ПРОЦЕССЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Центробежное фильтрование осадков сточных вод

Центробежное фильтрование осадков сточных вод достигается вращением суспензии в перфорированном роторе - барабане.

Фильтрование под действием центробежной силы проводят на фильтрующих центрифугах. Разделение суспензии в фильтрующих цен­трифугах складывается из стадии образования, уплотнения и механической сушки осадка с возможной промывкой осадка, т. е. скорость центробежного фильтрования изменяется во времени (рис. 3.14).

DV

Дгя обршешйеошдан^ ва-

Ния. Для центробежного фильтрование уравнение фильтрования имеет вид = Р0 • ю2кс п • R2 • Г02 • L/[щ HR/Гс)], (3.104)

DT

Где R - радиус ротора; г0, гос - внутренний радиус жидкости и осадка; Kc -

Коэффициент пропорциональности слоя; L - длина ротора.

Под действием центробежной силы в массе фильтруемой суспензии развивается давление, обеспечивающее центробежное фильтрование. В ре­зультате происходит отложение осадка на внутренние поверхности бара­бана ротора и удаление осветленной воды через фильтрующую перегород­ку и отверстия в барабане.

Центробежная сила изменяется с изменением радиуса. Центробеж­ную силу, действующую на массу элементарного кольца суспензии объе­мом dV=2-n r-Hdr = Fdr, можно выразить в виде (см. рис. 3.15):

22

DGn = dm w0 /r = dm-rn r, (3.105)

Где dm - масса элементарного кольца; r - радиус кольца; w0 - окружная скорость вращения кольца; ю = пп/30 - угловая скорость вращения коль­ца; п - число оборотов в минуту. Масса элементарного кольца.

DM = Fdr-рс, (3.106)

А давление на прилегающий к кольцу слой, развиваемое центробежной си­лой, приложенной к кольцу:

DPц = DG/F = Fdr рсЮІ-r/F = рс-юі-rdr, (3.107)

Где рс - плотность суспензии.

Давление на фильтрующую перегородку, развиваемое всей массой суспензии в барабане находим интегрированием последнего уравнения в пределах (R2.R1):

AP:; = РсЮ2№2 - R22)/2, (3.108)

Где R1 и R2 - внешний и внутренний радиусы слоя суспензии в центрифу­ге.

Применительно к центробежному фильтрованию, протекающему при AP = const, основное уравнение для скорости центробежного фильтро­вания будет иметь вид

Wф T \, (3.109)

Для фильтрующего центрифугирования, когда осадок практически мгновенно образуется в результате центробежного осаждения можно най­ти продолжительность фильтрования

VЫфп + H • r)

Т = -±-фп---------- , (3.110)

AP4 • F У J

Продолжительность фильтрования, соответствующая случаю, когда количество образовавшегося осадка пропорционально количеству полу­ченного фильтрата

+ ^ •V, (3.111)

AP,, F

F ,

Ц У ^ ц

H

Где х = v'F.

Для 2-го и 3-го периодов центрифугирования длительность процесса может быть вычислена приближенно: a • lg(x н - b)

Т= , (3.112)

(х к - b)

Где хн, хк - начальная и конечная влажность осадка; a, b - опытные кон­станты.

Производительность центрифуги

Б = KVp/тц, (3.113)

Где K - коэффициент использование объема ротора, (K = 0,4...0,6); VF - расчетный объем ротора; тц - продолжительность пребывание суспензии в роторе.

Центрифуги могут быть периодическими или непрерывного дейст­вия, горизонтальными, вертикальными или наклонными; по способу вы­грузки осадка из ротора: с ручной, ножевой, поршневой, шнековой или центробежной выгрузкой.

Центрифуги периодического действия применяют при расходах сус­пензии менее 5м3/ч в широком диапазоне концентраций с частицами диа­метром более 10 мкм.

Центрифуги непрерывного действия со шнековой выгрузкой осадка применяются для разделения концентрированных суспензий с размером частиц более 100 мкм. В системах очистки сточных вод используют гори­зонтальные шнековые центрифуги для выделения частиц гидравлической крупностью 0,2 мм (противоточные) и 0,05 мм (прямоточные).

Средняя производительность центрифуги периодического действия по очищенной воде за один цикл ее работы составит

Б = V, (3.114)

Т +т

Ц всп

Где V1 - объем очищенной воды, полученного за один цикл центрифугиро­вания, м3; тц - продолжительность стадии центрифугирования, с; твсп = тот + тв - продолжительность вспомогательных операций, с; тот - продолжительность стадии отжима, с; тв - продолжительность стадии вы­грузки осадка.