 |
Общая характеристика гидроциклонов
|
|
|
|
Гидроциклоны используются в процессах осветления сточных вод, сгущения осадка, обогащения известкового молока, отмывки песка от органических веществ, в том числе нефтепродуктов и жира, т.е. в нефтепромыслах, автохозяйствах, стекольных, литейных производствах и др.
При осветлении сточных вод аппараты малых размеров обеспечивают больший эффект очистки. При сгущении осадков минерального происхождения следует применять гидроциклоны больших диаметров (свыше 150 мм). Для механической очистки сточных вод от взвешенных веществ допускается применять открытые и напорные гидроциклоны. Открытые - для выделения всплывающих, оседающих грубодисперсных примесей гидравлической крупностью свыше 0,2 мм/с и скоагулированной взвеси и напорные - для выделения из сточных вод грубодисперсных примесей минерального происхождения. Для расчета и проектирования установок с открытыми циклонами задаются те же параметры по воде и загрязнениям, что и для отстойников. Гидравлическая крупность частиц, которые надо выделить для обеспечения требуемого эффекта очистки, определяется при высоте слоя воды, равном 200 мм. Для многоярусных гидроциклонов слой отстаивания должен быть равен высоте яруса.
Выделение примесей из сточных вод эффективно осуществляется под действием центробежных и центростремительных сил в открытых и напорных гидроциклонах. Открытые гидроциклоны применяют для выделения из суспензий частиц диаметром >0,1 мкм при очистке грубодиспергированных примесей.
Открытые гидроциклоны
Открытые гидроциклоны применяют для выделения из суспензий частиц диаметром >0,1 мкм при очистке грубодиспергированных примесей.
Модифицированный гидроциклон с конической диафрагмой и внутренним цилиндром (рис. 3) устраняет накопление взвешенных частиц под диафрагмой и их периодический вынос с осветленной водой.
|
|
|
Исходную суспензию подают тангенциально в нижнюю часть зоны, ограниченную внутренним цилиндром. Восходящий поток у верхней кромки цилиндра разделяется на основной поток, движущийся по спирали к центральному отверстию в диафрагме, и дополнительный, поступающий в зазор между стенками гидроциклона и цилиндра. В дополнительном потоке транспортируются выделившиеся в восходящем потоке взвешенные частицы.
Рис. 3 Открытые гидроциклоны: а - без внутренних вставок; б - с конической диафрагмой; в - с конической диафрагмой и внутренним цилиндром
Основной расчетной величиной открытых гидроциклонов является удельная гидравлическая нагрузка qhc (м3 / (м2 ч), определяемая по формуле
qhc = 3,6 * Khc * Uo,
где Uo - гидравлическая крупность частиц, которые необходимо выделить для обеспечения требуемого эффекта, мм/с;
Кhc - коэффициент пропорциональности, зависящий от типа гидроциклона и равный для гидроциклонов: а) без внутренних устройств 0,61; б) с конической диафрагмой и внутренним цилиндром 1,98; в) многоярусного с центральными выпусками
здесь nti - число ярусов, Dhc - диаметр гидроциклона, м; dd - диаметр окружности, на которой располагаются раструбы выпусков, м; г) многоярусного с периферийным отбором осветленной воды
где n'ti - число пар ярусов; dd - диаметр отверстия средней диафрагмы пары ярусов, м. Величины конструктивных размеров Dhc, den и т.д., входящих в расчетные зависимости, принимаются по табл.6. Производительность одного аппарата определяют по формуле
где qhc - удельная гидравлическая нагрузка, м3 /м2 *ч; Dhc 2 - диаметр гидроциклона, м.
Исходя из общего количества сточных вод Qw определяют количество рабочих единиц циклонов N
После назначения диаметра аппарата и определения их количества по табл.6 определяют основные размеры гидроциклона.
|
|
|
Угол наклона образующей для конических диафрагм в от крытых гидроциклонах в каждом случае задается с учетом свойств выделяемого осадка, но не менее 45°.
Диафрагмы в открытых гидроциклонах могут быть выполнены как из стали, так и из неметаллических материалов (ткань, пластик и т.д.).
В канале пропорционального водораспределительного устройства многоярусного гидроциклона скорость восходящего потока должна быть не менее 0,4 м/с.
Для равномерного распределения воды между гидроциклонами их водосливные кромки должны располагаться на одной отметке, а на подводящих трубопроводах должны быть установлены водоизмерительные устройства.
Угол наклона образующей для конических диафрагм в открытых гидроциклонах в каждом случае задается с учетом свойств выделяемого осадка, но не менее 45°.
Диафрагмы в открытых гидроциклонах могут быть выполнены как из стали, так и из неметаллических материалов (ткань, пластик и т.д.).
В канале пропорционального водораспределительного устройства многоярусного гидроциклона скорость восходящего потока должна быть не менее 0,4 м/с.
Для равномерного распределения воды между гидроциклонами их водосливные кромки должны располагаться на одной отметке, а на подводящих трубопроводах должны быть установлены водоизмерительные устройства.
Напорные гидроциклоны
На очистных сооружениях в напорных гидроциклонах производится сгущение сточных вод и осадков. Поскольку объем сгущенного продукта в этих аппаратах может составлять всего 2,5 - 10% начального объема обрабатываемой суспензии, технологическая операция сгущения дает значительную экономию материальных затрат на строительство очистных сооружений и участков обработки осадков. Происходит эффективная отмывка минеральных частиц от налипших на них органических загрязнений, например, на очистных сооружениях нефтеперерабатывающих заводов при обработке песка из песколовки или при отмывке песчаной загрузки фильтров при её гидроперегрузке.
В многоярусном гидроциклоне (рис.4), состоящем из конической 1 и цилиндрической 9 частей, рабочий объем разделен коническими диафрагмами 10 на отдельные ярусы (зоны), работающие независимо одна от другой. В основе работы такого аппарата лежит принцип тонкослойного отстаивания. Исходная смесь поступает в аванкамеры 3 с распределительными лопатками 16 и равномерно распределяется между ярусами 12. Вода из аванкамер 3 выводится через три щели 11, расположенные по окружности циклона через 120° и равномерно по его высоте. Поступающая сточная вода движется по нисходящей спирали к центру. Частицы тяжелее воды оседают на нижних диафрагмах ярусов, сползают к центру и, попав под шламозадерживающие козырьки 13, через кольцевую щель 2 опускаются в коническую часть. Масло с примесями, выделившееся в ярусах, всплывает к верхним коническим диафрагмам 10, задерживается перегородкой 6 и попадает в водосборник, откуда маслосборными воронками 7 через трубы 4 удаляется из гидроциклона. Осветленная вода выводится через три тангенциальных выпуска 14. В центральной части циклона жидкость поднимается вверх, через водослив 5 переливается в лоток 8 и удаляется из циклона. Осадок из конической части 1 удаляется через разгрузочное отверстие 15 под действием гидростатического напора.
|
|
|
Рис.4. Многоярусный низконапорный гидроциклон
1 и 9 - коническая и цилиндрическая части; 2 - кольцевая щель; 3 - аванкамеры; 4 - труба; 5 - водослив; 6 - перегородки; 7 - маслосборные воронки; 8 - лоток; 10 - конические диафрагмы; 11 - щели; 12 - ярусы; 13 - шламозадерживающие козырьки; 14 - выпуски; 15 - разгрузочное отверстие; 16 - распределительная лопатка.
|
|
|
