Реферат: Очистка и повторное использование технической воды и промышленных стоков
Модифицированный гидроциклон с конической диафрагмой и внутренним цилиндром 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.
В многоярусном гидроциклоне, состоящем из конической 1 и цилиндрической 9 частей, рабочий объем разделен коническими диафрагмами 10 на отдельные ярусы, работающие независимо друг от друга. В основе работы такого аппарата лежит принцип тонкослойного от стаивания. Исходная смесь поступает в аванкамеры 3 с распределительными лопатками 16 и равномерно распределяется между ярусами 12. Вывод воды из аванкамер 3 осуществляется через три щели 11, расположенные по окружности циклона 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 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.
В общем случае при расчете гидроциклонов, применяя данные кинетики отстаивания, рассчитывают гидродинамические параметры циклона и определяют его геометрические характеристики. Для всех конструкций удельную гидравлическую нагрузку определяют по формуле:
где к – коэффициент; и0 – гидравлическая крупность задерживаемых частиц, мм/с.
Задавшись и0 по нагрузке q и назначаемому диаметру цилиндрической части аппарата D, определяют его производительность
Геометрические размеры циклонов выбирают по рекомендациям. Зная общее количество сточных вод Q0 6, определяют число гидроциклонов:
Для многоярусных циклонов гидравлическую нагрузку определяют по уравнению:
где к – 1; с1цо – диаметр центрального отверстия в диафрагме, м; Ь – ширина шламовыводящих щелей, м; Л/я – число ярусов; ц = 0,75 – коэффициент при нагрузке q= 2–2,5 м3 /.
При очистке сточных вод на установках с производительностью не более 200 м3 /ч от частиц крупностью более 0,2–0,3 мм/с используют циклоны с внутренним цилиндром и конической диафрагмой. Фактор разделения определяется критерием Fr :
где vr – скорость движения частицы под действием центробежных сил, м/с; д – ускорение свободного падения, м/с2 ; г – радиус частицы, м.
Их характеристики благодаря высокой эффективности и компактности позволяют использовать гидроциклоны вместо отстойников, центробежных сепараторов, центрифуг, фильтров или в сочетании с ними.
Эффективность работы гидроциклонов определяют следующие факторы:
седиментационные свойства примесей в сточной воде;
размеры циклона;
производительность аппарата, зависящая от его размеров и перепада давлений в нем;
затраты энергии на создание центробежного поля, зависящие от его гидравлического сопротивления.
Для расчета гидроциклонов A.M. Кутеповым и Е.А. Непомнящим была предложена стохастическая модель разделительных процессов. Введя ряд предпосылок и используя числовые методы решения с применением ЭВМ, были получены безразмерные параметры а, у, 9 и г0 , характеризующие интенсивность центробежного поля, перемешивания частиц, геометрические размеры аппарата и свойства разделяемых частиц при различном времени их пребывания в аппарате.
Используя кривые зависимостей абсолютной величины уноса и количественного содержания отдельных фракций в осветленном и сгущенном потоках при различных значениях параметров конструкций гидроциклонов, можно рассчитать основные характеристики гидроциклона и характеристики разделения.
Например, для гидроциклона с винтовым входным устройством расчет проводят в следующем порядке. Исходными данными для расчета являются параметры суспензии, показатели разделения которого определяют из следующих соотношений: Нц = D; dB = D; Dc = 0,3D; dn = 0,5dc ; m = 1; a = 5°; p берется минимальным.
1. Задают диаметр D и по указанным соотношениям определяют ос-
тальные геометрические размеры. Общую производительность гидроци-
клона Q0 , производительность по осветленной жидкости и сгущенной сус-
пензии Qn /Qc определяют по формулам:
где У* – условный коэффициент расхода; dB – эквивалентный диаметр винтового канала; dc – диаметр патрубка; Р0 – давление на входе в гидроциклон; О – диаметр гидроциклона; Нц – высота цилиндрической части; рс – плотность жидкой фазы.