Гидроциклоны

Для механической очистки сточных вод от взвешенных веществ применяют открытые и напорные гидроциклоны рис.17. Открытые гидроциклоны применяют для выделения всплывающих и оседающих грубодисперсных примесей гидравлической крупностью свыше 0, 2 мм/с и скоагулированной взвеси. Напорные гидроциклоны с применяют для выделения из сточных вод грубодисперсных примесей главным образом минерального происхождения.

Гидроциклоны используют в процессах осветления сточных вод, сгущения осадков, обогащения известкового молока, отмывки песка от органических веществ, в том числе нефтепродуктов. При осветлении сточных вод аппараты малых размеров обеспечивают больший эффект очистки. При сгущении осадков минерального происхождения применяют гидроциклоны больших диаметров (свыше150мм). Удельную гидравлическую нагрузку q_hc, м³/(м²·ч), для открытых гидроциклонов определяют по формуле: q_hc=3, 6 K_hc U₀,

где U₀ - гидравлическая крупность частиц, которые необходимовыделить для обеспечения требуемого эффекта, мм/с: K_hc – коэффициент пропорциональности, зависящий от типа гидроциклона и равный для гидроциклонов - без внутренних устройств-0, 61; с конической диафрагмой и внутренним цилиндром - 1, 98; многоярусного с центральными выпусками:

K_hc =0, 75n_ti(D²_hc – d²_en)/ D²_hc,

где n_ti - число ярусов; D_hc -диаметр гидроциклона, м; d_en - диаметр окружности, на которой располагаются раструбы выпусков, м; многоярусного с периферийным отбором осветленной воды:

K_hc=0, 75n'_ti(D²_hc–d²_d)/D²_hc,

где n'_ti - число пар ярусов; d_d - диаметр отверстия средней диафрагмы пары ярусов, м.

Производительность одного аппарата Q_hc, м³/ч, определяют по формуле:

Q_hc =0, 785 q_hc D²_hc.

Удаление выделенного осадка из открытых гидроциклонов предусматривают непрерывное под гидростатическим давлением, гидроэлеваторами или механизированными средствами. Всплывающие примеси, масла и нефтепродукты задерживают полупогруженной перегородкой. Расчет напорных гидроциклонов производят исходя из крупности задерживаемых частиц и их плотности. Диаметр гидроциклона D'_hc определяют по табл. 7.

Таблица 7 Диаметр гидроциклона

Основные размеры напорного гидроциклона подбирают по дан-ным заводов-изготовителей. Давление на входе в напорный гидроциклон принимают: 0, 15-0, 4 МПа (1, 5-4 кгс/см²) - при одноступенчатых схемах осветления и сгущения осадков и многоступенчатых установках, работающих с разрывом струи; 0, 35-0, 6МПа - при многоступенчатых схемах, работающих без разрыва струи. Число резервных аппаратов принимают:

при очистке сточных вод и уплотнении осадков, твердая фаза которых не обладает абразивными свойствами - один при числе рабочих аппаратов до 10,

- два - при числе до 15 и по одному на каждые десять при числе рабочих аппаратов свыше 15;

при очистке сточных вод и осадков с абразивной твердой фазой - 25% числа рабочих аппаратов.

Производительность напорного гидроциклона Q_hc, м³/ч, назначенных размеров рассчитывают по формуле:

Q_hc = 9, 58 ∙ 10³ ∙ d_en∙ d_ex∙ (g ∙ Δ Р) ^{0, 5} ,

где g - ускорение силы тяжести, м/с; Δ Р - потери давления в гидро-циклоне, МПа; d_en, d_ex -диаметры питающего и сливного патрубков, мм.

Диаметр сливного патрубка – d_en, м:

d_en=[0, 08× R²/sin(α /2)]^½ ,

где R–радиус цилиндрической части гидроциклона, м; α – угол конусности.

Эквивалентный диаметр питающего патрубка-d_ex, м; определяют по формуле:

d_ex = 0, 925(R- 0, 5h),

где h – толщина стенки сливного патрубка, м.

В зависимости от требуемой эффективности очистки сточных вод и степени сгущения осадков, обработка сточных вод в напорных гидроциклонах может осуществляться в одну, две или три ступени путем последовательного соединения аппаратов с разрывом и без разрыва струи.

Для сокращения потерь воды с удаляемым осадком шламовый патрубок гидроциклона первой ступени герметично присоединяют к шламовому резервуару. На первой ступени с используют гидроциклоны больших размеров, для задержания основной массы взвешенных веществ и крупных частиц взвеси, которые могут засорить гидроциклоны малых размеров, используемые на последующих ступенях установки.