4. Гидроциклоны
Для механической очистки сточных вод от взвешенных веществ в отдельных случаях могут быть использованы гидроциклоны.
Открытые (безнапорные) гидроциклоны рекомендуется применять для удаления из воды всплывающих и оседающих грубодисперсных примесей с гидравлической, крупностью более 0,2 мм/с и скоагулированной взвеси, а напорные (закрытые) гидроциклоны – грубодисперсных примесей главным образом минерального происхождения.
Основной областью применения этих сооружений являются очистка производственных сточных вод. При этом, в условиях ограниченности площадей, свойственным большинству промышленных объемов, предпочтение отдается напорным гидроциклонам, отличающимся большими производительностью и эффективностью извлечения взвеси при значительно меньших габаритных размерах по сравнению с открытыми гидроциклонами.
Методика расчета технологических и конструктивных параметров напорных гидроциклонов (рис.11) может быть представлена следующими основными этапами.
Требуемый эффект очистки, %,
где С0и Сi– концентрация взвешенных веществ, соответственно, в исходной и осветленной сточной воде, мг/л.
По фракционному составу взвеси и требуемому эффекту очистки задается диаметр граничного зерна δТр, мм, затем по табл. 11 предварительно выбирается диаметр гидроциклонаD, м.
Диаметр питающего патрубка, см,
здесь КВХ=0,1…0,4
Производительность одного гидроциклона, м3/ч,
где: К=1,5…2,5;
РВХ– давление на входе в гидроциклон, равное: при одноступенчатой схеме центробежного осветления сточных вод – РВХ = 0,15…0,4 МПа; при двухступенчатой схеме – РВХ = 0,35…0,6 МПа.
Таблица 11
Значения диаметров напорного гидроциклона
и граничного зерна.
|
Диаметр гидроциклона D, см. |
25 |
40 |
60 |
80 |
100 |
125 |
160 |
200 |
250 |
320 |
400 |
500 |
|
Диаметр граничного зерна δТр, мм |
8-25 |
10-30 |
15-35 |
18-40 |
20-50 |
25-60 |
30-70 |
35-85 |
40-110 |
45-150 |
50-170 |
55-200 |
Число рабочих гидроциклонов в ступени схемы центробежного осветления
здесь q– расход сточных вод, м3/ч.
Полученное число гидроциклонов округляется до ближайшего целого числа n0. Затем уточняется производительность одного гидроциклона и давление на входе по формулам, соответственно,
Диаметр сливного патрубка, см,
где КСЛ= 0,2…0,6.
Диаметр шламового патрубка, см,
здесь КП= 0,1…0,3.
Высота цилиндрической части гидроциклона, см,
где КЦ = 1…2.
Глубина погружения сливного патрубка, см,
здесь К'СЛ = 0,15…1,0.
Расход очищенной воды через сливной патрубок qСЛ и расход осадка через силовой патрубокqП, м3/ч, соответственно:
Скорость очищаемой воды на входе в гидроциклон и ее тангенциальная скорость у стенки гидроциклона, м/с:
где FBXиFСЛ– площади поперечных сечений соответственно входного и сливного патрубков, см2.
Тангенциальная скорость движения воды на радиусе сливного патрубка, м/с,
где
А=0,55
- относительный
радиус сливного патрубка.
Относительный радиус сливного патрубка
.
Радиальная скорость движения воды на радиусе сливного патрубка, м/с,
здесь: vro– радиальная скорость движения воды у стенки гидроциклона, м/с;
- относительный
радиус конической части гидроциклона.
Радиальная скорость движения воды у стенки гидроциклона, м/с,
где КV= 0,25…0,3.
Относительный радиус конической части гидроциклона
здесь α – угол конусности, равный 10…300.
Диаметр граничного зерна при расчетных параметрах гидроциклона δ определяется методом последовательных приближений. В качестве первого приближения задается требуемый диаметр граничного зерна. Расчет производится по формуле:
где: Reδ– критерий Рейнольдса по частице взвеси;
СИП– постоянные величины, зависящие от области сопротивления и определяемые по табл. 12;
ρж и ρТВ – плотность соответственно, жидкой и твердой фаз.
Таблица 12
Значения постоянных С и n
|
Область сопротивления |
С |
n |
|
Reδ ≤ 1 |
24,0 |
1,0 |
|
1‹Reδ≤50 |
23,4 |
0,723 |
|
50‹Reδ≤700 |
7,8 |
0,425 |
|
700‹Reδ≤2.105 |
0,48 |
0 |
|
Reδ›2.105 |
0,18 |
0 |
Критерий Рейнольдса по частице взвеси
здесь – коэффициент кинематической вязкости.
Диаметр гидроциклона D' уточняется по формуле
.
После чего расчет повторяется.
Общее количество гидроциклонов в одной степени следует определять по формуле (53), с учетом данных табл. 13.
Таблица 13
Количество резервных гидроциклонов
|
Условия работы |
Количество рабочих гидроциклонов n |
Количество резервных гидроциклонов nP |
|
При очистке сточных вод, твердая фаза которых не обладает абразивными свойствами |
До 10 |
1 |
|
10…15 |
2 | |
|
Свыше 15 |
По одному на каждые десять рабочих сооружений | |
|
При очистке сточных вод, твердая фаза которых обладает абразивными свойствами |
– |
Не мене 25% от количества рабочих сооружений. |