Меню

Отстаивание оборудование для отстаивания



ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОТСТАИВАНИЯ И ОСАЖДЕНИЯ

Цель работы: изучить назначение, устройство и принцип действия машин и аппаратов для отстаивания и осаждения.

Порядок выполнения работы

1. Изучить конструкцию отстойников, центрифуг, гидроциклонов.

2. Подробно ознакомиться с работой оборудования для осаждения и отстаивания.

3. Разобрать сепаратор на узлы и детали, изучить его устройство и принцип действия, собрать агрегат.

4. Составить отчет.

Оборудование для отстаивания и осаждения по принципу действия делится на гравитационные отстойники, отстойные центрифуги, гидроциклоны и сепараторы.

Отстойники бывают периодического, полунепрерывного и не­рерывного действия.

Отстойник периодического действия представляет собой плоский бассейн без перемешивающих устройств. Бассейн заполняется суспензией, которая отстаивается в нем в течение необходимого для разделения времени. Затем осветленный слой жидкости сливают (декантируют) через штуцеры, расположенные выше слоя осадка. Осевший осадок (шлам) выгружают вручную.

Размеры и форма отстойников зависят от концентрации дисперсной фазы и размеров частиц: они уменьшаются с увеличением плотности и размеров частиц. Продолжительность отстаивания зависит от вязкости дисперсионной фазы, которая снижается с повышением температуры. Поэтому для ускорения процесса отстаиваемую суспензию подогревают (если это не противоречит технологии).

Рис. 35. Отстойник полунепрерывного действия с наклонными перегородками: 1 – корпус; 2 – наклонные перегородки; 3 – бункеры

В отстойник полунепрерывного действия (рис. 35) суспензия подается, через штуцер и направляется с помощью наклонных перегородок попеременно сверху вниз и снизу вверх. Устройство перегородок увеличивает продолжительность нахождения суспензии и площадь поверхности отстаивания. Шлам собирается в конических бункерах и по мере накопления удаляется из них через Краны. Осветленная жидкость отводится из отстойника через верхний штуцер.

Наибольшее распространение в промышленности получили отстойники непрерывного действия.

Непрерывнодействующий отстойник с гребковой мешалкой (рис. 36) представляет собой цилиндрический резервуар с коническим днищем и внутренним кольцевым желобом вдоль верхнего края отстойника. Мешалка с наклонными лопастями, на которых расположены гребки для перемещения осадка к разгрузочному люку, вращается с переменной частотой от 0,02 до 0,5 мин -1 .

Рис. 36. Отстойник непрерывного действия с гребковой мешалкой: 1 – кольцевой желоб; 2 – мешалка; 3 – гребок; 4 – люк; 5 – коническое днище; 6 – цилиндрический резервуар

Суспензия непрерывно подается по трубе в середину резервуара. Осветленная жидкость переливается в кольцевой желоб и отводится из отстойника. Шлам удаляется при помощи диафрагменного насоса. Извлечение жидкости из шлама, если она является ценной для производства или это необходимо по технологическим условиям, проводится в установке для противоточной промывки. В таких отстойниках достигаются равномерная плотность осадка и его эффективное обезвоживание. Недостатком гребковых отстойников является их громоздкость.

Многоярусные отстойники представляют собой несколько отстойников, поставленных один на другой, или цилиндрический резервуар с коническим днищем, внутри которого имеются конические перегородки, разделяющие отстойники на ярусы (рис. 37); в них снижена громоздкость и увеличена площадь поверхности отстаивания. Данные отстойники используются на сахарных заводах для сгущения сатурационных соков.

Отстойник имеет общий вал, на котором расположены гребковые мешалки. Суспензия через распределительное устройство подается по трубам в стаканы каждого яруса. Осветленная жидкость собирается через кольцевые желоба в коллектор. Ярусы соединены стаканами для удаления шлама. Стакан каждого вышерасположенного яруса опущен нижним концом в слой шлама нижерасположенного яруса. Таким образом, ярусы отстойника последовательно соединены. Шлам, перемещаясь по ним, удаляется только из нижнего яруса через разгрузочный конус, в котором установлен скребок.

Отстойник для непрерывного разделения эмульсий (рис. 38) состоит из нескольких частей. Эмульсия подается в левую часть отстойника оттуда – в среднюю сепарационную камеру. Перегородка 2 позволяет регулировать высоту уровня смеси. В сепарационной части происходит разделение исходной смеси на составляющие под действием сил тяжести. Легкая жидкость поднимается и вытекает из отстойника через верхний штуцер. Тяжелая жидкость опускается, проходит под правой перегородкой 3 и вытекает через нижний штуцер.

Центрифуги могут быть с вертикальным и горизонтальным расположением вала и барабана периодического (подвод суспензии и выгрузка осадка производятся периодически), полунепрерывного (суспензия подается непрерывно, а осадок выгружается периодически) и непрерывного действия (подача суспензии и выгрузка осадка осуществляются непрерывно).

В центрифуге периодического действия (рис. 39) под влиянием центробежной силы, возникающей при вращении барабана, твердые частицы осаждаются в виде сплошного слоя осадка на стенке барабана, а осветленная жидкость переливается в кожух и удаляется через расположенный внизу патрубок. По окончании процесса осадок выгружается.

Процесс в отстойной центрифуге состоит из разделения (осаждения) суспензии и отжима или уплотнения осадка.

В автоматических отстойных центрифугах (рис. 40), предназначенных для разделения средних и грубых суспензий, загрузка материала, промывка, пропаривание и выгрузка осадка выполняются автоматически. Осадок после отделения жидкости снимается ножом 3 или скребком, который срезает его и направляет в желоб или на конвейер. Нож управляется при помощи гидравлического цилиндра. С ножом сблокирован пневматический молоток, ударяющий по желобу для облегчения выгрузки осадка. Последовательность и продолжительность отдельных стадий полного цикла центрифугирования регулируются электрогидравлическим автоматом, который состоит из масляного насоса, редуктора и гидравлических цилиндров, управляемых сервомотором.

Непрерывнодействующие отстойные горизонтальные центрифуги со шнековой выгрузкой осадка – НОГШ (рис. 41) применяются в крахмалопаточном производстве для получения концентрированного крахмального осадка и в других производствах.

Суспензия подается в полый вал шнека через центральную трубу, на выходе из нее внутри шнека суспензия под действием центробежной силы распределяется по полости ротора. Ротор вращается в кожухе в полых цапфах. Шнек вращается в цапфах, находящихся внутри цапф ротора. Твердые частицы отбрасываются к стенкам ротора, а жидкость образует внутреннее кольцо, толщина которого зависит от положения сливных отверстий на торце ротора. Образовавшийся осадок из-за отставания скорости вращения шнека от скорости вращения ротора перемещается к отверстиям в роторе, через которые выводится в камеру 6 и удаляется из центрифуги.

При движении вдоль ротора осадок уплотняется. При необходимости он может быть промыт.

Осветленная жидкость отводится через сливные отверстия в камеру фильтрата и удаляется через патрубок 7.

За счет изменения частоты вращения ротора и шнека можно регулировать режим работы центрифуги, изменяя продолжительность отстаивания и выгрузки осадка.

Центрифуги типа НОГШ обладают высокой производительностью и применяются для разделения тонкодисперсных суспензий с высокой концентрацией твердой фазы.

Сепараторы применяются для разделения тонкодисперсных суспензий и эмульсий; они обеспечивают эффективное отделение дрожжей от браги, тонкое осветление виноматериалов, обезжиривание молока и др.

Тарельчатый дрожжевой сепаратор с внутренними соплами (рис. 42) состоит из барабана и пакета тарелок, заключенных в корпус, который смонтирован на общей раме с электродвигателем. Вал с насаженными на него тарелками приводится во вращение электродвигателем через ременную передачу. Сепаратор снабжен клапанами для безразборной промывки, которые автоматически открываются при снижении частоты вращения за счет накопления осадка.

Суспензия попадает в сепаратор по внешней кольцевой трубе под нижнюю перфорированную тарелку, достигает под действием центробежной силы ее нижней поверхности, частично разделяется и поступает в межтарельчатое пространство вышерасположенных тарелок. Пакет сепарационных тарелок увеличивает эффект сепарирования за счет сокращения пути свободного осаждения дрожжевых частиц. Если дрожжевая частица достигла нижней поверхности тарелки, то можно считать, что она практически выделилась из смеси. Осевшие частицы дрожжей через внутренние сопла поступают во внутреннюю кольцевую трубу и выводятся из сепаратора. Осветленная жидкость отводится по периферийной трубе.

В саморазгружающийся сопловый сепаратор (рис. 43),предназначенный для разделения суспензий, содержащих более 1 % твердых частиц, суспензия подается в барабан сверху через центральную впускную трубу и распределяется по периферии с помощью конуса. Твердые частицы как более тяжелая фаза направляются к стенке барабана. Жидкость выходит из барабана в его верхней части после прохождения через дисковую насадку и встроенный насос с напорным диском. Осадок выгружается из барабана сепаратора через определенные интервалы времени без его остановки. Выгрузка осадка достигается за счет того, что внутреннее дно барабана может свободно перемещаться по вертикали. Во время сепарирования оно из-за гидравлического давления уплотняющей жидкости прижимается к верхней части барабана, обеспечивая надежную герметизацию. Через определенные интервалы времени автоматически по заданной программе резко снижают давление уплотняющей жидкости, что вызывает перемещение дна барабана вниз. При этом открывается кольцевая щель, через которую под действием центробежной силы выгружаются твердые частицы.

Повышение и понижение гидравлического давления осуществляются посредством импульсов рабочей жидкости, подаваемой наружи в систему, приводящую в действие барабан. Данные импульсы и последующие выгрузки твердых частиц – «выстрелы» – регулируются устройством для выгрузки, приводимым в действие датчиком времени или самозащелкивающимся устройством, срабатывающим, как только твердые частицы достигают определенного уровня. Выгрузка твердых частиц может быть частичной, полной или комбинированной.

Сопловые сепараторы с непрерывным удалением осадка применяются для разделения суспензий, содержащих от 6 до 30% твердых частиц. Развиваемая в них центробежная сила в 6000 – 9000 раз больше силы тяжести. Производительность достигает 150 м 3 /ч. Сепараторы высокопроизводительны, компактны, герметичны, изготавливаются из антикоррозийных материалов, просты в обслуживании (сборка, разборка и периодическая промывка производятся с помощью специальных устройств и моющих машин), не требуют значительных затрат ручного труда, могут работать по заданной программе, недостаток – их высокая стоимость.

Читайте также:  Метан оборудование в ташкенте

Гидроциклоны (рис. 44) применяются для осветления, обогащения суспензий, классификации твердых частиц по размерам от 5 до 350 мкм, а также для очистки сточных вод после мойки пищевых агрегатов. Качество разделения в гидроциклонах зависит от угла конусности. Оптимальным считают угол, равный 10 – 15°. При таком угле удлиняются коническая часть гидроциклона и путь твердых частиц, следовательно, увеличиваются время пребывания частиц и качество разделения.

Суспензия подается тангенциально в цилиндрическую часть и приобретает вращательное движение. Скорость ее вращения на входе в гидроциклон составляет 5 – 25 м/с. Под действием центробежной силы твердые частицы отбрасываются к стенкам и движутся по спиральной траектории вдоль стенок вниз к штуцеру 6, через который отводятся в виде шлама. Осветленная жидкость движется во внутреннем спиральном потоке вверх вдоль оси гидроциклона и удаляется через патрубок 2.

Гидроциклоны, применяемые в качестве классификаторов, имеют диаметр 300 – 350 мм и высоту 1,0 – 1,2 м. Для сгущения грубых суспензий используются гидроциклоны диаметром 10 – 15 мм, обычно объединяемые в общий агрегат, в котором они работают параллельно (мультигидроциклон).

Сверхцентрифуги (рис. 45)имеют ротор малого диаметра – не более 200 мм, вращающийся с большой частотой – до 4500 мин -1 . Фактор разделения составляет 15000.

В таких центрифугах разделяют тонкодисперсные суспензии и эмульсии (обезжиривание молока).

1. Какие неоднородные системы разделяют методом отстаивания?

2. В чем заключается расчет отстойников?

3.Что является движущей силой отстаивания? Как она определяется?

4.Какими методами можно повысить эффективность разделения неоднородных смесей по сравнению с отстаиванием?

5.Какими факторами определяется эффективность разделения в поле центробежных сил?

6. Какое оборудование применяется для разделения неоднородных смесей?

7.Отстойники каких конструкций используются для разделения суспензий?

8.Какие типы отстойных центрифуг применяются для разделения суспензий?

9. Что является движущей силой в центрифугах, сепараторах и гидроциклонах? Каково соотношение движущих сил в отстойниках и центрифугах?

10. В чем заключается расчет отстойных центрифуг?

11. Какие методы применяются для разделения тонкодисперсных суспензий и эмульсий?

12. Чем различаются конструкции сепараторов для разделения эмульсий и суспензий?

13. В каких случаях применяют сепараторы, гидроциклоны и сверхцентрифуги?

Источник

История возникновения тонкослойных отстойников

Тонкослойное отстаивание

История возникновения

Традиционное оборудование для отстаивания достаточно громоздко и требует значительных площадей для размещения. Применение принципа тонкослойного отстаивания позволяет нивелировать этот недостаток, сохраняя основные достоинства устройств, работающих по принципу гравитационной сепарации: низкие себестоимость и эксплуатационные расходы.

Нужно отметить, что «концепция разделения на тонкие слои» реализованная в 1889 фон Бехтольшаймом и де Лавалем в их центробежном сепараторе предвосхищала идею тонкослойного отстаивания, которая, однако, не получила должного развития. В патентной литературе, однако, устройства для тонкослойной гравитационной сепарации появляются довольно рано – первый английский патент на такое устройство был выдан в 1886 году.

В то же время, два других изобретения, а именно коагулятор непрерывного действия Дорра и центрифугу де Лаваля, ждал куда больший успех. Оба эти изобретения являлись важными вехами в своих областях технологии сепарации и отдельные их модификации используются по сей день. И Дорр и де Лаваль понимали, что основным фактором, определяющим эффективность процесса осаждения, является площадь отстаивания.

Таким образом, хотя идея тонкослойного отстаивания известна давно, её реальное внедрение в индустрию произошло сравнительно недавно. Коагулятор Дорра и его аналоги более полувека господствовали в области процессов, связанных с гравитационной сепарацией и альтернативного оборудования на рынке просто не было. Однако, благодаря современным теоретическим и технологическим изысканиям, альтернатива конструкции Дорра была найдена. Как будет показано ниже, технология тонкослойного отстаивания опирается на актуальные исследования в области динамики потока и конструктивные возможности современных материалов. Более того, данная технология, как никогда актуальна в современном густонаселённом мире с его насущной потребностью в решениях по очистке воды и повышенными требованиями к компактности оборудования.

Источник

Суть и особенности методов механической очистки сточных вод

Промышленные и бытовые сточные воды содержат разнообразные химические, минеральные и органические взвеси.
Механические методы обработки чаще всего используются для выделения таких составляющих, которые могут помешать применению более эффективных способов (биологических, физико-химических, химических).

Содержание

  1. Суть, предназначение и сферы применения метода
  2. Каков процесс?
  3. Схема очистного сооружения
  4. Способы очищения стоков от твердых частиц
  5. Процеживание
  6. Отстаивание
  7. Фильтрование
  8. Оборудование
  9. Песколовки
  10. Жироловки
  11. Иловые площадки
  12. Отстойники
  13. Решетки
  14. Грабли
  15. Заключение

Суть, предназначение и сферы применения метода

Механическая обработка стоков дает возможность:

  • отделить нерастворимые составляющие (мусор, взвешенные частицы, химические соединения);
  • создать равномерный поток, предотвращающий колебания объема на следующих стадиях чистки.

Отделенные взвеси удаляются для утилизации или вторичного использования. Этот способ применяется в основном на промышленных предприятиях.

Для устройства системы очистки проводится анализ стоков и создается проект, учитывающий состав воды. Только потом подбирается оборудование, проводятся работы по монтажу.

В быту устанавливаются различные септики, разделенные на несколько отсеков. В процессе перемещения жидкости взвеси оседают на дно, уровень очистки воды на выходе 60-70%.

Чтобы избавиться от самых мелких частиц, устраиваются фильтрационные поля. Септики полностью энергонезависимые, стоят не дорого, монтируются просто. Недостаток один – систему доочистки не всегда возможно устроить.

Каков процесс?

Если в стоках большинство механических составляющих большого размера, достаточно пропустить жидкость через решетки с ячейками различного размера.

При наличии масел и жиров перед решетками монтируются жироловки.

На дне отстойников оседают мелкие фракции.

От оставшихся микроскопических частиц избавляются фильтрованием.

Схема очистного сооружения

  1. Выбросы в системе канализации собираются в очистном сооружении. Практически всегда на первом этапе проводится процеживание. Примеси удаляются для утилизации или переработки.Если примеси очень грубые, процеживание дополняется измельчением дробилками. Для промышленных стоков могут использоваться системы для прессования отходов и промывания решеток, фракционирование, позволяющее разделить примеси по размерам.
  2. Второй этап – отстаивание. В процессе перемещения потока тяжелые частицы оседают на дно. Для повышения эффективности отстойники оснащаются аэраторами, создающими поток воздуха, отделяющий органику от минеральных соединений. Осадок необходимо периодически удалять, чтобы предотвратить процесс брожения.
  3. Заключительный этап – фильтрация, при помощи которой удаляются самые мелкие фракции.

Способы очищения стоков от твердых частиц

У каждого этапа свои функции и различная эффективность.

Процеживание

Цель процедуры – отделить взвешенные, волокнистые, нерастворимые составляющие (до 25 мм). Монтируются задерживающие их приборы.

Процеживание может быть разделено на 2 или даже 3 этапа, чтобы отделить фракции различных размеров.

Отстаивание

Этот этап обязателен в промышленных замкнутых системах, так как позволяет улучшить качество процеженной воды. Принцип работы один – оседание тяжелых примесей (с размером до 0,25 мм) под воздействием силы гравитации.

Чтобы этот способ был максимально эффективным, стоки должны очищаться не менее 1,5-2-х часов. Процесс отстаивания затрудняется, если начинается коагуляция (слипание), меняющая размеры примесей.

Фильтрование

Суть процесса – пропускание загрязненной воды через различные фильтры:

  • раздробленный антрацит или керамзит;
  • гранитный щебень;
  • шлак;
  • кварцевый песок;
  • сетки.

В результате из стоков удаляются микроскопические частицы, оставшиеся после отстаивания.

Все фильтры можно классифицировать по:

  1. характеристикам процесса (непрерывное или периодическое использование);
  2. способу создания давления;
  3. направлению движения (вниз, в сторону, вверх).

Оборудование

Для каждого из трех методов используется отдельная оснастка.

Песколовки

Эти приборы используются в составе осветлителей для выделения битого стекла, шлаков, песка и др. Для эффективной работы необходимо создать оптимальные условия.

Основной показатель – скорость движения потока, которая должна быть в пределах 15-30 см/сек. Если ее снизить, будут отделяться слишком мелкие фракции, что может создать проблемы.

Любая песколовка состоит из двух частей:

  1. рабочей;
  2. осадочной.

Через первую течет жидкость, во второй собирается осадок, который периодически удаляется гидроэлеватором (при очень больших объемах) или насосом. Если песколовка качественная, удаляется до 75% минеральных примесей.

Песколовки классифицируются по направлению движения жидкости:

  • вертикальные;
  • горизонтальные (стоки движутся прямо или по кругу);
  • аэрируемые.

Самые распространенные горизонтальные.

Отдельная группа – уловители грязи, в которых зона улавливания дополнена отстойником особой конструкции. Это небольшие приборы, которые размещаются под землей. Оснащаются:

  1. решеткой, улавливающей грубые примеси;
  2. тонкой сеткой;
  3. механизмом для удаления осадков.

Жироловки

Жироловки разделяются по месту размещения. Доступны модели:

  • под мойки;
  • для отдельных цехов (с расходом воды до 3-х м 3 /час);
  • для предприятий (подземные и наземные при расходе воды от 3-х м 3 /час).

Жироловки монтируются отдельно от очистных сооружений (чаще всего как первый элемент) в:

  1. квартирах;
  2. кафе;
  3. ресторанах;
  4. на предприятиях, производящих консервы, продукты из мяса.

Предназначение этого оборудования – защитить очистное сооружение от масел и жиров.

Жироловка – это герметичная емкость из металла или пластика, оснащенная сепарационными пластинами. Жидкость поступает в камеру сепарации, в ней оседают твердые примеси и крупные фракции масел и жиров.

После перетекания в отстойный отсек жировые отложения откладываются на поверхности жидкости и перемещаются в распределительный карман. Вода перетекает в канализационный трубопровод.

Иловые площадки

Визуально это участок, окруженный валками из грунта. Этот способ применяется для удаления остатков влаги путем испарения и ухода в грунт.

Располагается после отстойника, позволяет снизить содержание воды на 25% и уменьшить объем отбросов в 3-8 раз. Сухие остатки удаляются, жидкость возвращается в очистное сооружение.

Читайте также:  Оборудование для замены прав

Отстойники

Отстойники – главные элементы системы. Это оборудование бывает:

  • вертикальное, горизонтальное, радиальное;
  • первичное или вторичное.

Решетки

Решетки для процеживания бывают:

  • неподвижные;
  • подвижные;
  • совмещенные с дробилкой или фракционатором;
  • оснащенные микропроцеживателем.

Самые распространенные неподвижные, изготовленные из металлических прямоугольных или круглых стержней, размещенных друг от друга на расстоянии 5 – 25 мм.

При наличии дробилки расщепляются самые крупные примеси, для отделения мелких частиц на выходе монтируется микропроцеживатель.

К решеткам относятся волокноуловители, которые используются на текстильных и целлюлозно-бумажных предприятиях.

Грабли

Это оборудование чистит решетки и подает на подвижную ленту отходы. Размещается в пазухах, функционирует за счет шестеренчатого привода, оснащенного шарнирно-пластинчатой цепью.

Заключение

Метод механической очистки сточных вод самый дешевый и простой, однако он имеет низкую эффективность очистки — 60-65%. Чаще всего применяется в комплексе с биологической очисткой, благодаря чему эффективность достигает 95-99 процентов.

Источник

Основные виды отстаивания

Частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воде, в процессе отстаивания и осветления оседают на дно сооружения. При этом выпадают в осадок те из них, которые находятся в сыром стоке и которые образуются вследствие применения химических реагентов, добавляемых искусственно (коагуляция, удаление железа, химическая очистка), или в результате физической флокуляции, связанной с биологической очисткой городских сточных вод.

  1. Статическое отстаивание
  2. Осветление в условиях контакта с осадком
  3. Применение тонкослойного отстаивания в осветлителях со взвешенным слоем осадка
  4. Сверхускоренное осветление

Статическое отстаивание

Этот вид отстаивания представляет собой периодический процесс, когда вода остается в сооружении в состоянии покоя в течение нескольких часов, после чего ее спускают до уровня верхней границы слоя выпавшего осадка. Этот способ отстаивания применяют на временных сооружениях, но в промышленном масштабе всегда отдают предпочтение отстаиванию при непрерывном поступлении жидкости, так как при этом не требуется постоянное ручное управление.

Отстойники и осветлители бывают прямоугольной или круглой формы в плане. Чтобы обеспечить выпадение осадка, восходящая скорость воды в отстойнике должна быть меньше скорости падения частиц. Обычно это зависит от плотности и размеров частиц.

В небольших отстойниках стенки днища расположены под углом 45—60°, что позволяет непрерывно или периодически удалять осадок с самой нижней отметки сооружения. В больших отстойниках с целью ограничения их высоты угол наклона стенок днища принимают минимальным, осадок с помощью скребкового механизма собирается в приямок, откуда легко удаляется.

Для осадка, получаемого при первичном отстаивании в процессе обработки городских сточных вод, уклон стенок днища должен быть больше, чем при обработке питьевых вод, а потому целесообразнее использовать отстойники со скребковым механизмом.

Желательна регулярная эксплуатация статических отстойников. Колебания расхода воды вызывают вихревые потоки, которые поднимают осадок к поверхности. Кроме того, разность температур сточной воды, поступающей в отстойник и находящейся в нем, даже не столь значительная, все же создает конвективные течения, которые также поднимают осадок к поверхности. Необходимо также тщательно продумать распределение поступающей воды и отвод осветленной, чтобы исключить возможность возникновения каких-либо местных течений и обеспечить равномерное распределение поступающей воды по всей зоне отстаивания при условии сохранения нейтральной зоны для аккумуляции осадка.

При изучении распределения потоков, формирующихся в отстойнике, поступающую в сооружение воду подкрашивают. Краситель не должен быстро диффундировать в воде, поэтому рекомендуется использовать родамин B (в концентрации 1 г/л). Одного литра такого раствора достаточно для обследования осветлителя объемом 60 м3.

При коагуляционной обработке воды химическими реагентами перед осветлителем необходимо предусмотреть флокулятор, рассчитанный на «диффузное осаждение», при котором концентрация взвешенных веществ определяется как сумма взвешенных веществ сырой сточной воды и введенных реагентов.

Применение отстаивания в тонком слое. В статическом отстойнике максимальная восходящая скорость потока не зависит от глубины отстойника. Это позволило оборудовать существующие отстойники полочными блоками, каждый из которых представляет собой отстойник с ограниченной глубиной. При этой глубине может быть увеличена нагрузка на единицу площади отстойника.

Осветление в условиях контакта с осадком

Флокуляция может быть улучшена в результате увеличения концентрации хлопьев или введения рециркуляции осадка, значительно ускоряющей осветление.

В биологической очистке сточных вод резервуары, в которых происходит отделение очищенной воды от активного ила, называются вторичными отстойниками. Они должны обеспечить наибольшую скорость рециркуляции или с тем, чтобы ил оставался в сооружении как можно меньший период времени перед возвращением в аэротенк. Во вторичных отстойниках для удаления ила применяют скребковые устройства, которые все чаще уступают место илососам или комбинациям этих устройств.

При очистке питьевых вод и в промышленном водоснабжении процессы флокуляции и осветления могут быть совмещены в одном сооружении: в «Циркуляторе» с циркуляцией осадка или «Пульсаторе» — осветлителе со взвешенным слоем, содержащим высокую концентрацию взвешенных веществ. В этих сооружениях полностью процесс осветления завершается в результате контакта воды и плотного осадка. Скорость движения потока воды вверх может быть увеличена до 1,5—6 м/ч в зависимости от типа осветлителя. Таким образом может быть получена осветленная вода хорошего и постоянного качества независимо от степени мутности исходной воды и характера обработки.

Уплотнение избыточного осадка происходит в специальной камере или иловом приямке, откуда он удаляется автоматически.

При образовании большого количества осадка необходимо использовать отстойник с камерой флокуляции и скребковым механизмом.

В системах отстаивания, в которых осветление происходит во взвешенном слое, улучшается хлопьеобразование и эффективнее используются добавляемые в воду реагенты, вследствие повышения концентрации в пределах взвешенного слоя осадка. При этом ускоряется адсорбция растворенных веществ на хлопьях ила. При очистке воды с добавлением активного порошкообразного угля во взвешенный слой осадка можно добиться тех же результатов, но при этом значительно снизить дозу угля. Экономия активного угля может превышать 40%.

Применение тонкослойного отстаивания в осветлителях со взвешенным слоем осадка

В осветлителях с рециркуляцией осадка («Циркуляторах» и «Акселаторах») или со взвешенным слоем осадка (в «Пульсаторах») применение полочных блоков позволяет улучшить качество осветленной воды при той же восходящей скорости, вследствие улавливания частиц осадка, выносимых из взвешенного слоя. И наоборот, при одинаковом качестве осветленной воды использование этого оборудования дает возможность значительно увеличить пропускную способность сооружения.

Отставивание ила

Если в слое взвешенного осадка установить блоки с наклонными полками, то процесс осаждения ускоряется. Ил осаждается на нижнюю полку и сползает вниз в зону накопления осадка. В то же самое время вода без взвеси собирается под верхней полкой и быстро движется вверх. Это явление можно наблюдать в лабораторных условиях, если отстаиваемый осадок поместить в два мерных цилиндра. В левом цилиндре 1 расположенном вертикально, происходит обычное осаждение слоя взвешенного осадка. В правом цилиндре 2, расположенном под углом 60° к горизонтальной плоскости, осветление воды происходит в результате оседания слоя взвешенного осадка и отстаивания в трубчатых элементах, расположенных в этом слое, что вызывает значительное увеличение скорости отстаивания. Из графика видно, что осадок в вертикальном цилиндре будет занимать объем 125 мл через 6 мин с начала отстаивания, а в цилиндре, расположенном наклонно, через 2,5 мин. Как показал опыт, осветление воды достигается в результате одновременного оседания слоя взвешенного осадка и отстаивания в тонком слое воды. При этом скорость осаждения может быть очень высокая (20 м/ч); она зависит от природы воды и типа взвешенных веществ.

Сверхускоренное осветление

Совмещение процессов отстаивания в контакте с осадком и в тонком слое при введении наклонных полочных блоков во взвешенный слой осадка («Суперпульсатор») позволяет увеличить скорость отстаивания в 2—3 раза по сравнению с обычным ускоренным отстаиванием в контакте с осадком.

Конвективные течения: любой процесс осветления может быть серьезно нарушен, если плотность воды не остается постоянной, что вызывается изменением температуры воды и степени ее минерализации. При изменении температуры воды, поступающей в отстойник, на 1 °С в час может быть значительно уменьшена производительность осветлителя. Изменение минерализации воды на 1 г/л в час дает тот же эффект.

При проведении строительных работ практически всегда требуется специальная техника. Аренда спецтехники в Костроме доступная по ссылке.

Источник

ОТСТАИВАНИЕ

Отстаивание (О) применяют для разделения пылей, суспензий и эмульсий. Из-за небольшой скорости осаждения взвешенных частиц О применяют для частичного разделения неоднородных систем (НС): пылей, суспензий и эмульсий. Преимущества процесса – простое аппаратурное оформление и малые энергетические затраты.

Движущая сила процесса – сила тяжести.

Сущность О заключается в том, что НС пропускается через камеру (рис. 4.4), на дно которой под действием сил тяжести осаждаются взвешенные частицы. При отстаивании

должны соблюдаться два основных требования: 1)время пребывания элементов потока в аппарате должно быть равно или больше времени осаждения частиц; линейная скорость потока в аппарате должна быть значительно меньше, чем скорость осаждения.

Несоблюдение первого приводит к тому, что частицы не успевают осесть, а второго – к тому, что возникающие вихревые токи поднимают осаждающиеся частицы.

Установим связь между производительностью отстойной камеры и ее размерами. Обозначим (рис. 4.4):

Читайте также:  Торговое оборудование для магазина электротовары

Vсек– производительность камеры м 3 /сек;

w – скорость осаждения частицы в м/сек;

t – время осаждения частицы в сек;

w – линейная скорость потока в аппарате в м/сек;

a, b, h – размеры камеры в м.

Рабочий объем аппарата может быть определен по уравнению:

Но t0 = h/w , тогда

Vсек = a × b ×w (4.2)

Произведение a × b = F есть площадь осаждения и, следовательно, производительность отстойного аппарата равна произведению площади осаждения на скорость осаждения. Скорость осаждения, необходимая для расчета определяется закономерностями гидрокинетики через критериальное уравнение, связывающее критерии Рейнольдса и Архимеда.

Аппараты, предназначенные для проведения процессов отстаивания, обычно называются отстойниками.

Отстойники для пьлей.Все отстойники для пылей являются непрерывно действующими или полунепрерывно действующими аппаратами. Газовий поток проходит через аппарат непрерывно, а осевшая пыль выгружается из него или непрерывно, или периодически.

Простейшим отстойником является отстойннй газоход — расширенная часть

газопровода (рис. 4.5.). Отстойннй газоход снабжается перегородками 1 и сборниками пыли 2. Благодаря наличию перегородок газовый поток завихряется и возникающие при атом центробежные силы способствуют осаждению частиц пыли. Из сборников пыль выгружается периодически.

Отстойники для суспензий.Отстойники для суспензий работают как полупепрернвно действующие или непрернвно действующие аппараты.

На рис. 4.6. показан непрернвно действующий отстойник с гребками. В производствешшх условиях такой отстойник является наиболее рентабельным. Суспензия поступает в верхнюю часть аппарата, осветленная жидкость выводится через кольцевой желоб 2, осадок собирается в нижней части аппарата. Гребок 1, совершающий

0,02—0,5 оборота в 1 мин, разрыхляет осадок и перемещает его по дну к разгрузочному штуцеру в центре отстойника.

Отстойники для амульсийразличают периодического и непрернвного действия.

Непрерывно действующий отстойник для эмульсий представляет собой цилиндрическую емкость, снабженную вводным и выводньм патрубками. Змульсия вводится в среднюю часть аппарата между двумя перфорированньши перегородами. После расслаивания легкая жидкость удаляется из аппарата через верхний отводннй патрубок, а тяжелая — через нижний.

В заключение отметим, что конструктор отстойной аппаратуры имеет незначительные возможности для интенсификации процесса. Единственннм путем интенсификации является увеличение площади осаждения, что достигается размещением в аппарате большого числа полок.

ОСАЖДЕНИЕ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ СИЛЫ (ОЦС)

ОЦС применяется для разделения пылей, суспензий и эмульсий. Чтобн осуществить зтот процесе, к осаждаемым частицам необходимо приложить центробежные силы, что достигается введением разделяемого потока в поле действия центробежннх сил.

Для создания поля центробежных сил в технике используется два приема: 1) обеспечивают вращательное движение потока жидкости (газа) в неподвижном аппарате; 2) поток направляют во вращающийся аппарат, где перерабатываемые продукты вращаются вместе с аппаратом. В первом случае происходит циклонный процесс, а во втором – отстойное центрифугирование.

Физическая сущность ОЦС заключается в том, что во вращающемся потоке на взвешенную частицу действует центробежная сила, направляющая ее к периферии от центра по радиусу со скоростью, равной скорости осаждения ×w (рис.4.7). Окружная скорость несущего частицу потока ×wr . Частица движется а результирующей скоростью ×wр по траектории abc и оседает на стенках аппарата.

Процесс осаждения протекает под действием центробежной силы

(4.3)

Если вспомнить, что сила тяжести без учета подъемных (архимедовых) сил составляет:

Из сопоставления уравнений (3) и (4) следует:

(4.5)

т.е. центробежная сила больше силы тяжести в w 2 r/g×r раз. В производственных процессах соотношение между wr и r таково, что центробежная сила не меньше, чем на два порядка превышает силу тяжести.

Циклонный процесс используется преимущественно для разделения пылей, однако находит свое применение и для разделения суспензий (гидроциклоны).

Сущность циклонного процесса заключается в том, что поток, несущий взвешенные частицы, вводят в аппарат тангенциально через входную трубу (рис. 4.8) с рассчитанной скоростью 10 – 40 м/сек. В случае газов и 5 – 25 м/сек в случае жидкостей. Благодаря тангенциальному вводу и наличию центральной выводной трубы поток начинает вращаться вокруг последней, совершая при прохождении через аппарат несколько оборотов. Под действием возникающих центробежных сил взвешенные частицы отбрасываются к периферии, оседают на внутренней поверхности корпуса 1, а затем опускаются в коническое днище 2 и удаляются из аппарата через патрубок. Освобожденный от взвешенных частиц поток выводится из циклона через выводную трубу.

Рис. 4.8. Схема устройства циклона: Рис. 4.9 Схема отстойной центри-

1 – корпус; 2 – коническое днище. фуги периодического действия

с ручной выгрузкой осадка.

Отстойное центрифугированиеприменяется преимущественно для разделения суспензий и эмульсий во вращающихся аппаратах, называемых отстойными центрифугами.

Процесс осаждения в центрифугах характеризуется теми же законами, что и осаждение в циклонах, а следовательно и все приведенные выше формулы справедливы и для них.

Центрифуги различают по принципу действия (периодические, непрерывные); по способу выгрузки материала (с ручной и механизированной выгрузкой) и по расположению вала (вертикальные, горизонтальные, наклонные).

Схема простейшей отстойной центрифуги с вертикальным расположением вала показана на рис.4.9. Центрифуга рассчитана на ручную выгрузку осадка.

Основные части этой центрифуги – сплошной барабан 2, насаженный на вращающийся вал 1, и кожух 3. Под действием центробежной силы твердые частицы осаждаются из суспензии, подаваемой в центрифугу, и отлагаются в виде сплошного осадка на стенке барабана; осветленная жидкость переливается в кожух и удаляется из него через расположенный внизу патрубок. По окончании отстаивания центрифугу останавливают и выгружают осадок вручную.

перемещается к окнам 5, перетекает в кожух 4 и удаляется через нижний

патрубок. Осадок непрернвно перемещается в барабане справа налево при помощи шнека, которнй вращается со скоростью, иесколько меньшей, чем скорость вращения барабана. Через окна 2 осадок выбрасывается в кожух и выводится из центрифуги через распо-ложенный внизу патрубок.

Отстойные центрифуги для разделения эмульсий называются сепараторами. В промышленности широко применяются одно— и многокамерные, а также тарельчатые сепараторы. Так же, как и центрифуги, они имеют барабан, насаженный на вертикальный вал с приводом.

Осаждение под действием электрического полявзвешенных в газе твердых и жидких частиц имеют существенные преимущества с другими способами осаждения. Так, при электрическом осаждении частиц небольших размеров им удается сообщить значительный электрический заряд и благодаря этому осуществить процесс осаждения очень малых частиц, который невозможно провести под действием силы тяжести или центробежной силы.

Физическая сущность электроосаждения состоит в следующем. Газовый поток, содержащий взвешенные частицы, ионизирут. При этом они приобретают электрический заряд. При прохождении ионизированного газового потока в электрическом поле между двумя электродами заряженные частицы перемещаются к противоположно заряженным электродам и оседают на них.

В промышленности злектроосаждение взвешенннх частиц из газа проводится следующим способом. Газовий поток направляется внутрь трубчатых (или между пластинчатыми) положительних злектродов, которые заземляются. Внутри трубчатых злектродов (рис. 4.11, а) или между пластинчатими електродами (рис. 4.11, б) натягиваются тонкие проволоки, являющиеся катодами.

А б

Рис. 4.11. Формы алектродов: а — трубчатые; б — пластинчатые

Если соединить алектродн с источником постоянного тока, создающего на злектродах разность потенциалов 4—6 кв/см, и обеспечить плотность тока 0,05—0,5 ма/м длины катода, то запыленими газ при пропусканий его между электродами почти полностью освобождается от взвешенных частиц.

В процессах злектроосаждения происходят следующие злектрические явления. Вследствие высокой разности потенциалов на электродах и неоднородности злектричского поля (сгущение силовых линий у электрода с меньшей поверхностью — катода) в слое газа у катода образуется односторонний поток электронов, направленый к аноду. В этом слое в результате соударений электронов с нейтральними молекулами газ ионизируется. Внешним признаком ионизации является свечение слоя газа или образование «короны» у катода.

При ионизации образуются как положительнне, так и отрицательные ионы; положительные ионы остаются вблизи «короны», а отрицательные направляются с огромной скоростью к аноду, встречая и заряжая на своем пути взвешенные в газе частицы.

Получившие отрицательннй заряд взвешенные частицы под действием злектрического поля перемещаются к аноду. Скорость движения взвешенных частиц, получивших заряд, невелика; она зависит от размера частиц и гидравлического сопротивления газовой среды. Обычно скорости злектроосаждения колеблются в пределах от нескольких сантиметров до нескольких десятков сантиметров в секунду.

Скорость злектроосаждения несколько увеличивается под влиянием «злектрического ветра», возникающего вследствие передачи импульса движущихся ионов газа газовой среде и взвешенным частицам.

Аппаратн для злектроосаждения называют в технике злектро-фильтрами. Злектрофильтры по форме злектродов делятся на трубчатие и пластинчатые. Трубчатий злектрофильтр показан на рис. 4.12. Запыленный газ поступает в аппарат через газоход и распределяется по трубчатим электродам 1, внутри которнх находятся коронирующие злектроды 2. Они подвешены на общей раме З, опирающейся на изоляторы 5. Осаждающиеся на внутренней поверхности трубчатых электродов частицы стряхиваются ударным приспособлением 4 и собираются в нижней части аппарата. Очи-щенный газ удаляется через газоход.

Аналогично предыдущему устроен пластинчатый злектрофильтр (рис. 4.13). В этом аппарате коронирующими злектродами служат проволоки 1, а осадительными — пластины 2, выполненные из проволочной сетки.

В зависимости от характера осаждаемнх из газа частиц, различают сухие и мокые злектрофильтры. Первые применяют для очистки газов от пыли, а вторые — от мельчайших капель жидкости, взвешенных в газе.

Источник