Касабеков М.И., Киргизбеков А., Джумабекова Б.

Таразский государственный университет им.М.Х.Дулати

Очистка сточных вод в гидроциклонах

В комплексе мер по охране водоисточников от загрязнения и одновременно повышению продуктивности кормовых угодий, все возрастающее значение имеет использование сточных вод для орошения сенокосов и пастбищ.

Оросительная система, работающая на сточных водах, отличается от обычной, наличием сооружений по подготовке, накоплению и регулированию расходов сточных вод. При этом одним из направлений научного поиска, является исследование и разработка высокоэффективных компактных сооружений по подготовке сточных вод, которые позволяют расширить использование ирригационного оборудования при удобрительном орошении сельхозугодий.

Несомненный интерес для решения этих задач представляют напорные гидроциклоны.

Кроме этого, как показали исследования отечественных и зарубежных ученых, исключительно широкие перспективы применения гидроциклонов связаны с технологией очистки промышленных сточных вод [1, 2].

Однако, большинство работ посвященных гидроциклонной очистке, относятся к области разделения двухкомпонентной жидкости, содержащей примеси с плотностью намного большей, чем плотность обрабатываемой среды. При этом отмечается высокая эффективность работы этих аппаратов. При разделении трехкомпонентных жидкостей, содержащих примеси с плотностью как большей, так и меньшей плотности обрабатываемой среды, 50 и более процентов общего содержания загрязнений, главным образом плавающих, выносится из аппарата с осветленной водой.

Известны конструкции гидроциклонов с фильтрующими элементами, предназначенные для интенсификации процесса разделения. Однако работа фильтрующих элементов этих аппаратов предусмотрена в напорном режиме, что при значительных скоростях выхода жидкости из сливного патрубка гидроциклона и недостаточно эффективной их регенерации приводит к ряду существенных недостатков.

Недостаточная изученность особенностей разделения сточных вод, загрязненных примесями различной плотности в напорных гидроциклонах, и методов интенсификации процесса, несовершенство применяемых для этих целей конструкций аппаратов, их недостаточная эффективность и эксплутационная надежность, приводящая к отрицательному эффекту выноса загрязнений в верхний слив гидроциклона, необходимость включения в технологические линии дополнительных сооружений для отделения плавающих примесей или применения многоступенных установок усложняет эксплуатацию технологических линий, требует повышенных энергозатрат, что, в конечном счете, сдерживает широкое использование гидроциклонов в области очистки сточных вод, а в некоторых случаях приводит к полной замене технологии очистки.

Анализ причин, обуславливающих отрицательный эффект выноса, изучение достоинств и недостатков известных технических решений, а также исследования автора [3] показали, что актуальные значение для интенсификации процесса разделения в гидроциклоне имеет объединение в одном компактном узле двух процессов: центробежного разделения (для отделения оседающих примесей), и учитывая эксплуатацию фильтрующего элемента в условиях нестационарного процесса со случайным характером загрязнения рабочей поверхности, зависящей от концентрации твердого в сливе гидроциклона, необходимость повышения надежности работы аппарата путем предотвращения засорения фильтрующего элемента, облегчения доступа к последнему, обеспечив надежную регенерацию фильтрующей поверхности, беспрепятственный отвод уловленных загрязнений – безнапорное фильтрование (для отделения плавающих примесей).

Реализация этой положительной предпосылки в конструктивное решение позволила разработать на основе стандартных цилиндроконических гидроциклонов применительно к механо-физическим особенностям скопа (совокупности частиц загрязнений, вынесенных в слив гидроциклона и задержанных фильтрующим элементом), новые конструкции гидроциклонов для очистки сточных вод, снабженных камерой дополнительной очистки слива.

Гидроциклон для очистки сточной воды ([4] рис. 1) разработан для очистки сточных вод, загрязненных примесями различной плотности, скоп которых может быть удален с поверхности фильтрующего элемента благодаря высокой текучести и остаточного напора излива из направляющего конуса.

Аппарат содержит цилиндроконический корпус 1, тангенциальный входной и шламовый патрубки 2 и 3, сливную камеру 4 с патрубками отвода фильтрата 5 и сгущенной фракции 6, сливной патрубок 7, вставленный в полость направляющего усеченного конуса 8, закрепленного большим основанием к крышке 9 сливной камеры 4. Направляющий конус 8 меньшим основанием опирается на струенаправляющие ребра 10 фильтрующего элемента 11, прикрепленного к сливному патрубку 7 разжимными болтами. Внутренняя полость цилиндра 12, крышка корпуса гидроциклона 13 и фильтрующий элемент 11 образуют камеру сбора фильтрата 14, а снаружи – круговой приемник 15, ограниченный внутренней поверхностью сливной камеры 4 и ее дном, имеющим по периметру уклон в сторону патрубка отвода сгущенной фракции 6.

При работе аппарата осветленная в цилиндроконическом гидроциклоне от оседающих примесей сточная вода, содержащая в своем составе плавающие грубодиспергированные примеси, по сливному патрубку поступает в направляющий конус, где происходит гашение энергии и излив через меньшее основание конуса у устья струенаправляющих ребер

Рисунок 1 - Гидроциклон для очистки сточной воды.

фильтрующего элемента, и, профильтровавшись последовательно через перфорированные коридоры фильтрующего элемента в камеру сбора фильтрата, отводится через патрубок 5. Сгущенная фракция с поверхности фильтрующих элементов благодаря высокой текучести, смещаясь к периферии, проваливается в круговой приемник и отводится через патрубок отвода сгущенной фракции.

Литература

1. Абдураманов А.А., Айгаскаев К.С., Баджанов Б.М. Водоочистные устройства, водоподъемные установки и гидротехнические сооружения систем водоснабжения, орошения и обводнения. Жамбыл.: УОП Жамбылского ЦНТИ. 1994. 79 с.

2. Скирдов И.В., Пономарев В.Г. Очистка сточных вод в гидроциклонах. М.: Стройиздат, 1975. 100 с.

3. Жангужинов Е.М. Исследование и разработка способов интенсификации работы напорных гидроциклонов при очистке сточных вод. Ж. Водное хозяйство Казахстана. 2004. №3 С. 14-17.

4. А.с. 887000 СССР. Гидроциклон для очистки сточной воды. /Абдураманов А.А., Жангужинов Е.М. (СССР) №2884357/23-26; Заявлено 19.02.80; Опубликовано 07.12.81, Бюл №45 //Открытия. Изобретения. 1981