1. Напорные гидроциклоны
Напорные гидроциклоны применяются для механической очистки сточных вод, а также для сгущения, обогащения и классификации осадка, выделяемого из сточных вод. В напорном гидроциклоне струя, двигаясь по винтовой спирали вдоль наружной стенки аппарата, направляется в его коническую часть. Здесь основной поток изменяет направление движения и перемещается к центральной части аппарата. Выделяющийся в пристенной зоне осадок и наиболее насыщенная взвешенными веществами часть воды удаляются из аппарата через насадку для шлама. Поток осветленной воды в центральной зоне аппарата движется по цилиндрической спирали вверх к сливной насадке.
В зависимости от диаметров указанных насадок, а также размеров других конструктивных элементов гидроциклонов происходит соответствующее разделение осветленной воды и шлама. Гидроциклоны могут работать в вертикальном, наклонном или горизонтальном положении.
Рис. 13.5. Напорный гидроциклон Уфимского завода горного оборудования (УЗГО)
1 — питающий патрубок; 2 — съемный, резиновый вкладыш; 3 — шламовый патрубок; 4 — составные элементы конической части; 5 — сливной патрубок; 6 — цементная стяжка; 7 — мембранный разделитель; 8 — манометр; 9 — крышка цилиндрической части; 10 — заглушка отверстия для подключения импульсной линии системы автоматического регулирования гидроциклона; 11 — внешний сливной патрубок; 12 — цилиндрическая часть; 13 — коническая часть
Диаметр применяемых гидроциклонов 15—1000 мм. Как показывает практика, в результате воздействия абразивных частиц механических примесей гидроциклоны быстро изнашиваются. Для удлинения срока службы внутреннюю поверхность гидроциклонов футеруют каменным литьем или резиной, покрывают съемными износостойкими вставками. Гидроциклоны небольшого диаметра (15—50 мм) отливают из абразивностойких материалов — резины, керамики, пластмасс, В зависимости, от расхода обрабатываваемых вод и типа гидроциклонов можно устанавливать один или несколько параллельно работающих аппаратов, объединяемых в блоки (мультигидроциклоны).
При необходимости глубокой очистки сточных вод целесообразна последовательная работа гидроциклонов различных типоразмеров. При этом аппараты первой ступени предназначаются для удаления из воды относительно грубых примесей, аппараты последней ступени — для выделения наиболее мелких взвешенных частиц, гидравлическая крупность которых определяется в соответствии с требуемой степенью очистки.
Рис. 13.6. Конструкция напорного гидроциклона НИЛ ОПСВ с монолитными элементами рабочей камеры ГН-80
1 — питающий патрубок; 2 — цилиндрическая часть; 3 — коническая часть; 4 — шламовый патрубок; 5 — сливные патрубки; 6—ось подающей трубы; 7 — пробка для импульсной трубки
При многоступенчатой схеме работы гидродиклонов подавать очищаемую воду можно под общим напором во все последовательно работающие ступени или под определенным напором в каждую ступень. В первом случае предусматривают одну общую насосную установку, во втором — насосную установку для каждой ступени. Общую станцию рассчитывают на создание максимального давления, чтобы обеспечить нормальную работу гидроциклонов последней ступени очистки.
Для уменьшения длины подводящих коммуникаций и потерь напора в них гидроциклоны следует размещать возможно ближе к питающим насосам. Оптимальная схема установки определяется технико-экономическим расчетом. Чтобы избежать засорения гидроциклонов, рекомендуется устанавливать защитные сетки на всасывающих трубах насосов, питающих гидроциклоны. Размеры ячеек сетки должны быть в 6—10 раз меньше диаметра шламовой насадки.
Рис. 13.7. Схема установки механической очистки сточных вод стекольного завода в гидроциклонах
1 — приемный резервуар; 2 — пропеллерная мешалка; 3 — электронные сигнализаторы уровня; 4 — песковой насос; 5 — система оптимального автоматического регулирования; 6 — концентратомер; 7 _ регулятор расхода шлама; 8 — напорный гидроциклон; 9 — сборный трубопровод; 10 — скребковый транспортер; 11 — система принудительного удаления влаги; 12 — шламовый резервуар; 13 — переливной трубопровод; 14 — приемник шлама
Параметры оптимального режима эксплуатации гидроциклонов уточняют обычно при пуске и наладке установок, варьируя напор перед аппаратами и размеры площадей живого сечения сливного и шламового патрубков.
Напорные гидроциклоны серийно выпускаются Уфимским заводом горного оборудования (УЗГО, рис. 13.5, табл. 13.3). Дзержинский опытно-экспериментальный завод НИИХИММАШ изготовляет гидроциклоны двух, типов: конструкции НИИХИММАШ с диаметром цилиндрической части 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 320, 400 и 500 мм и Проблемной лаборатории очистки природных и сточных вод (НИЛ ОПСВ) Горьковского инженерно-строительного института (ГИСИ, рис. 13.6, табл. 13.4).
На рис. 13.7 представлена схема установки технической очистки сточных вод стекольного завода в гидроциклонах. Конструктивные размеры напорных гидроциклонов подбирают в зависимости от количества сточных вод, концентрации и свойств содержащихся в них взвешенных веществ. Для сточных вод, содержащих 0,2—4 г/л взвешенных веществ с объемной массой 2—5 г/см3, конструктивные и технологические параметры напорных гидроциклонов ориентировочно можно принимать по табл. 13.5.
Расчет эффективности гидроциклонов производят по граничной крупности разделения б, мкм (б — максимальный размер частиц, уходящих в слив гидроциклона) и заданной гидравлической крупности частиц мм/с, которые нужно выделить, чтобы обеспечить требуемый эффект очистки.