Гидроциклон

Гидроциклон

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к устройствам для непрерывной обработки и разделения веществ, находящихся в промышленных, бытовых и других сточных водах, и для очистки и обработки питьевой и природных вод, и может найти применение в химической, пищевой и других отраслях промышленности, а также в коммунальном хозяйстве.

Известен гидроциклон, включающий корпус, разделенный перегородкой на камеру фильтрата и камеру разделения исходного материала с тангенциально установленным в верхней части питающим патрубком и отводным патрубком в нижней части, камера фильтрата образована сетчатым стаканом, установленным соосно корпусу, в котором расположен электрод [Патент №2205698, кл. В03В 5/34, В04С 3/06, опубл. 2003.06.10].

Наличие электрода позволяет периодически создавать в суспензии электрогидродинамическим способом импульс давления, величина которого позволяет не только освобождать поверхность фильтрующего элемента от осадка, но и удалять из ячеек фильтрующей поверхности стакана застрявшие в них частицы зернистого материала.

Однако известный гидроциклон обладает рядом недостатков:

- низкая эффективность работы вследствие проникновения тонкодисперсных частиц через стенки стакана в готовый продукт, что немаловажно для очистки и обработки питьевой и природных вод,

- уменьшение скорости классификации в процессе работы гидроциклона и необходимость частой регенерации фильтрующей поверхности из-за засорения перфорации стакана среднедисперсными частицами,

- низкая производительность гидроциклона из-за накопления взвеси в зоне вывода очищенной воды.

Известно устройство для очистки питьевой воды, содержащее закрытый корпус, в нижней части которого расположен гидроциклон, а в цилиндрической части - сменный фильтрующий элемент, подводящий и отводящий патрубки; фильтрующий элемент выполнен в виде стекловолоконного диска со сквозными отверстиями и расположен под защитной сеткой между двумя эластичными кольцами, при этом нижнее кольцо установлено у основания цилиндрической части корпуса, а верхнее - прижато к стеклянному диску упругой пружиной [Патент РФ №2213059, кл. C02F 1/38, C02F 9/00, B01D 45/12, опубл. 2003.09.27].

Стекловолоконный диск с отверстиями диаметром 0,2...10 мкм и толщиной более 0,5 мм является коррозионно-стойким и обладает очень низкой адгезией к металлам и биологическим примесям. Кроме этого, возможно осуществление регенерации фильтрующего элемента от прилипших органических соединений и микроорганизмов за счет нагрева его от защитной сетки из электронагревательного материала.

Известное устройство имеет ряд недостатков: конструкция гидроциклона не способна проводить сепарацию тонкодисперсных частиц, эти частицы проникают через стеклянный диск и загрязняют фильтрующий элемент, что снижает его ресурс; среднедисперсные частицы засоряют отверстия в стеклянном диске и выводят его из работы, а вместе с ним и устройство. В процессе работы устройства возникает необходимость частой регенерации фильтрующего элемента. Кроме того, фильтрующий элемент обладает нестабильной очищающей способностью в межрегенерационный период работы.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является гидроциклон, включающий корпус, имеющий цилиндрическую реакционную и коническую отстойную камеры, тангенциальный патрубок ввода очищаемой воды, сливной патрубок осветленной воды, патрубок вывода твердой фазы и средство дополнительной обработки воды [Патент РФ №2215591, кл. В04С 11/00, опубл. 2003. 11.10].

Средство дополнительной обработки воды выполнено в виде бактерицидной лампы, установленной по его центральной оси во внутреннем потоке в герметичном защитном чехле, подводящая трубка к которому выведена наружу через патрубок вывода твердой фазы, а отводящая трубка заканчивается у входа в сливной патрубок.

Известный гидроциклон обладает следующими недостатками:

- невысокая разделительная способность гидроциклона, так как при установке в камере цилиндрического стакана снижается окружная составляющая скорости на поверхности пленки суспензии, что уменьшает центробежную силу, действующую на поток,

- недостаточная эффективность разделения суспензий из-за слабой закрутки потока жидкости и, следовательно, небольшой величины возникающих центробежных сил, кроме того, окружная составляющая скорости потока быстро затухает в направлении оси аппарата, что существенно снижает его разделительную способность,

- неполное удаление мелкодисперсных твердых частиц из жидкости, а также невозможность выделения из потока жидкости нефтепродуктов и маслосодержащих примесей.

Техническим решением задачи изобретения является повышение эффективности и качества очистки воды, интенсификация процесса обработки больших объемов воды за малый промежуток времени, а также возможность выделения из потока жидкости нефтепродуктов и маслосодержащих примесей.

Поставленная задача решается тем, что гидроциклон, включающий корпус, имеющий цилиндрическую и коническую части, тангенциальный патрубок ввода очищаемой воды, сливной патрубок осветленной воды, патрубок вывода твердой фазы и средство дополнительной обработки очищаемой воды, дополнительно содержит патрубок вывода газовой фазы, расположенный на торце цилиндрической части корпуса. Средство дополнительной обработки очищаемой воды представляет собой электролизную секцию с n-парами электродов, выполненными в виде установленных коаксиально цилиндров, укрепленных на электроизоляционном диске, и размещенными в последовательности анод - катод в цилиндрическом участке корпуса, последний соединен с отрицательным полюсом источника тока, при этом патрубок ввода очищаемой воды расположен в стенке цилиндрической части корпуса под электроизоляционным диском электролизной секции, электроды, кроме центрального катода, выполнены с отверстием на уровне патрубка ввода очищаемой воды, а сливной патрубок осветленной воды снабжен отводящей трубой, расположенной коаксиально в центральном катоде электролизной секции.

Электролизная секция содержит n-пар электродов, где n от 1 до 5.

Предпочтительно отводящую трубу сливного патрубка выполнить длиной не менее 2/3 высоты электролизной секции.

Целесообразно сливной патрубок осветленной воды снабдить средством омагничивания воды, выполненным в виде постоянного магнита или электромагнита и установленным коаксиально с внешней стороны сливного патрубка.

На фиг.1 представлен общий вид гидроциклона в разрезе.

На фиг.2 - вид А-А фиг.1.

Корпус гидроциклона состоит из цилиндрической реакционной и конической отстойной частей соответственно 1 и 2.

Цилиндрическая реакционная часть 1 корпуса гидроциклона предназначена для восстановления энергетического равновесия воды, удаления содержащейся в обрабатываемой воде газовой фазы в атмосферу, коагулирования коллоидных частиц и концентрирования взвешенных веществ в пристеночном слое под действием центробежных сил, а также сбора и вывода обработанной воды.

Коническая отстойная часть 2 корпуса гидроциклона предназначена для сбора и вывода взвешенных веществ в виде шлама.

Гидроциклон имеет тангенциальный патрубок 3 ввода очищаемой воды, сливной патрубок 4 осветленной воды, патрубок 5 вывода твердой фазы и патрубок 6 вывода газовой фазы.

Гидроциклон снабжен электролизной секцией, расположенной в цилиндрической части 1 корпуса.

Электролизная секция состоит из двух электродов: анода 7 и катода 8, выполненных в виде коаксиально установленных цилиндров, и электроизоляционного диска 9, на котором укреплены электроды (на фиг.1 представлен вариант гидроциклона с одной парой электродов, однако в зависимости от решаемой задачи и обрабатываемых жидкостей в гидроциклоне могут быть использованы несколько пар электродов). Цилиндрическая часть 1 корпуса соединена с отрицательным полюсом источника тока (на чертежах не показан). Анод 7 электролизной секции расположен на равном расстоянии между катодом 9 и корпусом. Анод 7 выполнен с отверстием 10 на уровне патрубка 3 ввода очищаемой воды. Патрубок 3 расположен в цилиндрической части 1 корпуса под электроизоляционным диском 9, который выполнен с отверстием 11 для отвода газовой фазы.

Внутреннее пространство центрального катода 8 электролизной секции образует водосборную камеру 12.

Патрубок 6 вывода газовой фазы расположен на торце цилиндрической части 1 корпуса.

Сливной патрубок 4 снабжен отводящей трубой 13, расположенной в водосборной камере электролизной секции, закрепленной на его входе и выполненной длиной не менее 2/3 высоты электролизной секции. Длина трубы 13 регламентируется расположением осветленной воды в верхней части водосборной камеры 12.

Кроме того, сливной патрубок 4 снабжен средством омагничивания воды 14, выполненным в виде электромагнита, а при небольших расходах воды - в виде постоянного магнита. Электромагнит 14 и постоянный магнит (на чертежах не показан) могут устанавливаться как совместно, так и каждый в отдельности. Совместная установка более эффективна для обработки воды.

Электромагнит 14 и постоянный магнит применяют для уменьшения образования твердых отложений, защиты от точечной коррозии и увеличения срока службы оборудования.

Гидроциклон работает следующим образом.

Очищаемая вода тангенциально поступает в электролизную секцию гидроциклона, в которой она разделяется на две части (или более частей при условии использования нескольких пар электродов). Первая часть потока проходит между частью 1 корпуса и анодом 7, а вторая часть потока поступает через отверстие 10 в аноде 7 в пространство между анодом 7 и катодом 8.

Газовая фаза, поднимаясь вверх, свободно выходит через отверстие 11 в диске 9 и далее через патрубок 6 в открытую атмосферу.

Вода, приобретая активное вращательное движение по поперечному сечению секции, перемещается по ней сверху вниз. При наложении электрического поля происходит эффективная коагуляция коллоидных частиц, находящихся в обрабатываемой воде.

Разделение взвешенных веществ и обработанной воды происходит в конической части 2 гидроциклона. Взвешенные вещества осаждаются на стенках и собираются в специальный бункер-накопитель (на чертежах не показан), откуда шламовым насосом (на чертежах не показан) периодически откачиваются на иловые площадки.

Очищенная осветленная вода, поднимаясь в верх водосборной камеры 12, через отводящую трубу 13 и сливной патрубок 4 с электромагнитом 14 поступает в выводную трубу (на чертежах не показана), откуда она самотеком направляется для использования или дальнейшей обработки.

Гидроциклон представляет собой устройство, сочетающее безнапорную гидроциклонную и электролизную обработку воды.

Предложенный гидроциклон позволяет повысить эффективность и качество очистки воды за счет комплексного использования безнапорного гидроциклонирования, позволяющего удалять значительную часть взвешенных веществ и газовой фазы из обрабатываемой жидкости, и электролизной обработки жидкостей, позволяющей эффективно коагулировать мелкодисперсные частицы, а так же нефтепродукты и маслосодержащие примеси, находящиеся в обрабатываемой воде.

Конструкция гидроциклона интенсифицирует процесс обработки больших объемов воды за малый промежуток времени за счет разделения на части в электролизной секции потока жидкости.

1. Гидроциклон, включающий корпус, имеющий цилиндрическую и коническую части, тангенциальный патрубок ввода очищаемой воды, сливной патрубок осветленной воды, патрубок вывода твердой фазы и средство дополнительной обработки очищаемой воды, отличающийся тем, что гидроциклон дополнительно содержит патрубок вывода газовой фазы, расположенный на торце цилиндрической части корпуса, средство дополнительной обработки очищаемой воды представляет собой электролизную секцию с n парами электродов, выполненными в виде установленных коаксиально цилиндров, укрепленных на электроизоляционном диске, и размещенными в последовательности анод-катод в цилиндрическом участке корпуса, последний соединен с отрицательным полюсом источника тока, при этом патрубок ввода очищаемой воды расположен в стенке цилиндрической части корпуса под электроизоляционным диском электролизной секции, электроды, кроме центрального катода, выполнены с отверстием на уровне патрубка ввода очищаемой воды, а сливной патрубок осветленной воды снабжен отводящей трубой, расположенной коаксиально в центральном катоде электролизной секции.

2. Гидроциклон по п.1, отличающийся тем, что электролизная секция содержит n пар электродов, где n от 1 до 5.

3. Гидроциклон по п.1, отличающийся тем, что отводящая труба сливного патрубка выполнена длиной не менее 2/3 высоты электролизной секции.

4. Гидроциклон по п.1, отличающийся тем, что сливной патрубок осветленной воды снабжен средством омагничивания воды, выполненным в виде постоянного магнита или электромагнита и установленным коаксиально с внешней стороны патрубка.