9.3.4. Осадження зважених речовин у гідроциклонах.

Гідроциклони застосовуються для очищення виробничих стічних вод від механічних домішок і ущільненого осаду. Виділення домішок у гідроциклонах відбувається під дією відцентрових сил. По гідравлічних умовах роботи розрізняють два основних види гідроциклонів: напірні і відкриті. Напірний гідроциклон являє собою металевий апарат конічної форми (мал.17).

слив

1 1 1 2 4 3 5 6 7 Питание слив песок 1-1

Рис.17. Напірний гідроциклон.

1.Кришка; 2.Труба; 3. Отвір; 4.Зливальний патрубок; 5.Внутрішній гвинтовий потік; 6.Зовнішній гвинтовий потік; 7.Повітряний стовп.

Стічна рідина в напірний гідроциклон подається під напором тангенціально, шлам відводять через нижній отвір, а прояснену воду через верхній зливальний патрубок. Тому що стічна рідина в гідроциклон подається тангенціально, вона знаходиться в обертальному русі. Оскільки відцентрові сили, що виникають при обертальному русі, у десятки, сотні разів перевищують сили ваги, пропорційно зростають швидкості осадження часток. Частки відкидаються до стінок гідроциклона, а потім опускаються до нижнього отвору.

Стічна рідина в гідроциклоні утворить два гвинтових потоки: зовнішній, спрямований до вершини конуса, і внутрішній, спрямований у протилежну сторону, до зливального патрубка. Напірні гідроциклони можуть працювати як у вертикальному, так похилому і горизонтальному положеннях. Діаметр гідроциклона визначається в залежності від крупності затримуваних часток :

Діаметр гідроциклона	25	40	60	80	100	125	160	200	250	320	400	500
, мк.	8-25	10-30	15-35	18-40	20-50	25-60	30-70	35-85	40-110	45-150	50-170	55-200

Основні розміри гідроциклонів підбираються за даними заводу виготовлювача.

Продуктивність гідроциклона по проясненій воді може бути обчислена по формулі:

Q = 0,24 ^. , м³/з, де

d_сл , d_п - відповідно еквівалентні діаметри зливального і живильного патрубків;

- коефіцієнт, що враховує утрату води з осадом (= 0,85-0,9);

- площа живого перетину живильного патрубка;

- утрата напору в гідроциклоні.

У залежності від необхідної пропускної здатності встановлюють одиночні чи гідроциклони групу з декількох паралельно включених гідроциклонів.

Для більш високого ефекту прояснення включають послідовно два і більш напірні гідроциклони.

Достоїнством гідроциклонів є малі розміри при відносно високій продуктивності. Однак їхнє застосування ефективне для виділення структурних часток типу піску, окалини і не ефективно для пластівчастих часток, що спливають домішок. Крім того, виділення домішок у гідроциклонах зв'язано зі значними енерговитратами і зносом стінок апаратів. Для запобігання зносу виробляється футерівка стінок зносостійкими матеріалами.

Для видалення спливаючих і осідаючих домішок з гідравлічної крупностю понад 0,2мм/з і коагулірованоі суспензії застосовують безнапірні (відкриті) гідроциклони. Відкритий гідроциклон із внутрішнім циліндром і діафрагмою зображений на мал.18.

5

1

2

4

3

6

Рис.18. Відкритий гідроциклон.

1.Корпус гідроциклона; 2.Внутрішній циліндр; 3.Подача стічної рідини; 4.Діафрагма; 5.Прояснений потік води; 6.Трубопровід відводу осаду.

Вихідна вода подається тангенціально в простір обмежене внутрішнім циліндром. Потік по спіралі рухається нагору, а осідаючі зважені частки під дією рівнодіючих сил ваги і відцентрових відкидаються до внутрішньої стінки циліндра і сповзають вниз у конічну частину. Центральний потік звільнений від суспензій відокремлюється діафрагмою і переливається через водозлив у кільцевий лоток. Дрібні зважені частки виносяться потоком у зазор між корпусом і внутрішнім циліндром і осаджуються практично в спокої. У верхній частині гідроциклона розташована кільцева напівзаглибна перегородка для затримки спливаючих домішок.

У практиці очищення стічних вод використовуються також відкриті гідроциклони без внутрішніх пристроїв і багатоярусні.

Розрахунок відкритих гідроциклонів виробляється по гідравлічному навантаженню:

; м³/м²година , де

U₀ - гідравлічна крупність часток, які необхідно виділити для забезпечення необхідного ефекту, мм/з;

k - коефіцієнт пропорційності, що залежить від типу гідроциклона і рівний для гідроциклонів:

• без внутрішніх пристроїв - 0,61;

• с конічною діафрагмою і внутрішнім циліндром - 1,98;

• багатоярусних з центральним випуском

;

D - діаметр гідроциклона, метр;

d - діаметр центрального отвору в діафрагмі, метр.

Утрати напору у відкритих гідроциклонах приймаються 0,5м.

ЛЕКЦІЯ 9