Калыгин - Промышленная экология - 2000 (947505), страница 19
Текст из файла (страница 19)
6.2. Схема установки для напорной флотационной очисгпки воды срециркуляцией Установка с рециркуляцией (р и с. 6.2) работает следующим образом. Вода, смешанная с коагулятором в смесителе 1, поступает в камеру 2 хлопьеобразования с лопастной мешалкой, где образуются крупные хлопья коагулянта, сорбирующие коллоидные взвеси. Из камеры 2 коагулированная вода со скоростью 0,2-0,5 мыс перетекает по трубе 3 в центральную камеру 4. В трубу 3 врезан трубопровод, по которому со скоростью 1 — 2 мыс вводится вода, пересыщенная воздухом. Часть воды, очищенная во флотаторе насосом 7, подается под давлением в смеситель 9, куда компрессором 8 вводится сжатый воздух, и затем в сатуратор 10. В сатураторе за 1-3 мин происходит насыщение воды воздухом и отделение нерастворившегося воздуха.
Насыщенная вода после снижения давления в дросселирующем устройстве 11 становится пересыщенной и поступает во флотатор. Тонкий слой пены (10 — 15 см) со взвесью собирается скребком 6 в приемный бункер 5. Применяемые в отечественной и зарубежной практике сатураторы представлены на р и с. 6.3. Недостатком сатураторов (рис. 6.3 а, б) является введение воздуха в насос, что снижает его производительность и КПД при увеличенном кавитационном износе. Более эффективны сатураторы (рис.
6.3 в — ж), в которых воздух вводится после насоса. Для повышения эффективности используется насадочный сатуратор с кольцами Рашига, а также распылительный и струйный сатураторы (рис. 6.3 г, е, ж). Р и с. 6.3. Схемы сатураторов: а — барботажный, б — эрлифтный, в — механического перемешивания, г — с кольцами Рашига, д — с зжекторной рециркуляцией воздуха, е — распылительный; ж- струйный. При расчете напорной флотации с сатурацией необходимо учитывать, что выделение пузырьков газа из воды происходит на частице. Эффективность флотационного выделения частиц определяют по формуле: где Т~ — время пребывания жидкости во флотаторе; Т = Т~ + Т~, Т, — время обработки до флотатора; а — число столкновений пузырьков газа с частицами на единице длины пути; Сг- объемная концентрация газовой фазы; 1п — скорость движения пузырьков; Н~ высота слоя жидкости во флотаторе.
Выделение примесей из сточных вод эффективно осуществляется под действием центробежных и центростремительных сил в открытых и напорных гидроцикпонах. Открытые гидроциклоны применяют для выделения из суспензий частиц диаметром более 1х10 см при очистке грубодиспергированных примесей. Применяют конструкции гидроцикпонов без внутренних устройств, с диафрагмой (р и с. 6.4) и многоярусные (р и с. 6.5).
Р и с . 6.4. Открытый гидрациклон с внутренним цилиндром и конической диафрагмой Р и с. 6.5. Многоярусный низконапорный гидроциклон Модифицированный гидроциклон с конической диафрагмой и внутренним цилиндром (см. рис. 6.4) устраняет накопление взвешенных частиц под диафрагмой и их периодический вынос с осветленной водой.
Исходную суспенэию 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 (см. рис. 6.5), состоящем из конической 1 и цилиндрической 9 частей, рабочий объем разделен коническими диафрагмами 10 на отдельные ярусы (эоны), работающие независимо друг от друга. В основе работы такого аппарата лежит принцип тонкослойного от- с~ = З,био~, где К вЂ” коэффициент (М = 0,61; М = 1,98 для гидроцикпонов без внутренних устройств и с диафрагмой соответственно); и, — гидравлическая крупность задерживаемых частиц, мм/с, Задавшись и, по нагрузке ц и назначаемому диаметру цилиндрической части аппарата О, определяют его производительность О~ = 0,785с~0 .
(6.16) Геометрические размеры циклонов выбирают по рекомендациям ~10). Зная общее количество сточных вод Я,о, определяют число гидроциклонов: ~ — С~об ~01 ° Для многоярусных циклонов гидравлическую нагрузку определяют по уравнению: 02 (сУ„Ю + 2Ь)2 ц 3В "' аИ~, ()2 (6.18) где ~с = 1; б„, — диаметр центрального отверстия в диафрагме, м; Ь вЂ” шири- на шламовыводящих щелей, м; Ȅ— число ярусов; ~ = 0,75 — коэффициент при нагрузке д = 2-2,5 м /(м хч). 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: При очистке сточных вод на установках с производительностью не более 200 м /ч от частиц крупностью более 0,2 — 0,3 мм/с используют циклоны с внутренним цилиндром и конической диафрагмой.
Фактор разделения определяется критерием Г, (отношение скоростей движения частицы под действием центробежных сил к скорости осаждения в гравитационном попе): где «т - скорость движения частицы под действием центробежных сил, м~с; д — ускорение свободного падения, м/с; г- радиус частицы, м.
г. 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 (гидравлическая крупность отделяемых частиц); размеры циклона (диаметр и геометрические соотношения между элементами аппарата); производительность аппарата, зависящая от его размеров и перепада давлений в нем (расходные характеристики); затраты энергии на создание центробежного поля, зависящие от его гидравлического сопротивления.
Для расчета гидроциклонов А.М. 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, О и г„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 (р и с . 6.6), 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: Н„= (2 — 3)0; бв = (0,24-0,28)0; О, = 0,30; снап = 0,5б,; п1 = 1; О, = 5', Р берется минимальным. 100 Р и с .
6.6. Конструкции цилиндрического гидроциклона с винтовыми вставками ~а), цилиндрического прямоточного гидроциклона со спиральными направляющими потока ~б~ и турбоциклона с вращающимся конусом ~в~ 1. Задают диаметр 0 и по указанным соотношениям определяют остальные геометрические размеры.
Общую производительность гидроциклона Я„производительность по осветленной жидкости и сгущенной суспензии О„П2, определяют по Формулам: 0„=У бв б +Оп 2сф' /рс, У 24 „104(н ~Ц01(Д ~~ ~-0,17. о 95С~-0,19~ ~ ~ ~ ~2,34 где У* — условный коэффициент расхода; ба — эквивалентный диаметр винтового канала; д, — диаметр патрубка; Р, — давление на входе в гидро- циклон; 0- диаметр гидроциклона; ̈́— высота цилиндрической части; р,— плотность жидкой Фазы.
2. Определяют среднюю скорость суспензии на входе в аппарат и среднее значение вертикальной скорости 101 где ~„- радиальная составляющая скорости. 3. Рассчитывают значение безразмерных параметров Х, Т и О и определяют унос твердых частиц 8,: 8 7 48фэ ! ~)0,28 4. Определяют унос твердых частиц со сгущенной суспензией, % 8п = 100 - 8с. (6.25) 5. Определяют концентрацию частиц в продуктах разделения (в осветленной жидкости и сгущенной суспензии), кг/м: С. =0..С..8, !100.а,; СпР— — 0„х С„х 8п ! 100 х Оп. Если расчетное значение СР > С', то задаются новым значением 0 и проводят новый расчет, пока не выполнится условие СР ~ С,',.
6. Определяют количество гидроциклонов. Обычно гидроциклоны устанавливают в комбинированной схеме очистки жидкостей, когда другие методы дороги или нецелесообразны, например, улавливание пыли свинцового сурика в системе вакуумного транспортирования и пылеулавливания. 102 6.2.2. Химические и физико-химические методы очистки сточных вод Сточные воды, содержащие минеральные кислоты или щелочи, подвергают нейтрализации.
Нейтрализацию проводят для предупреждения коррозии материалов очистных сооружений, выделения солей металлов из сточных вод и предупреждения нарушения биохимических процессов в них. Нейтрализацию осуществляют: смешением кислых и щелочных сточных вод, добавлением реагентов, фильтрованием кислых вод через нейтрализующие материалы и абсорбцией кислых газов щелочными водами или абсорбцией аммиака кислыми водами. Для очистки кислых и щелочных сточных вод используют процесс нейтрализации с применением таких реагентов, как оксиды кальция, гидроксиды натрия, калия и кальция, а также карбонаты кальция, магния и натрия, Массовый расход реагентов, кг!ч для нейтрализации сточных вод определяют по формуле: О = к,С1РС х ах100~ В, где 1, — коэффициент запаса; С~, — расход реагента, м~/ч; С вЂ” концентрация кислоты или щелочи, кгlм', а — удельный расход реагента, кг/кг;  — количество активной части в товарном продукте, %.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
