Центробежное разделение сточных вод

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 22 Марта 2011 в 15:42, реферат

Краткое описание

Целью данной курсовой работы является внедрение технологии очистки сточных вод, образующихся при производстве стеновых и облицовочных материалов

Содержимое работы - 1 файл

Центробежное разделение.doc

— 285.00 Кб (Скачать файл)

Введение

Водная  оболочка Земного  шара - океаны, моря, реки, озера - носит  название гидросфера, которая покрывает 70,8% земной поверхности. Объем ее 1370,3 млн. км3, что составляет 1/800 объема планеты. Отметим еще, что 96,5% гидросферы сосредоточено в океанах и морях, 1,74% - в полярных и горных ледниках и лишь 0,45% - в пресных водах - озерах, реках и болотах.

Вода - одно из самых распространенных веществ на Земле (второе после оксида кремния  или песка). Однако на свои нужды, вполне естественно, человечество использует, как правило, пресные воды, запас которых, повторяем, весьма ограничен. Одним из выходов в решении проблем может быть привлечение практически неиспользуемых или малоиспользуемых в настоящее время водных ресурсов: опресненных вод Мирового океана, подземных вод замедленного водообмена и айсбергов. В частности, в настоящее время доля опресненных вод в общем объеме водоснабжения мира невелика - 0,05%, что объясняется высокой стоимостью и значительной энергоемкостью технологических процессов опреснения. Такие воды используются лишь там, где совершенно отсутствуют или чрезвычайно труднодоступны ресурсы поверхностных ил" подземных вод, а их транспортировка оказывается дороже по сравнению с опреснением воды повышенной минерализации непосредственно на месте.

Как известно, основные потребители воды - промышленность, сельское хозяйство, строительство  и другие отрасли. Однако, и на повседневные бытовые нужды  человек использует в городах сотни  литров в сутки. Акад.А.Е. Ферсман с полным основанием назвал воду "самым важным минералом на Земле, без которого нет жизни". Для ее поддержания человеку необходимо 2,5 л питьевой воды в сутки. А за 60 лет жизни он выпивает 50 м3 воды, что соответствует объему железнодорожной цистерны.

Целью данной курсовой работы является внедрение технологии очистки сточных вод, образующихся при производстве стеновых и облицовочных материалов

Пластинчатые  отстойники

Пластинчатые  отстойники состоят из ряда параллельно  установленных пластин, между которыми движется жидкость. В зависимости от направления   
 

Рисунок 3 – Отстойники.

движения воды и выпавшего (всплывшего) осадка, отстойники делятся на прямоточные, в которых  направления движения воды и осадка совпадают; противоточные, в которых вода и осадок движутся навстречу друг другу; перекрестные, в которых вода движется перпендикулярно к направлению движения осадка. Наиболее широкое распространение получили пластинчатые противоточные отстойники.

Достоинства трубчатых  и пластинчатых отстойников - их экономичность  вследствие небольшого строительного  объема, возможность применения пластмасс, которые легче металла и не корродируют в агрессивных средах.

Общий недостаток тонкослойных отстойников - необходимость создания емкости для предварительного отделения легко отделимых нефтяных частиц и больших сгустков нефти, окалины, песка и др. Сгустки имеют нулевую плавучесть, их диаметр может достигать 10-15 см при глубине в несколько сантиметров. Такие сгустки очень быстро выводят из строя тонкослойные отстойники. Если часть пластин или труб будет забита подобными сгустками, то в остальных повысится расход жидкости. Такое положение приведет к ухудшению работы отстойника.         

 Принципиальные  схемы отстойников приведены на рисунке 3.

3.1.3 Гидроциклоны

Осаждение взвешенных частиц под действием центробежной силы проводят в гидроциклонах и  центрифугах.

Для очистки  сточных вод используют напорные и открытые (безнапорные) гидроциклоны.

При вращении жидкости в гидроциклонах на частицы действуют центробежные силы, отбрасывающие тяжелые частицы к периферии потока, силы сопротивления движущегося потока, гравитационные силы и силы инерции. Силы инерции незначительны и ими можно пренебречь. При высоких скоростях вращения центробежные силы значительно больше сил тяжести.

3.1.3.1 Напорные  гидроциклоны

В напорные гидроциклоны вода подается через тангенциально  направленный патрубок в цилиндрическую часть. В гидроциклоне вода, двигаясь по винтовой спирали наружной стенки аппарата, направляется в коническую его часть. Здесь основной поток изменяет направление движения и перемещается к центральной части аппарата. Поток осветленной воды в центральной части аппарата по трубе выводится из гидроциклона, а тяжелые примеси вдоль конической части перемещаются вниз и выводятся через патрубок шлама (рисунок 4а).

Промышленность  выпускает напорные гидроциклоны нескольких типоразмеров. Для грубой очистки  применяют гидроциклоны больших  диаметров. Эффективность гидроциклонов  находится на уровне 70%.

Гидроциклоны  малого диаметра объединяют в общий  агрегат, в котором они работают параллельно (рисунок 4б).

3.1.3.2 Безнапорные  гидроциклоны 

Одним из технических  приспособлений для сбора нефтяной пленки с поверхности воды является безнапорный гидроциклон.

Если в предыдущих конструкциях для вращения жидкости в гидроциклоне применяли подачу воды в гидроциклон по патрубку, расположенному по касательной в  цилиндрической части, то в данном случае проводят отсос воды из гидроциклона по патрубку, расположенному по касательной внизу конической части гидроциклона. Такое расположение патрубка дает возможность образовывать внутри гидроциклона вращение жидкости, причем поступление воды из водоема происходит в верхней части гидроциклона.

Собранная с  поверхности воды пленка нефтепродуктов, попадая в гидроциклон как более легкая, собирается в центре гидроциклона. По мере увеличения количества нефтепродуктов в гидроциклоне внутри него образуется конус из нефтепродуктов, который, увеличиваясь в размере, достигает нефтяного отборного патрубка, расположенного в центре гидроциклона. Нефтепродукты по этому патрубку сбрасываются в специальные емкости на берегу водоема.

 

Рисунок 4 – Гидроциклоны.

3.1.3.3 Центрифуги

Для удаления осадков  из сточных вод могут быть использованы фильтрующие или отстойные центрифуги.

Центробежное  фильтрование достигается вращением  суспензии в перфорированном  барабане, обтянутом сеткой или фильтровальной тканью. Осадок остается на стенках барабана. Его удаляют вручную или ножевым съемом. Такое фильтрование наиболее эффективно, когда надо получать продукт наименьшей влажностью и требуется промывка осадка.

Центрифуги могут  быть периодического или непрерывного действия; горизонтальными, вертикальными или наклонными; различаются по расположению вала в пространстве; по способу выгрузки осадка из ротора (с ручной, с ножевой, поршневой или центробежной выгрузкой). Они могут быть в герметизированном и негерметизированном исполнении. 

3.1.4 Фильтры

Метод фильтрования приобретает все большее значение в связи с повышением требований к качеству очищенной воды. Фильтрование применяют после очистки сточных  вод в отстойниках или после  биологической очистки. Процесс  основан на прилипании грубодисперсных частиц нефти и нефтепродуктов к поверхности фильтрующего материала. Фильтры по виду фильтрующей среды делятся на тканевые или сетчатые, каркасные или намывные, зернистые или мембранные.

Фильтрование  через различные сетки и ткани обычно применяют для удаления грубо дисперсных частиц. Более глубокую очистку нефтесодержащей воды можно осуществлять на каркасных фильтрах. Пленочные фильтры очищают воду на молекулярном уровне 

Гидроциклоны

Гидроциклоны  в водоподготовке

М. Иванов, к. х. н. 
  
С момента своего появления гидроциклоны (первый такой аппарат установлен на одном из угольных предприятий Голландии в 1939 г.) активно применялись в горно-обогатительной области. С середины XX в. они стали использоваться и для удаления твердых частиц из водной среды.

Принцип действия  

В основу метода положено использование вращательного  движения, при котором (под действием  центробежной силы) происходит разделение веществ с различной плотностью. Нечто подобное происходит в центрифугах  или сепараторах. Различие заключается в том, что в данном случае вращательное движение жидкости создается энергией текущего водного потока. В процессе вращения потока по круговой траектории на него действует центробежная сила, повышающая давление у периферии и создающая разряжение в центре. Подобное явление происходит и при вращении ротора центробежного насоса. Однако в данном случае используется еще одно свойство вращательного движения – увеличение скорости и, соответственно, величины центробежной силы при уменьшении радиуса вращения. Это достигается путем движения жидкости по спиральной траектории по конической поверхности в сторону вершины. Когда поток упирается в глухую стенку, расположенную у вершины конуса, жидкость начинает засасываться в центральную часть, где находится зона разряжения.   

     В отличие от центрифуг и центробежных насосов вращательное движение жидкости в гидроциклонах осуществляется не за счет вращения частей этих аппаратов, а посредством тангенциального  введения потока в корпус аппарата, имеющего цилиндрическую форму. Увеличение скорости вращения жидкости происходит при попадании потока из цилиндрической части гидроциклона в коническую. В этот момент частицы механических примесей и взвесь отбрасываются к стенкам и перемещаются по спиральной траектории по конической поверхности к вершине конуса, а затем попадают в камеру сбора примесей. В то же время осветленный поток перемещается к центру вращения, где находится зона разряжения, и выводится из аппарата.    
 
 

Типы гидроциклонов   

Описанный принцип действия реализуется в гидроциклонах напорного (закрытого) типа. Основной параметр таких гидроциклонов – пропускная способность (производительность), которая определяется диаметром входных патрубков и внутренним диаметром цилиндрической части аппарата. Так, для водоочистки используются гидроциклоны с внутренним диаметром от нескольких сантиметров до одного метра. Величина этого параметра соответствует угловой скорости  движения потока и поэтому влияет на эффективность удаления примесей. В то же время работа гидроциклона приводит к понижению напора в трубопроводе. Кроме того, на условия удаления механических примесей влияет и диаметр входных патрубков. Так, для грубой очистки обычно используют входные патрубки больших диаметров.  

     Чаще  всего напорные гидроциклоны устанавливают  на трубопроводах с давлением  от 1,5 до 1,7 атм, а безнапорные –  в системах с давлением около 0,3 атм. Это позволяет достаточно эффективно удалять из воды механические примеси и взвеси размером более 10 мкм. Обычный температурный режим работы гидроциклонов находится в пределах от 10 до 130 °С.  

     Достаточно  распространена и другая конструкция  гидроциклонов – безнапорная (открытый тип). В случае использования безнапорного гидроциклона производят отбор воды из патрубка, расположенного тангенциально на конической части аппарата. Такое расположение выводного патрубка и отбор воды из конической части вызывают вращение водной среды.   

     Этот  вид гидроциклонов используют для  удаления из водной фазы примесей (например, частичек нефти) с меньшей, чем у воды, плотностью. Собранная с поверхности воды пленка нефтепродуктов, попадая в гидроциклон, как более легкая собирается в центре. По мере увеличения количества нефтепродуктов из них образуется конус, который, увеличиваясь в размере, достигает нефтяного отборного патрубка, расположенного в центре.  

     Открытые  гидроциклоны чаще всего применяют  для очистки сточных вод в  безнапорных трубопроводах со скоростью  течения около 0,02 м/с.     

     Для более эффективной очистки воды используют и гидроциклоны других конструкций: например, с тремя сливными патрубками, имеющими различные диаметры и глубину погружения.   

     Отметим, что повысить степень очистки  воды можно посредством использования  нескольких аппаратов, установленных последовательно.        
 
 
 
 
 
 

Таблица. Степень эффективности различных способов очистки воды
Аппараты  для очистки воды Степень удаления, %
нефтепродукты минеральные примеси
Гидроциклон 20–30
Гидроциклон  + реагенты 50–95 50–95
Отстойник 30–60 30–60
Отстойник + реагенты 50–95 50–95
Флотатор 30–60 – 
Флотатор + реагенты 50–95 50–95
Осветлительный  фильтр 100 100
Сорбционный фильтр 100 100

Информация о работе Центробежное разделение сточных вод