Материал: Инженерные системы и сооружения

Рис. 2 Общий вид трехпродуктового фильтрующего гидроциклона

Гидроциклоны являются наиболее простыми по конструкции и дешевыми аппаратами, использующими центробежные силы [7]. Оборудование было установлено последовательно на существующей напорной линии КНС.

Трехпродуктовый фильтрующий гидроциклон автоматический относится к технике разделения неоднородных жидких сред и позволяет повысить эффективность улавливания примесей. Эффективность разделения суспензии достигается за счет устройства фильтрующего элемента в конструкции гидроциклона и обвязки оборудования приборами автоматики.

После отстойника–усреднителя производственные сточные воды поступают в ТФГ, где происходит разделение суспензии на три продукта. По напорному трубопроводу 1 производится подача стока (дисперсной системы) в промежуточную камеру ТФГ, где расположен фильтрующий элемент конструкции. Частицы с отрицательной гидравлической крупностью, увлекаемые центробежной силой вихревого потока в верхнюю часть гидроциклона, скапливаются в основании патрубка 2 и сбрасываются после автоматического открытия дискового поворотного затвора с электрическим приводом 7.

Более крупные дисперсные частицы (более 1 мм), увлекаемые силой радиального потока, оседают на стенках промежуточной камеры, продолжают свое движение вниз и оседают в основании патрубка 3. Сброс нижнего продукта осуществляется после автоматического открытия дискового поворотного затвора с электрическим приводом 8.

В промежуточной камере установлен фильтрующий элемент пропускающий частицы диаметром 1 мм. Соответственно, увлекаемые силой радиального потока частицы (диаметром 1 мм), проникают в основную камеру ТФГ и отводятся через трубопровод 4 на дальнейшую очистку.

На подающем и отводящем трубопроводах гидроциклона (1 и 4 соответственно) установлены датчики давления 9 и 10. Разность давления на входе и выходе гидроциклона (с учетом местных потерь) составляет 0,1 атм.

По мере скопления верхнего и нижнего продукта дисперсной фазы в патрубках 2 и 3 соответственно, происходит зарастание (уменьшение продольного сечения) промежуточной камеры, что приводит к увеличению давления на подающем трубопроводе 1 и снижению давления на отводящем трубопроводе 4. При достижении разности давления на входе и вы-

31

Научный журнал

ходе гидроциклона 0,2 атм, датчики давления 9 и 10 подают сигнал для автоматического открытия затворов с электрическими приводами 7 и 8 соответственно (рис. 3).

Рис. 3 Схема обвязки трехпродуктового фильртрующего гидроциклона:

1 – подводящий патрубок; 2 – отвод малых частиц; 3 – отвод осадка; 4 – сливной патрубок; 5,6 – краны шаровые (отключение); 7,8 - дисковые поворотные затворы с электрическими приводами;

9,10 – датчики давления; 11 – кран шаровой (промывной)

Для определения расчетных характеристик и конструктивных параметров ТФГ были произведены анализы зарастания фильтрующего элемента в зависимости от времени работы ТФГ до первого автоматического сброса. При этом фиксировались показания датчиков давления и величины массы сброшенного осадка (верхний и нижний продукт в совокупности).

Через разные промежутки времени производился принудительный сброс осадка, определялась масса пробы и рассчитывался коэффициент зарастания kз, определяемый как отношение объёма сухого осадка одного сброса к объёму фильтрующего элемента конструкции.

В результате были построены зависимости, отображающие интенсивность зарастания фильтрующего элемента с течением времени (рис. 4) и взаимосвязь коэффициента зарастания от времени работы гидроциклона (рис. 5).

Рис. 4 Интенсивность зарастания фильтрующей сетки ТФГ (точками на графике отмечены величины масс принудительно сброшенных осадков)

32

Рис. 5 Зависимость изменения коэффициента зарастания фильтрующего элемента от времени работы ТФГ

Исходя из условия автоматического сброса осадка через каждые 15 мин работы ТФГ, были построены зависимости, позволяющие определять необходимые габаритные характеристики фильтрующего элемента и, соответственно, корпуса гидроциклона.

Диаметр фильтрующего элемента DФС определяется в зависимости от величины расчётной массы сухого (обезвоженного) осадка mсух (рис. 6).

Рис. 6 Зависимость диаметра фильтрующего элемента от расчётной массы сухого осадка при постоянной высоте фильтрующего элемента.

Для автоматического сброса осадка через каждые 15 минут должны выполняться ус-

ловия (1) и (2):

где – диаметр цилиндрической части корпуса гидроциклона, м; – диаметр фильтрующего элемента гидроциклона, м;

где – коэффициент зарастания фильтрующего элемента.

Для определения высоты фильтрующего элемента Нфс была построена зависимость

высоты от коэффициента зарастания kз и параметра , определяемого как отношение расчётной массы сухого осадка одного сброса к квадрату диаметра фильтрующго элемента

(рис. 7).

33

Научный журнал

Рис. 7 Зависимость высоты фыильтрующего элемента , от коэффициента зарастания и параметра .

Таким образом, расчет необходимых параметров ТФГ сводится к формулам (3), (4), (5), (6). Сначала определяется расчётная масса сухого (обезвоженного) осадка одного сброса:

где – масса обезвоженного осадка, кг; – диаметр фильтрующего элемента, м.

Высота фильтрующего элемента определяется по номограмме на рис. 8 или по формуле (6).

Рис. 8 Зависимость высоты фыильтрующего элемента , от параметра .

34

где – параметр, определяемый как отношение расчётной массы сухого осадка одного сброса к квадрату диаметра фильтрующей сетки.

С учетом выполнения условия (1), диаметр корпуса ТФГ Dк определяется по расходу стока Qс на основании данных, приведённых Р.Н. Шестовым в работе [7]. Номограмма для определения диаметра корпуса ТФГ отображена на рис. 9.

Рис. 9 Номограмма для определения диаметра корпуса ТФГ

Выводы. Разработанный напорный трёхпродуктовый фильтрующий гидроциклон с автоматическим сбросом осадка характеризуется компактностью установки в сочетании с высокой удельной производительностью;

К преимуществам использования ТФГ можно отнести высокую эффективность и надежность в разнообразных эксплуатационных условиях (агрессивные, абразивные среды).

ТФГ может использоваться для фильтрации производственных сточных под мясоперерабатывающих предприятий на этапе механической очистки с широким интервалом рабочих температур и давлений;

Простота конструкций ТФГ позволяет определять необходимые конструктивные характеристики аппарата на основании исходной концентрации загрязнений и расхода производственных сточных вод.

Обвязка ТФГ приборами автоматики позволяет упростить процесс эксплуатации аппарата.

Библиографический список

1.Бабкин В.Ф. Анализ методов локальной очистки сточных вод / В.Ф. Бабкин, Н.Н. Злобина, Е.П. Евсеев, В.Э. Ненно, Г.С. Сейдалиев, В.И. Ступин, М.И. Чубирко // Экология производства. – 2010. – N 10. – С. 73 – 77.

2.Бабкин В.Ф. Проблемы очистки сточных вод мясоперерабатывающих предприятий

/В.Ф. Бабкин, Е.П. Евсеев, П.Д. Захаров, Ю.Н. Шалимов // Ресурсоэнергосберегающие технологии в жилищно-коммунальном хозяйстве и строительстве. IV-я Международная научнопрактическая конференция, сентябрь 2015. — Иркутск: ИРНИТУ, 2015.

3.Трофимец И.Н. Новые энергоустановки на базе критических технологий [Текст] / И.Н. Трофимец, Е.П. Евсеев, В.Ф. Бабкин, А.Л. Гусев, Ю.Н. Шалимов // Альтернативная энергетика и экология. – 2014. - №16. – С. 86–90.

4.Шифрин С.М. Очистка сточных вод предприятий мясной и молочной промышленности / С.М.Шифрин, Г.В.Иванов, Г.В.Мищуков, Ю.А.Феофанов. — М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1981 – 272с.

5.Зуева С.Б. Технологические схемы очистки сточных вод мясоперерабатывающих предприятий / С.Б. Зуева, Н. М. Ильина, О.А. Семенихин, А.А. Епифанова, Л.Г. Петухова //

35