4.6. Расчет напорных гидроциклонов

Напорные гидроциклоны применяются для предварительного осветления поверхностных вод при кратковременном увеличении мутности. Схема напорного гидроциклона приведена на рис. 4.17.

Промышленность серийно выпускает гидроциклоны различных марок. Выбор марки гидроциклона производят по требуемой производительности и эффекту осветления воды (см. табл. 4.9.)

Рис. 4.17. Напорный гидроциклон.

1- корпус; 2-питающие отверстие; 3 - сменные вкладыши питающего отверстия; 4-сливной патрубок; 5-конус; 6-сменная насадка; 6-сменная насадка для выпуска осадка; D- диаметр циклона.

Таблица 4.9.

Основные характеристики напорных гидроциклонов

Марка	Производи-тельность, м3/час (примерная)	Эффект осветления, %	Габаритные размеры
			Диаметр, мм	Высота, мм
ГЦ - 75	2,3 – 4,25	25 - 60	75	305
ГЦ – 15	35,7	48 – 51	150	695
ГЦ - 25	80	38	250	1070
ГЦ - 36	150	35	360	1450
ГЦ - 50	250	35	500	2015

Потери напора в гидроциклоне в основном зависят от его диаметра и гидравлической крупности задерживаемых частиц взвеси. Величины потерь напора рекомендуется определять из графика, приведенного на рис. 4.18.

Давление воды на входе в гидроциклон принимают в пределах 0,05–0,3 Мпа. Угол конусности гидроциклона составляет 20⁰.

Рис. 4.18. График зависимости эффективности гидроциклонов от потери напора в них

4.7. Проектирование сооружений для предварительной напорной флотации

Напорная флотация традиционно применяется для очистки воды от легких грубодисперстных частиц, планктона и других примесей преимущественно органического происхождения. Флотационные установки (флотаторы) используются вместо микрофильтров или барабанных сеток, отстойников, осветлителей со взвешенным осадком. Они могут быть использованы как при строительстве новых, так и при реконструкции существующих водоочистных сооружений. Наиболее целесообразно применение флотационных установок для очистки маломутных цветных вод из поверхностных источников.

Метод флотации заключается в адсорбировании примесей мелкими пузырьками воздуха и в поднятии их на поверхность, где образуется слой пены.

Исследования, проведенные в 1996–1999г.г. на водоочистных сооружениях пос. Надеево Вологодской области [13], позволили разработать новую технологию осветления и обесцвечивания маломутных цветных вод [14]. Эта технология заключается в использовании напорной флотации перед коагуляцией воды. В этом случае, при определенных режимах, обеспечивается уменьшение расходования коагулянта в 3 – 6 раз, ускоряется процесс коагуляции и снижается содержание остаточного алюминия в очищенной воде не менее, чем в 2 раза.

Технологическая схема сооружений осветления и обесцвечивания воды с использованием предварительной напорной флотации приведена на рис. 4.10.

При напорной флотации необходимо обеспечить выделение пузырьков воздуха в пределах d_В = 20 – 80 мкм.

Для приготовления водовоздушной эмульсии выделяется 10 % воды, которая направляется в напорную емкость. Следовательно, при общем расходе исходной воды Q, расход воды, направляемой в напорную емкость, составляет: Q_Н = 0,1Q, а расход воды, направляемой во входную емкость (флотационную камеру) составляет: Q_Ф = 0,9Q

В напорной емкости вода должна находиться в течении t_н = 10 – 15 мин., под давлением Р_н. = 0,6 – 0,8 Мпа.

Объем напорной емкости определяется по формуле:

, м³ , (4.90.)

где Q_н – расход воды, направляемой в напорную емкость, м³/час.

Во входной камере флотатора вода должна находится в течение t_ф = 15 – 20 мин. Толщина слоя воды, обрабатываемого флотацией, должна быть в пределах h_ф = 1 – 1,5 м.

Требуемый объем воды во входной камере:

, м³ , (4.91.)

Площадь камеры:

, м², (4.92.)

Камера может быть в плане круглой или прямоугольной. Для прямоугольной камеры отношение ширины к длине принимается: 1 1,5 м.

Рис.4.18. Технологическая схема сооружений с применением предварительной напорной флотацией