Безнапорные и напорные гидроциклоны

6 и 13 вопросы. ГИДРОЦИКЛОНЫ (безнапорные)

Гидроциклоны — аппараты для разделения в водной среде с помощью центробежных сил взвешенных частиц, отличающихся по плотности. Скорость разделения частиц в центробежном поле гидроциклона может превышать скорость осаждения эквивалентных частиц в поле гравитации в сотни раз.

По гидравлическим условиям различают два основных вида гидроциклонов: закрытые (высоконапорные) и открытые (низконапорные); последние могут быть одно- и многоярусные.

Для очистки производственных и ливневых сточных вод от механических взвешенных частиц, нефте- и масло-продуктов при расходах сточных вод 20—50 м³/сут успешно применяют одноярусные открытые гидроциклоны, а при расходах до 1000 м³/сут — многоярусные гидроциклоны.

Многоярусные гидроциклоны диаметром 5 м по чертежам, разработанным Ленинградским отделением института Проектстальконструкция, внедрены в схеме очистки сточных вод прокатных производств Ленинградского завода им. Кирова. Экономический эффект при очистке 1500 м³/ч сточной воды, по сравнению с применением горизонтальных отстойников, составил 120 тыс. руб.

К основным преимуществам гидроциклонов следует отнести: высокую удельную производительность по обрабатываемой суспензии, сравнительно низкие затраты на строительство и эксплуатацию установок, высокое качество целевых продуктов процессов разделения, возможность создания компактных автоматизированных установок. Основными недостатками напорных гидроциклонов являются значительный расход энергии и быстрый износ стенок аппарата. Для предотвращения износа производится футеровка гидроциклонов износостойкими материалами.

Открытые гидроциклоны применяются для выделения всплывающих и оседающих грубодисперсных примесей гидравлической крупностью более 0,2 мм/с и скоагулированных взвешенных частиц.

Для расчета и проектирования установок с открытыми гидроциклонами должны быть заданы те же параметры по воде и по загрязнениям, что и для отстойников. Гидравлическая крупность частиц, которые необходимо выделить для обеспечения требуемого эффекта очистки, определяется при высоте слоя воды, равной 200 мм. Для многоярусных гидроциклонов слой отстаивания должен быть равен высоте яруса.

Основной расчетной величиной открытых гидроциклонов является удельная гидравлическая нагрузка, м³/(м2∙ч), которая определяется по формуле q=3,6Ku₀ (2.42); где К — коэффициент пропорциональности, зависящий от конструкции гидроциклона.

Для гидроциклона без внутренних устройств К=0,61, для гидроциклона с конической диафрагмой К = 1,96, для гидроциклона с конической диафрагмой и внутренним цилиндром K = 1,98; для многоярусного гидроциклона с наклонными впусками K = nη[D²— (d₁ + 0,7)²]/D², (2.43); где n— число ярусов, D — диаметр гидроциклона; d₁—диаметр центрального отверстия в диафрагме; η — коэффициент использования объема; для многоярусного гидроциклона с периферийным отбором осветленной воды К = 2n'η [D² — (d₂ + 2b)²]/D², (2.44); где n' — число пар ярусов; d₂ — диаметр отверстия средней диафрагмы пары ярусов; b — ширина шламоотводящей щели.

Производительность одного аппарата рассчитывается по формуле Q'= 0,785qD². (2.45). Исходя из общего количества сточных вод Q, определяется число рабочих единиц гидроциклона: N=Q/Q'. После назначения диаметра аппарата D и вычисления числа N по табл. 2.10 определяются основные размеры гидроциклонов (рис. 2.36 и 2.37).

Рациональной конструкцией открытого гидроциклона для очистки