид­ роциклонах. Гидроциклоны, подобно центрифугам, работают по принципу центробежной сепарации.

Конструкция гидроциклона показана на рис. 6.42. Он состоит из цилиндрической и конической частей. Вращение жидкости в гидроциклоне осуществляется в результате движения суспензии

Рис. 6.41. Устройство трубчатой центрифуги РТР-15:

1 ~ сборник масла; 2 - заземление; 3 - опора нижняя; 4 - станина; 5 - тормоз; 6 - ротор; 7 - карман приемный; 8, 9 - тарелки нижняя и верхняя; 10 - крышка; 11 - электродвигатель; 12 - ограждение; 13 - шкив; 14 - ролик натяжной; 15 - опора верхняя

через тангенциальный патрубок 4, расположенный вверху цилинд­ рической части 2. Коническая часть гидроциклона I оканчивается шламовой насадкой 5, через которую отводится осадок, выделен­ ный из обрабатываемой суспензии. Осветленная жидкость вытека­ ет через сливной патрубок J, расположенный по оси гидроциклона.

Перемещение частиц взвеси в поле действия центробежной си­ лы, развивающейся при работе гидроциклона, во много раз интен­ сивнее осаждения их под действием силы тяжести.

аппарата. Уменьшение диаметра гидроциклона приводит к сниже­ нию его производительности. В тех случаях, когда требуется более тонкая очистка продукта при значительном его количестве, ис­ пользуют батарейные гидроциклоны (мультигидроциклоны), пред­ ставляющие собой несколько параллельно включенных элементар­ ных гидроциклонов.

В гидроциклоне вращательное движение разделяемой суспен­ зии определяется прежде всего законом сохранения момента коли­

где и - окружная скорость потока суспензии плотностью рс на рас­ стоянии R от оси вращения.

Для расчета сепарации в гидроциклонах важно знать характер распределения радиальных и осевых скоростей жидкости и соответ­ ствующие компоненты скорости частиц. Обычно в зоне между ци­ линдрической частью корпуса и патрубком для выхода осветленной жидкости значение осевой скорости принимают равным средней расходной. Теория и расчет гидроциклонов различного типа доста­ точно полно изложены в специальной литературе.

В различных технологических процессах переработки вторич­ ных материалов широко используют фильтрацию жидкостей и га­ зов.

Фильтрацией называется разделение суспензий или аэрозолей с помощью пористых перегородок, пропускающих жидкость (или газ) и задерживающих твердые частицы. Разделение происходит за счет разности давлений среды по обе стороны фильтрующей пере­ городки.

Фильтрующей средой является не только фильтрующая перего­ родка, но и осадок на ней, образующий в процессе фильтрования вспомогательный фильтрующий слой, который, собственно, и обес­ печивает задерживание мельчайших частиц суспензии. По мере увеличения толщины слоя роль фильтрующей перегородки (ткани) сводится лишь к удержанию и транспортировке фильтрующего вспомогательного слоя. Увеличение толщины слоя обеспечивает улучшение качества фильтрации, но уменьшает производитель­ ность фильтра.

Фильтруемость суспензий характеризуется удельным сопротив­ лением осадка. В данном случае под осадком имеется в виду слой твердых частиц, отлагающийся на фильтровальной перегородке.

Удельным сопротивлением осадка называется сопротивление единицы массы твердой фазы, отлагающейся на единице площади фильтра при фильтровании под постоянным давлением суспензии, вязкость жидкой фазы которой равна единице. Удельное сопротив­ ление осадка U характеризующее сопротивление фильтрации и фильтруемость (водоотдачу) осадков, определяют по формуле:

где Р - давление (вакуум), при котором происходит фильтрование;

перегородке при получении единицы объема фильтрата; b = T / V - параметр, получаемый эмпирическим путем; т - продолжитель­ ность фильтрации; V - объем выделяемого фильтрата.

Аппараты для фильтрации классифицируют по следующим признакам: режиму работы, способу создания движущей силы (ве­ личине рабочего давления), конструкции.

Фильтрующие аппараты могут работать в непрерывном и пери­ одическом режимах. Фильтрование в них может осуществляться

.под вакуумом и под давлением. В непрерывном режиме могут ра­

ботать барабанные, дисковые, карусельные, ленточные фильтры, а также фильтр-прессы.

Процесс фильтрации достаточно сложен, поэтому выбор аппа­ рата и фильтровального материала для фильтрующей перегородки, как правило, проводится экспериментально на основе предвари­ тельных испытаний с учетом свойств суспензии, особенностей тех­ нологического процесса и заданной производительности.

Фильтрование состоит из нескольких последовательных стадий: собственно фильтрации, промывки, сушки и выгрузки осадка и ре­ генерации фильтрующей перегородки. Эти стадии единого процес­ са в непрерывно действующих фильтрах осуществляются одновре­ менно в разных зонах, но благодаря непрерывности перемещаю­ щейся фильтрующей перегородки процесс в целом также является

рис. 6.43). Перфорированный барабан 7, обтянутый фильтроваль­ ной тканью, разделен внутренними перегородками на секции. Часть его находится в емкости 3, куда через патрубок 6 непрерыв­ но подается фильтруемая суспензия. Барабан вращается по стрел­ ке. Фильтрат через фильтрующую перегородку засасывается в сек­ цию барабана во время ее погружения в суспензию. Осадок осуша­ ется на поверхности барабана после выхода соответствующей сек­ ции из суспензии. Затем секция попадает в зону действия маточ­ ника 77, где осадок промывается жидкостью, а затем снимается в следующей зоне с помощью ножа 9 и сбрасывается в шламосборник 7, откуда выгружается шнеком 8. Вывод промывной жидкости и фильтрата производится через штуцеры 4 и 5 соответственно, которые вместе со штуцером 10 для подачи обдувочного воздуха присоединены к распределительной головке 2. С ее помощью сек­ ции барабана последовательно соединяются с одной из четырех ка-

Рис. 6.44. Устройство барабанного вакуум-фильтра:

1 ~ промывное устройство; 2 - наружный перфорированный цилиндр; 3 - фильтрующие ячейки; 4 - внутренний сплошной цилиндр барабана; 5 - бара­ бан; 6 - торцевые крышки барабана; 7, 16 - фланцевые цапфы; 8 - подшипник скольжения; 9 - электродвигатель; 10 - маятниковая мешалка; 11 - ванна; 12 - распределительная головка; 13 - шайба; 14 - выводные трубки; 15 - ролики; 17 -

соединительная трубка

мер (для фильтрации под вакуумом, для подсушки образовавшего­ ся осадка под вакуумом, для промывки, для обдува воздухом и удаления осадка). Затем цикл повторяется.

Барабанные вакуум-фильтры выпускаются с диаметром и дли­ ной барабана до 3 и 4 м соответственно и с площадью фильтрую­ щей поверхности до 40 м . Аналогичным образом, т.е. при после­ довательном протекании стадий процесса фильтрования, работают и другие вакуумные фильтры. На рис. 6.45 показана конструкция ленточного вакуумного фильтра.

Рис. 6.45. Ленточный вакуум-фильтр:

- общий вид; б - конструкция фильтровальной ленты