Очистка под действием центробежных сил

 

Отделение твердых частиц в поле действия центробежных сил осуществляется в центрифугах и гидроциклонах, которые подразделяют на открытые и напорные. Открытые гидроциклоны включают в себя: без внутренних устройств (вставок), с конической диафрагмой, с конической диафрагмой и внутренним цилиндром (рис.2.10), многоярусные с центральным выпуском, многоярусные с периферийным отводом воды (рис.2.11).

 

 

Рис. 2.9. Схема нефтеловушек:

а – горизонтальная (1 – корпус, 2 – гидроэлеватор, 3 – слой нефти, 4 – нефтяная труба, 5 – нефтеудерживающая перегородка, 6 – скребковый транспортер 7 – приямок для осадка); б – тонкослойная (1 – вывод очищенной воды, 2 – нефтесборная труба, 3 – перегородка, 4 – плавающий пенопласт, 5 – слой нефти, 6 – ввод сточной воды, 7 – секция из гофрированных пластин, 8 - осадок)

 

 

                                                                                                

Рис. 2.10. Схемы открытых гидроциклонов:

 а - без внутренних устройств; б - с конической диафрагмой; в - с конической диафрагмой и внутренним цилиндром: 1 - водоподающая труба; 2 - шламоотводящая труба; 3 - водоотводящая труба; 4 - полупогружная кольцевая стенка; 5 - кольцевой водослив; 6 - водосборный кольцевой лоток; 7 - коническая диафрагма; 8 - цилиндрическая перегородка

 

Для определения производительности открытых гидроциклонов используют следующую формулу:

где   – скорость сточной воды на входе в гидроциклон, ;

 – диаметр цилиндрической части гидроциклона, .

Производительность напорных гидроциклонов определяют по формуле:

 

Рис. 2.11. Схемы многоярусных гидроциклонов:

 а - с центральными выпусками; б - с периферийным отбором; 1 - входной патрубок для подачи сточной воды; 2 - шламоотводящая труба; 3 - патрубок для отвода сточных вод; 4 - полупогружная кольцевая стенка; 5 - кольцевой водослив; 6 - водосборный кольцевой лоток; 7 - конические диафрагмы; 8 - направляющая диафрагма; 9 - промежуточные диафрагмы; 10 - нижние диафрагмы; 11 - шламоотводящая шахта

 

    где  – опытный коэффициент;

– диаметр входного отверстия;

 – перепад давления, .

 

Открытые гидроциклоны могут использоваться для предварительной очистки воды от взвешенных твердых веществ и мелких волокон. Преимущество данных аппаратов заключается в простоте конструкции, малых размерах и высокой надежности работы. В сравнении с напорными гидроциклонами, они характеризуются низкими потерями напора, не превышающими 1м. Недостатком открытых гидроциклонов является невысокая эффективность улавливания твердых частиц, которая не превышает 30%. Эффективность работы открытых гидроциклонов может быть увеличена за счет модернизации их конструкции, в частности за счет размещения внутри цилиндрического корпуса гидроциклона перегородки, разделяющей сепарационный объем на зоны нисходящего и восходящего движения потоков воды. При этом увеличивается время пребывания дисперсных частиц в сепарационной зоне гидроциклона. Схема аппарата приведена на рис. 2.12.

Рассмотрим методику расчета эффективности гидроциклонов. Для гидроциклонов, имеющих значительную длину сепарационной зоны , скорость осаждения (гидравлическая крупность) частиц (мм/с), улавливаемых с вероятностью 50%, может быть оценена по соотношению:

Рис. 2.12. Схема гидроциклона с внутренней перегородкой.

 

 

,

где q – средняя гидравлическая нагрузка гидроциклона, , определяемая как отношение расхода жидкости G к поперечному сечению цилиндрического корпуса гидроциклона диаметром D;

К – коэффициент, определяемый по соотношению:

,

где  – скорость жидкости во входном патрубке гидроциклона, м/c.

Значения коэффициента А и показателя n зависят от конструкции гидроциклона. Ориентировочно можно принять:

· для гидроциклона без внутренней перегродки А «1,5», n «0,25»;

· для гидроциклона с внутренней перегородкой А «2,5…2,8», n «0,3».

Расчет эффективности улавливания взвеси в гидроциклоне проводится с учетом дисперсного состава взвешенных частиц. При этом, для удобства расчетов, целесообразно разбить функцию распределения частиц не узкие фракции и проводить расчеты для каждой из фракций по средним параметрам. Дисперсный состав взвешенных частиц характеризуется функцией распределения, которая определяется экспериментально. Но основании полученной функцией распределения по размерам частиц строится функция распределения по скоростям осаждения частиц. При этом скорости осаждения рассчитываются по формулам (Стокса или Риттингера) с учетом реальной формы частиц.

Эффективность улавливания по фракциям для гидроциклона может быть оценена с помощью функции нормального логарифмического распределения, выражаемого выражением:

Параметр x, характеризующий верхний предел интегрирования, определяется по формуле:

,

где u – скорость осаждения частиц рассматриваемой фракции в воде, м/c;

- скорость осаждения, определяемая по формуле;

 - среднеквадратичное отклонение вероятностного распределения фракционной эффективности улавливания:

· для гидроциклонов без внутренней перегородки ;

· для гидроциклонов с внутренней перегородкой ;

 - среднеквадратичное отклонение функции распределения твердых частиц по скоростям осаждения.

Для нормального логарифмического распределения величина  может быть определена по соотношению

,

где значения   – соответственно скорости осаждения взвешенных частиц, соответствующие значениям функции распределения по скоростям осаждения 50%, 15,9%, 84,1%.

Содержание i-й фракции после гидроциклона:

,

где   и  - соответственно начальное и конечное содержание i-й фракции взвеси в очищаемой воде.

Общая эффективность улавливания гидроциклона:

На рис. 2.13 приведены расчетные значения фракционной эффективности улавливания для частиц различного диаметра в открытых гидроциклонах с внутренней перегородкой и без внутренней перегородки. Расчеты проводились при условиях: расход очищаемой воды 10м/ч; внешний диаметр гидроциклона 1,6м; скорость входа воды в гидроциклон 2м/c; температура воды 20С; плотность твердых частиц 1700кг/м3; коэффициент формы частиц 0,8.

Рис. 2.13. Значения фракционной эффективности улавливания для частиц различного диаметра в гидроциклоне:

                                            1 – без внутренней перегородки,

                                             2 – с внутренней перегородкой.

 

На рис. 2.14 представлена схема напорного гидроциклона.

 

Рис.2.14. Схема напорного гидроциклона:

1 – входной патрубок для подачи сточной воды; 2 – патрубок для отвода сточных вод; 3 - шламовый патрубок

 

Фильтрование.

 

Фильтрование сточных вод осуществляют с целью очистки сточных вод от тонкодисперсных примесей с небольшой концентрацией. Кроме того фильтрование применяется после физико-химической и биологической очистки, так как данные методы сопровождаются выделением в очищаемую воду механических загрязнителей. Рассмотрим используемые виды фильтров:

    -зернистые фильтры, представляющие собой насадки несвязанных пористых материалов;

    -микрофильтры, фильтроэлементы которых выполнены из связанных пористых материалов.

    Зернистые фильтры подразделяют по направлению потока: с нисходящим и восходящим потоком, с горизонтальным потоком. На рис. 2.15 представлена схема зернистых фильтров.

а).

б).

Рис. 2.15. Схемы зернистых фильтров:

а) Зернистый фильтр с нисходящим потоком (1 - подвод воды; 2 - отвод промывной воды; 3 - отвод фильтрата; 4 - подача промывной воды; 5 - распределительный карман; 6 - желоб для подачи исходной воды; 7 - песчаная загрузка; 8 - поддерживающий слой);

б) Зернистый фильтр с восходящим потоком (1 - подвод воды; 2 - подвод промывной воды; 3 - отвод фильтрата; 4 - отвод промывной воды; 5 - подача воздуха;

6 - пескоулавливающий желоб; 7 - струенаправляющий выступ; 8 - загрузка;

9 - поддерживающий слой)

ТЕМА № 3

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: