Вопрос 70

Седиментация и центрифугирование. Устройство и расчет отстойников и центрифуг.

Ответ:

Седиментация - это оседание частиц дисперсной фазы в жидкости или газе под действием гравитационного поля или центробежных сил.

Скорость седиментации зависит от массы, размера, формы и плотности вещества частицы, вязкости и плотности среды, а также от ускорения силы тяжести и действующих на частиц центробежных сил.

Центрифугирование —это разделение неоднородных систем (например, жидкость — твердые частицы) на фракции по плотности при помощи центробежных сил. Центрифугирование осуществляется в аппаратах, называемых центрифугами. Центрифугирование применяется для отделения осадка от раствора, для отделения загрязненных жидкостей, производится также центрифугирование эмульсий

Горизонтальные отстойники представляют собой прямоугольные резервуары, имеющие два или более одновременно работающих отделения. Вода движется с одного конца отстойника к другому. Глубина отстойников (Н) равна 1,5 - 4 м, длина 8 - 12 Н, а ширина коридора 3 - 6 м. Равномерное распределение сточной воды достигается при помощи поперечного лотка. Горизонтальная скорость движения воды в отстойнике принимают не более 0,01 м/с.

Горизонтальные отстойники рекомендуется применять при расходах сточных вод свыше 15000 м3/сут. Продолжительность отстаивания - 1-3 ч. Эффективность отстаивания достигает 60 %.

Вертикальный отстойник представляет собой цилиндрический (или квадратный в плане) резервуар с коническим днищем . Сточную воду подводят по центральной трубе. После поступления внутрь отстойника вода движется снизу вверх к желобу. Для лучшего ее распределения и предотвращения образования мути трубу делают с раструбом и распределительным щитом.

Эффективность осаждения вертикальных отстойников на 10 - 20 % ниже, чем в горизонтальных.

Радиальные отстойники представляют собой круглые в плане резервуары. Вода в них движется от центра к периферии. При этом минимальная скорость наблюдается у периферии. Такие отстойники применяют при расходах сточных вод свыше 20 000 м3/сут. Глубина проточной части отстойника 1,5 - 5 м, а отношение диаметра к глубине от 6 до 30. Эффективность осаждения составляет 60 %.

Пластинчатые отстойники имеют в корпусе ряд параллельно установленных наклонных пластин. Вода движется между пластинами, а осадок сползает вниз, в шламоприемник. Могут быть прямоточные отстойники, в которых направление движения воды и осадка совпадают; противоточные - вода и осадок движутся навстречу друг другу; перекрестные, в которых вода движется перпендикулярно движению осадка. Наиболее распространены противоточные отстойники.

При расчете отстойников определяют их расход по осветленной жидкости и необходимую площадь поверхности осаждения, а по ней — конструктивные размеры отстойника заданной формы.

Количество осветленной жидкости и влажного осадка, получаемых при разделении любой суспензии, находят из уравнений материального баланса.

Центрифуга состоит из корпуса, конического ротора, тороидальной вставки, питающего устройства, приемников соответственно для фугата и осадка. Вращение от электродвигателя с помощью клиноременной передачи переда­ется на шкив, жестко связанный с ротором. Ротор, установленный на упругих опорах, вращается вокруг неподвижного вала. По питающему устройству, футерованному плитами из каменного литья, обезвоживаемый материал поступает на днище ротора. Днище ротора для предохранения от износа прикрыто бронедиском, соединенным с тороидальной вставкой. Под действием центробежных сил, развиваемых во вращающемся роторе, суспензия отбрасывается к внутренним стенкам ротора. Осадок перемещается по конической поверхности ротора к верхней его кромке и разгружается через нее. Жидкая фаза проходит через слой образовавшегося осадка и стенки ротора, собирается в приемнике фугата и отводится из центрифуги.

Расчет центрифуги производится в следующем порядке:

1. рассчитывается полный объем барабана центрифуги

2. определяется внутренний радиус слоя суспензии в роторе центрифуги

3. определяется фактор разделения

4. рассчитывается скорость осаждения частиц

5. рассчитывается длительность процесса осаждения

6. определяется длительность цикла центрифугирования

7. определяется индекс производительности

8. рассчитывается эффективность работы центрифуги

9. определяется производительность центрифуги