17. Гидроциклоны.

Частицы взвеси выпадают из воды под действием силы тяжести. Во вращающемся объеме воды при значительной скорости вращения на частицу будут действовать большие центробежные силы, увлекающие ее в радиальном направлении от оси вращения. При достаточно быстром вращении и относительно небольших значениях радиуса вращения могут быть получены ускорения, во много раз превышающие ускорение свободного падения.

Таким образом, во вращающемся объеме жидкости будет иметь место быстрое перемещение частиц взвеси от центра вращения к периферии. На этом простом принципе основана работа гидроциклонов - аппаратов, получивших применение в практике осветления воды.

Гидроциклон представляет собой цилиндрический корпус 1 с вытянутым коническим днищем 2. Вода подается в корпус 1 через тангенциально расположенный патрубок 3. При вращении воды частицы взвеси отгоняются к цилиндрической стенке корпуса 1 и сползают по ней в конусное днище, из которого удаляются через выпуск 4. Осветленная вода отводится из центра корпуса 1 через патрубок 5.

Эффективность работы гидроциклона возрастает с увеличением скорости вращения воды (и, следовательно, расхода воды). Скорость эта (при заданной производительности) будет тем больше, чем меньше диаметр гидроциклона. При этом одновременно будут возрастать потери напора в гидроциклоне и расход энергии на подачу воды. Для удаления тонкодисперсной взвеси оказывается рациональным применение гидроциклонов весьма малых диаметров (порядка 10— 20 мм). Для возможности осветления заданных количеств воды при этом приходится использовать значительное число параллельно включенных гидроциклонов. В этом случае удобно применять специальные аппараты — мультициклоны, представляющие собой конструктивное оформление в одном корпусе целой батареи из нескольких десятков малых гидроциклонов.

18. Осветлители со взвешенным осадком.

Осветлители со взвешенным осадком используются для удаления из воды коллоидных и взвешенных примесей после обработки воды коагулянтами и флокулянтами.

Применение осветлителей вертикального типа со взвешенным осадком наиболее целесообразно на водоочистных станциях с производительностью не менее 5000 м³/сут для осветления и обесцвечивания воды с содержанием взвешенных веществ до 2500 мг/л и любой цветностью.

В основу работы осветлителей положен принцип контактной коагуляции в слое взвешенного осадка. При поддержании определенной скорости восходящего потока воды (0,5-1,2 мм/с) формируется слой взвешенного осадка из скоагулированной взвеси в виде мелких хлопьев. Этот слой играет роль фильтра, способствуя лучшему осветлению воды и обесцвечиванию за счет более полного использования адсорбционной емкости хлопьев.

По месту расположения осадкоуплотнителей различают осветлители с вертикальными, поддонными осадкоуплотнителями и осадкоуплотнителями в нижней части зоны осветления. Они выполняются открытыми или напорными.

На рисунке изображен коридорный осветлитель со взвешенным осадком с вертикальным осадкоуплотнителем: 1 - коридоры-осветлители; 2 - осадкоуплотнитель; 3 - подача исходной воды; 4 - сборные карманы для отвода осветленной воды; 5 - отвод осадка из осадкоуплотнителя; 6 - отвод осветленной воды из осадкоуплотнителя; 7 - осадкоприемные окна с козырьками.

У даление осадка следует производить без остановки осветлителя с помощью дырчатых труб, расположенных по продольной оси дна осадкоуплотнителя.

П ри скорости движения разбавленного осадка в трубе и расходе можно определить диаметр осадкосбросной трубы. Скорость в дырчатых отверстиях трубы должна быть не более 3 м/сек, скорость движения разбавленного осадка в трубах -1 м/с. Диаметр одного отверстия в трубах принимается не менее 20 мм, расстояния между отверстиями - 300...500 мм.

Подача воды в осветлитель осуществляется с помощью телескопического дырчатого коллектора, диаметр которого определяется исходя из расхода воды в одном коридоре осветлителе и скорости движения воды на входе в коллектор (равный 0,5-0,6 м/с). Отверстия в коллекторе принимаются диаметром не менее 15-25 мм и располагаются в нижней части трубы под углом 45° к ее оси. Скорость выхода воды из отверстий 1,5-2,0 м/с. Сбор осветленной воды в коридорах осветлителя осуществляется водосборными желобами с затопленными отверстиями. Для отвода избыточного осадка из зоны осветления в осадкоуплотнитель служат осадкоприемные окна.

Сбор осветленной воды из верхней части осадкоуплотнителя осуществляется с помощью дырчатых труб, располагаемых на 30 см ниже поверхности воды в осветлителе. При малом содержании в воде механических примесей, плотность и скорость осаждения взвеси контактной среды значительно уменьшаются. Это отрицательно сказывается на эффективности и технико-экономических показателях осветлителей. Одним из путей интенсификации работы осветлителей в таких случаях является рециркуляция их осадка. Устройство для рециркуляции осадка в осветлителе ЦНИИ-3 с помощью эжектора показано на рис. 13.41. В современных осветлителях рециркуляторы располагаются в зонах осветления и работают за счёт небольшого перепада давления над и под рециркулятором.

Устройство для рециркуляции осадка

в осветлителе: 1 - подвод исходной воды; 2 - эжектор{или вставка Вентури); 3 - осветлитель; 4 - коническое дно осадкоуплотнителя;5 - подвод исходной воды.

О садок вводят в очищаемую воду до или после подачи в нее раствора коагулянта.

При расчете эжектирующих устройств, которые могут быть устроены как на трубопроводах подвода коагулянта, так и внутри коридорного осветлителя в зонах образования взвешенного слоя, скорость движения воды с осадком между осадкоуплотнителем и эжектирующим устройством принимают равным 0,8-1,0 м/с, скорость движения воды в магистрали, на которой смонтирован эжектор - 1,5 м/с, максимальная скорость движения воды в зжектирующем устройстве - до 6-10 м/с. Дополнительные потери напора в схеме с зжектирующей шайбой составляют ~ 8-10 м, с трубой Вентури - 1,5-2,0 м.