Расход сточных вод Q, м³/ч - 900 м³/ч;

Концентрация ГДП:

исходная С₀, мг/л - 200 мг/л;

конечная С_т, мг/л - 96 мг/л.

Давление перед циклоном Р, 10⁴ Па - 5•10⁴ Па.

При исходной концентрации ГДП С₀=200 мг/л и конечной С_т=96 мг/л эффект осветления составит:

По соответствующей кривой 2 на графике I сектора (рисунок 1) находим, что при Э=52%, гидравлическая крупность частиц u=0,5мм/с.

По кривым II сектора устанавливаем, что для задержания частиц с гидравлической крупностью u=0,5 мм/с при Р=5•10⁴ Па необходим циклон диаметром 250 мм.

При Р=5•10⁴ гидроциклон с D=250 мм по соответствующей кривой III будет иметь производительность 80 м³/ч.

Следовательно, для обработки всего расхода необходимо 900/80=11 рабочих аппаратов.

Потери воды с шламом определяем по кривой IV сектора, соответствующей циклону D=250 мм, составляют 1% общего расхода, т. е q_П=0,01•900=9 м³/ч или 9/11=0,82 м³/ч на один аппарат.

Из уравнения баланса твердой фазы:

Определяем концентрацию ГДП в пульпе, мг/л.

где Q_в - расход очищенной воды, м³/ч.

Геометрические размеры выбранных напорных гидроциклонов.

- диаметр цилиндрической части, мм - 250 мм;

- площадь входного отверстия, мм² - 6430;

- диаметр сливного патрубка, мм - 56;

- диаметр шламовой насадки, мм - 24 мм;

- высота цилиндрической части, мм - 177 мм;

- угол конической части, град. - 20 град.

Доменная печь высокого давления (С₀=4 г/л)

Количество сточных вод Q, м³/ч - 4000 м³/ч;

Давление перед циклоном Р, 10⁴ Па - 12,5•10⁴ Па;

Диаметр гидроциклона D, мм - 250 мм.

От газоочистки проектируемой новой доменной печи поступает сточная вода в количестве Q=4000 м³/ч со средним содержанием взвешенных веществ С₀=4000 мг/л.

Требуется запроектировать гидроциклонную установку для очистки оборотных вод доменной газоочистки. При этом содержание взвешенных веществ в очищенной воде должно быть не более С_Т=150 мг/л. Располагаемое давление перед гидроциклоном Р=12,5•10⁴ Па (12,5 м вод. ст.).

В качестве первой ступени очистки применяем напорные гидроциклоны диаметром 250 мм. Они должны работать под давлением скруббера. В этом случае отпадает необходимость в насосных агрегатах и затрате энергии при обслуживании первой ступени установки. Последующие ступени очистки рационально укомплектовать из аппаратов малых размеров, например диаметром 75 мм.

По кривым II сектора (рисунок 2) устанавливаем, что при Р=12,5•10⁴ Па гидроциклон диаметр 250 мм обеспечивает задержание частиц с гидравлической крупностью u=3,8 мм/с, что соответствует эффективности осветления Э=50% (кривая 3 первого сектора).

Конечная концентрация ГДП после первой ступени составит:

При Р=12,5•10⁴ Па циклон с диаметром 250 мм по соответствующей кривой третьего сектора будет иметь производительность 70 м³/ч.

Следовательно, для обработки всего расхода необходимо:

рабочих аппаратов диаметром 250 мм.

Потери воды со шламом, определяемые по кривой четвертого сектора, соответствующей циклону диаметром 250 мм, составляют 6% общего расхода, т. е или 240/57=4,17 м³/ч на один аппарат. Из уравнения баланса твердой фазы: .

Определяем концентрацию ГДП в пульпе, мг/л.

где Q_в1 - расход очищенной воды после первой ступени, м³/ч.

,

Геометрические размеры выбранных гидроциклонов для первой ступени очистки:

- диаметр цилиндрической части, мм - 250 мм;

- площадь входного отверстия, мм² - 6430;

- диаметр сливного патрубка, мм - 56 мм;

- диаметр шламовой насадки, мм - 24 мм.

Эффект задерживания взвешенных веществ на второй ступени очистки составит:

где С_Т=500 мл/г (см. рис.3).

Определяем производительность напорного гидроциклона, л/мин.

где

.

Для обработки всего расхода сточных вод, поступающих на вторую ступень очистки, необходимо

рабочих аппаратов диаметром 75 мм. Принимаем n=400 шт. Тогда на второй ступени будем иметь 4 рабочих блоков, в каждом из которых входит 100 аппаратов.

Определяем гидравлическую крупность задерживаемых частиц, мм/с.

где К_Т - коэффициент учитывающий концентрацию ГДП и турбулентность (при D=0,075м К_т=0,04, при D=0,25-0,5 м, К_т=0,02-0,03);

а - коэффициент, учитывающий затухание тангенциальной скорости в гидроциклоне (а=0,45).

Потери воды со шламом, определяемые по кривой четвертого сектора, соответствующей циклону диаметром 75 мм, составляют 6 % общего расхода, т. е

или 226/400=0,58 м³/ч на один аппарат.

Расход очищенной воды после второй ступени:

Концентрация ГДП в пульпе:

Количество пульпы, направляемой на обезвоживающие аппараты:

Средняя концентрация ГДП составит:

Размеры гидроциклонов для второй ступени очистки

- диаметр цилиндрической части, мм - 75 мм;

- площадь входного отверстия, мм² - 7*37;

- диаметр сливного патрубка, мм - 20 мм;

- диаметр шламовой насадки, мм - 9 мм.

Эффект задержания взвешенных веществ на третьей ступени очистки составит:

где С_Т=300 мг/л (см. рисунок 3)

Производительность напорного гидроциклона диаметром 75 мм.

q₃=q₂=10,8 м³/ч.

Для обработки всего расхода сточных вод, поступающих на третью ступень очистки, необходимо:

рабочих аппарата. Принимаем n=400 шт. Тогда на данной ступени очистки будем иметь 4 рабочих блоков по 100 аппаратов в каждом блоке.

Потери воды со шламом q_П3=q_П2=226 м³/ч. Расход очищенной воды после третьей ступени равен:

Концентрация ГДП в пульпе составит:

Концентрация взвешенных веществ в осветленной воде на четвертой ступени С_Т=200 мг/л (см. рисунок 3). Эффект задержания взвешенных веществ составит:

Производительность гидроциклона диаметром 75 мм q₄=q₃=10,8 м³/ч. Для обработки всего количества вод, поступающих на четвертую ступень очистки, необходимо

рабочих аппаратов. Принимаем n=400 шт.

Тогда на данной ступени очистки будем иметь 4 рабочих блоков по 100 аппаратов в каждом блоке.

С учетом потери воды со шламом (q_П4=q_П3=226 м³/ч) расход очищенной воды после третьей ступени равен:

.

Концентрация ГДП в пульпе составит:

Пульпа от последних двух ступеней поступает в шламонакопители в количестве:

q=q_П3+q_П4=226+226=452 м³/ч.

Средняя концентрация ГДП в этой пульпе равна:

По сравнению с обычным осветлением этих стоков в радиальных отстойниках способов очистки в гидроциклонах имеет ряд преимуществ. Наиболее существенным является большая компактность установки, которая может разместиться в насосной станции.

Другое преимущество заключается в возможности классификации шлама. Это обеспечивает получение из первых ступеней установки пульпы с большим содержанием железа и существенно облегчает последующую утилизацию шлама. Кроме того, полученный крупнодисперсный шлам лучше обезвоживается, что резко повышает производительность обезвоживающих аппаратов.

Применение гидроциклонов для осветления сточных вод доменных газоочисток позволяет снизить капитальные затраты примерно в два раза по сравнению со строительством радиальных отстойников.

1. Какие факторы и каким образом влияют на эффективность работы напорного гидроциклона?

На эффективность работы гидроциклона влияет ряд факторов, которые необходимо учитывать при выборе типа аппаратов, его размеров и определения оптимального режима эксплуатации.

Эти факторы можно разделить на две группы. К первой относятся факторы, зависящие от геометрических размеров и их соотношений: диаметра цилиндрической части Д и ее высоты Н_ц; диаметра центральной водоотводящей трубы d₀, площади входного отверстия F_вх=h*a и диаметра нижней шламоотводящей насадки d_ш; угла конической части б и ее высоты Н_к. Ко второй группе относятся факторы, зависящие от расхода и свойств осветляемой воды: концентрации взвешенных веществ в воде, их гранулометрического состава и удельного веса, вязкости воды. Все перечисленные факторы тесно связаны между собой.

На работу напорного гидроциклона оказывают влияние высота цилиндрической части Н_ц и угол конической части б. При прочих неизменных условиях при увеличении высоты цилиндрической части и уменьшения угла конической части увеличивается объем аппарата и, следовательно, продолжительность пребывания в нем очищаемой воды.

На эффективность работы гидроциклона оказывают влияние диаметры водоотводящей трубы d₀ и нижней шламоотводящей насадки d_ш, так как соотношение между ними обуславливает соотношение между расходами осветленной воды Q₀ и пульпы q_п. Увеличение расхода осветленной воды сопровождается увеличением скоростей радиально направленных потоков воды, которые выносят частицы взвеси к центральной водоотводящей трубе, и этим снижается эффект осветления воды. При уменьшении диаметра нижней шламоотводящей насадки d_ш увеличивается концентрация шлама, что вызывает накопление взвеси в конической части гидроциклона; это обстоятельство также сопровождается увеличением выноса взвеси с очищенной водой.

2. Дать краткую характеристику сточных и оборотных вод прокатных цехов заводов черной металлургии.

1. Привести схемы очистки производственных сточных вод прокатных производств.

Рисунок 1 - Схема очистки оборотных вод от медной окалины в гидроциклонах.

4. Привести схему многоступенчатой гидроциклонной установки для очистки оборотных вод доменной газоочистки.

1 - скруббер; 2 - 1 ступень гидроциклонов (D=350-500 мм); 3,4,5 - последующие ступени из блоков циклонов (D=75 мм); 6,7,8 - насосные установки; 9 - ленточный вакуум - фильтр.

Рисунок 2 - Схема очистки оборотных вод доменной газоочистки на многоступенчатой гидроциклонной установке.

5. Дать технико-экономическое сравнение эффекта вариантов очистки сточных вод в горизонтальных отстойниках и гидроциклонах.

6. Указать особенности наладки и эксплуатации напорных гидроциклонов.

При наладке напорных гидроциклонов в зависимости от их назначения варьируется сечения различных насадок и напор перед аппаратом. В конструкции циклонов обычно предусмотрена возможность замены впускного и сливного патрубков, а также шламовой насадки.

Для повышения эффективности осветления сточных вод можно изменять сечение сливного патрубка шламовой насадки, а также напор перед аппаратом. В начале при постоянных отверстиях сливного патрубка и напоре перед аппаратом необходимо увеличивать диаметр шламовой насадки. Затем, не изменяя сечения шламовой насадки, следует изменять диаметр сливного патрубка. После этого целесообразно проверить эффективность работы циклона на разных режимах при изменении давления жидкости перед аппаратом.

При уменьшении диаметра шламовой насадки концентрация сгущенной пульпы возрастает, но при этом ухудшается качество осветленной воды.

Увеличение концентрации пульпы происходит и при увеличении давления перед аппаратом. Однако при этом следует учитывать возможность увеличения концентрации взвешенных веществ в осветленной воде.

При регулировании циклона следует стремиться к оптимальному режиму работы, при котором получаются наибольшая концентрация шлама и минимальный вынос взвешенных веществ с осветленной водой.

Список используемой литературы

1. Конструкции и расчет напорных гидроциклонов: Метод. Указ. /Состав.: А.К. Соловьев, С.Г. Коротков, Е.В. Медведская: СибГИУ. - Новокузнецк, 2001. - 49 с., ил.

2. Конструкции и расчет открытых гидроциклонов: Метод. Указ. /Состав.: А.К. Соловьев, С.Г. Коротков, Е.В. Медведская: СибГИУ. - Новокузнецк, 2001. - 49 с., ил.

Приложение