Контрольные вопросы

1. Сформулируйте цель настоящей работы.

2. Назовите основные загрязнители питьевой воды.

3. Назначение прибора «Биотокс – 10М».

4. Принцип действия прибора «Биотокс – 10М».

5. Методика выполнения лабораторной работы.

Лабораторная работа №3 очистка сточных вод в осадительной центрифуге

Цель работы: 1. Изучить способы очистки сточных вод.

2. Провести исследование очистки сточных вод в осадительной центрифуге.

Методические указания

Центрифугирование – это процесс разделения неоднородных систем в поле центробежных сил, создаваемых во вращающемся барабане центрифуги. В центрифугах разделяют самые разнообразные жидкие неоднородные системы: сырую нефть, смазочные и растительные масла, смеси кристаллов солей с маточными растворами, каменноугольный шлам, суспензию крахмала, дрожжевую суспензию и т. д.

Центрифуги делят на два основных класса: фильтрующие и осадительные (иногда осадительные центрифуги называют отстойными). Отличительная особенность осадительных центрифуг - наличие барабана со сплошной (неперфорированной) стенкой. Разделение суспензий или эмульсий в этом случае происходит за счет осаждения или всплывания дисперсной фазы.

Фильтрующие центрифуги используются только для разделения суспензий. Они имеют барабаны с перфорированной стенкой, которые изнутри покрыты фильтровальной перегородкой. По величине движущей силы фильтрующие центрифуги превосходят фильтр-прессы в 2-4 раза (разность давлений в них достигает 1-2 МПа). Основное преимущество фильтрующих центрифуг перед фильтрами – эффективная осушка осадка. Так, например, при центрифугировании кристаллов солей влажность осадка обычно не превышает 1-2 %.

Недостатки центрифуг – наличие вращающегося ротора и его опор, повышенный расход энергии на привод и ограниченная поверхность фильтрования или осаждения.

Разделение суспензий и эмульсий под действием центробежной силы осуществляется преимущественно во вращающихся аппаратах, называемых центрифугами.

Центрифуги применяют в промышленности для проведения не только процессов осаждения, но и процессов фильтрования. Центрифуги, применяемые для осаждения, называют осадительными центрифугами, в отличие от фильтрующих центрифуг, применяемых для процессов фильтрования.

Осадительные центрифуги предназначены для глубокого обезвоживания осадков промышленных и коммунальных сточных вод до влажности выгружаемого осадка 65-75% при эффекте задержания сухого вещества 95-99%. Применяются для очистки загрязненных стоков крупных городов и животноводческих комплексов.

Фильтрующие и осадительные центрифуги предназначены для разделения суспензий в широком диапазоне дисперсностей и концентраций твердой фазы. Применяются в химической промышленности для обработки суспензий, содержащих растворимые кристаллы твердой фазы: хлориды калия и натрия, сульфата меди, карбонат аммония и другие. В зависимости от технологического назначения выпускаются центрифуги типов ФГН и ОГН.

Фильтрующие центрифуги (ФГН) предназначены для разделения суспензий, у которых твердая фаза имеет кристаллическую или зернистую структуру с размером зерен 30-150 мкм.

Осадительные центрифуги (ОГН) предназначены для разделения средне- и мелкозернистых (размер зерна 5...40 мкм) труднофильтрующихся суспензий, когда допустимо высокое содержание жидкой фазы в полученном осадке, и когда использование фильтрующих поверхностей невозможно.

Предназначены для непрерывного разделения жидких неоднородных суспензий, содержащих твердую фазу, плотность которой выше плотности жидкой фазы. Благодаря высокой производительности, простоте конструкции, непрерывности технологического процесса, минимальному обслуживанию эти центрифуги применяются в различных технологических процессах химической, нефтеперерабатывающей, фармацевтической, мясомолочной, рыбоперерабатывающей и других отраслях промышленности. Большегрузные центрифуги используются для обезвоживания осадков сточных вод коммунальных и промышленных стоков.

Описание установки

Установка представляет собой лабораторную осадительную центрифугу (рис. 1). Она состоит из закрытого корпуса 1, крышки 7. Внутри корпуса вертикальный вал 2, электродвигатель 3. На верхнем конце вала 2 крепится диск. К диску при помощи шарниров крепятся 4 кольца для установки в них специальных стаканов 4, в которых располагаются стеклянные пробирки 5 с исследуемой суспензией. На корпусе центрифуги размещен тахометр 10 для контролирования числа оборотов вала центрифуги, реостат для регулирования числа оборотов вала и часовой механизм. Электродвигатель размещен внутри кожуха-станины 6.

Характеристика центрифуги:

• число оборотов вала п = 5000 об/мин;

• эквивалентный диаметр цилиндра - 220 мм.

1 – ротор; 2 – вал; 3 – электродвигатель; 4 – защитный стакан;

5 – пробирка; 6 – кожух-станина; 7 – крышка; 8 – реле времени;

9 – потенциометр; 10 – тахометр

Рис. 3. Схема экспериментальной установки

Порядок выполнения работы

1. На мешалке тщательно готовится суспензия с заданной концентрацией твердой фазы.

2. Хорошо приготовленная суспензия заливается в пробирки до указанной преподавателем метки.

3. Пробирки помещаются в керамические стаканы центрифуги.

4. Включается центрифуга, и реостатом, устанавливают заданное число оборотов по тахометру 10.

5. Одновременно с помощью секундомера фиксируется начало процесса фильтрации, время окончания фильтрации. Результаты заносятся в таблицу.

6. После полной остановки центрифуги открывается крышка 7. Из стаканов берутся пробирки и замеряется высота слоя осадка.

7. Определяется концентрация твердой фазы в очищенной воде.

8. Рассчитывается степень очистки сточной воды в центрифуге.

9. Результаты измерений занести в протокол испытаний.

10. Затем повторяют опыты при других числах оборотов вала центрифуги.

Контрольные вопросы:

1. Сущность процесса центрифугирования.

2. Классификация центрифуг.

3. Область применения фильтрующих центрифуг.

4. Область применения осадительных центрифуг.

5. Конструктивные особенности фильтрующих и осадительных центрифуг.

6. Назначение системы блокировки в конструкции центрифуг.

7. Способы обеспечения безопасной эксплуатации центрифуг.

8. Конструктивные приемы безопасной эксплуатации центрифуг.

9. Основные правила безопасной эксплуатации центрифуг.

Протокол испытаний

№ п/п	Число оборотов вала, об/мин	Время фильтрации, с	Концентрация твердой фазы в исходной суспензии, кг/м3	Высота слоя осадка в пробирке, мм	Концентрация твердой фазы в суспензии после разделения, кг/м3	Степень очистки
1	2	3	4	5	6	7