24. Центрифуги. Назначение. Схема. Принцип действия. Пропускная способность

Для удаления мелкодисперсных осадков из сточных вод могут быть использованы центрифуги. Их применяют для локальной очистки производственных сточных вод, когда осадок представляет собой ценный продукт, предназначенный для дальнейшего использова-ния. Кроме того, указанные устройства используют для выделения из сточных вод мелко-дисперсных загрязнений, когда для их выделения не могут быть применены реагенты. Цен-трифуги также могут быть использованы и для обработки (обезвоживания) осадков сточных вод.

Центрифуги представляет собой в простейшем виде цилиндрический ротор со сплош-ными или перфорированными боковыми стенками. Ротор укрепляется на валу, который приводится во вращение электродвигателем, и помещается в соосный цилиндрический неподвижный кожух. На внутренней поверхности ротора с перфорированными стенками закреплена фильтровальная ткань или тонкая металлическая сетка.

Под действием центробежной силы суспензия разделяет на осадок и жидкую фа-зу(фугат). Осадок остается в роторе, а жидкая фаза удаляется из него.

В отстойных центрифугах со сплошными стенками производят разделение суспензий

по принципу отстаивания, причем действие гравитационной силы заменяется действием центробежной силы.

В фильтрующих центрифугах с проницаемыми стенками производят разделение сус-пензий по принципу фильтрования, причем вместо разности давлений используется действие центробежной силы. Процессы центрифугирования осуществляются периодически или непрерывно. Цен-трифуги непрерывного действия типа ОГШ применяют при очистке сточных вод с расходом до 50-100м /ч, когда требуется выделить частицы гидравлической крупностью 0,2 мм/с (про-тивоточные) и 0,05 мм/с (прямоточные). Центрифуги периодического действия применяют для очистки сточных вод, расход которых не превышает 20 м /ч, при необходимости выделе-ния частиц гидравлической крупностью 0,01-0,05 мм/с. Концентранция механических за-грязнений не должна превышать 2-3 г/л.

Горизонтальная центрифуга непрерывного действия со шнековой

выгрузкой осадка типа ОГШ.

1 — барабан; 2 — полая цапфа; 3 — барабан-шнек; 4 — труба для промывной воды; 5 — труба подачи суспензии; 6 — кожух; а — отверстия для пульпы; б — окна для фугата; в — разгрузочные окна для осадка.

Глухой барабан 1 конической формы вращается на полых цапфах 2. Внутри этого ба-рабана имеется барабан-шнек 3 с приваренной к нему снаружи шнековой (спиральной) лен-той. Этот барабан вращается с несколько меньшей скоростью, чем барабан 1 (на 1,5-2,00%) это обуславливает транспортировку осадка вдоль оси вала. Суспензия подается по трубе 5; через отверстия "а" суспензия проходит в наружный барабан и обезвоживается. Фугатслива-ется через окна "б". При необходимости осадок промывают водой, подаваемой по трубе 4.

25. Фильтрование через фильтрующие перегородки.

Схема процесса разделения суспензии фильтрованием через фильтрующие перегородки представлена на рис.4.15.

Схема процесса фильтрования суспензии

1 — фильтр; 2 — фильтровальная перегородка; 3 — суспензия4— фильтрат; 5 — осадок.

Различают процесс фильтрования суспензии с образованием осадка, при котором она разделяется на чистый фильтрат и влажный осадок, а также фильтрование с закупориванием пор, при котором твердые частицы проникают в поры фильтровальной перегородки и задерживаются там, не образуя осадка. Возможен также промежуточный вид фильтрования, когда твердые частицы проникают в поры фильтровальной перегородки и образуют в ней слой осадка.

Осадки, получаемые при фильтровании подразделяют на несжимаемые и сжимаемые.

Несжимаемыми называют осадки, у которых пористость (отношение объема пор к объему осадка) не уменьшается при увеличении разности давлений. К таким осадкам относят вещества неорганического происхождения с размерами частиц более 100 мкм (песок, карбонат кальция, бикарбонат натрия и др.). К сжимаемым осадкам относят такие, пористость которых уменьшается, а их гидравлическое сопротивление потоку жидкости возрастает с увеличением разности давлений. К ним относятся осадки гидрооксидов металлов, а также осадки, состоящие из легко деформируемых агрегатов, которые образуются из первичных мелких кристаллов.

Фильтровальная перегородка представляет собой существенную часть фильтра и от правильного выбора ее во многом зависят производительность фильтровального оборудования и чистота получаемого фильтрата. Фильтровальные перегородки изготавливают из хлопчатобумажных, шерстяных, стеклянных, керамических, углеродных и металлических материалов. По структуре фильтровальные перегородки подразделяют на гибкие и негибкие.

Производительность фильтра определяется скоростью фильтрования (W) , которая в дифференциальной форме записывается следующим образом:

где W — скорость фильтрования, м/с;

S — поверхность фильтрования, м ;

τ— продолжительность фильтрования, с;

V — объем фильтрата, м .

Основное дифференциальное уравнение фильтрования имеет вид:

где ΔР — разность (переход) давлений, Па;

μ — динамический коэффициент вязкости фильтрата, Па-с;

R_ОС и R_ФП— соответственно, сопротивление слоя осадка и фильтровальной

перегородки, м^-1

Процесс фильтрования обычно проводят при постоянной разности давлений или при постоянной скорости процесса. Для этих случаев предыдущее уравнение соответственно имеет вид:

Фильтрование при постоянной разности давлений (ΔР=cost)

Фильтрование при постоянной скорости процесса ( )

В этих уравнениях обозначения те же, что и в двух предыдущих; кроме того:

r₀— удельное сопротивление осадка, м~²;

х₀ —отношение объема осадка к объему фильтрата.

Решая уравнений (4.28) и (4.29) относительно τ можно определить необходимую продолжительность фильтрования.