Циклон для очистки воды

Циклон для очистки воды

Первой преградой на пути крупных взвесей в воде становятся фильтры грубой очистки. Однако они не всегда справляются с задачей. Нередки такие проявления, как «запесочивание» и «заиливание».

В таких ситуациях могут применяться гидроциклоны. О том, что это такое, каков принцип работы, каковы плюсы и минусы устройств — далее в статье.

Что это такое и какие бывают?

Как полезный гидромеханический агрегат, гидроциклоны (ГЦ) появились в конце 19 века.

Их назначение – разделение различных субстанций по весу — с тех пор практически не изменилось.

Учитывая эффективное выполнение гидроциклонами этой функции, их применяют в следующих областях:

  • Очистка и обогащение различных руд, угля;
  • Сепарация нефтяных, масляных растворов;
  • Очистка сточных и скважинных вод, а также прочих суспензий и эмульсий.

По типу конструкции бывают напорные (закрытые) и безнапорные (открытые). Они отличаются как устройством, так и сферой применения.

Напорные ГЦ

Основа конструкции напорного гидроциклона – это цилиндроконический или конический корпус, обладающий одним входом и двумя выходами.

Иногда внутренняя поверхность облицована (футерована):

  • резиновым,
  • стеклопластиковым,
  • керамическим или каменным футером, снижающим ее истирание.

Выход для шлама (осадка) находится на вершине конуса – внизу. Выход осветленной воды расположен сверху – в основании цилиндра по его оси. Вход для суспензии (жидкости с высоким содержанием взвесей) — в верхней части цилиндра, расположенного над конусом.

Питающий патрубок конструктивно выполнен по касательной (тангенциально) относительно сечения гидроциклона.

Устройство работает следующим образом:

  1. Суспензия подается под давлением (как правило – 5 – 15 атм.) в питающий патрубок.
  2. Направляясь внутренними стенками корпуса, жидкость закручивается (как циклон).
  3. Тяжелые нерастворенные примеси под действием центробежных сил отбрасываются на периферию, прижимаясь к стенкам корпуса.

Образуется два циклона – внешний (у стенок) и внутренний (по центру — в виде узкого высокого завихрения).

  • Тяжелые взвеси опускаются книзу под действием силы тяжести, растущей в связи с укрупнением (агломерацией) частиц. Внешний закрученный поток, при этом, также устремляется вниз.
  • На более легкие примеси в составе осветленной жидкости действуют центростремительные силы. Очищенная вода поднимается во внутреннем потоке к центральному верхнему выходу. Оттуда она поступает на следующую стадию водоподготовки.
  • Шлам выходит через сливной патрубок в специальный промываемый накопитель. Здесь проявляется преимущество такого гидромеханизма перед, например, обычными фильтрами предварительной очистки. Для гидроциклона горсть песка – это «ничто», а для сетчатого фильтра – выход из строя.

    Особенности безнапорных агрегатов

    Как более габаритные, они нашли применение, в основном, в промышленности.

    Например – для первичной очистки сточных вод различных предприятий от тяжелых взвесей (гидравлическая крупность которых – 20 и выше мм/с).

    Также безнапорные гидроциклоны используют при необходимости разделения смешанных жидких субстанций. Востребованность этих установок обоснована высокой производительностью – 20 и более м3 в час.

    Как правило, их действие в некотором смысле противоположно работе напорных механизмов. Здесь отбор воды происходит из емкости или водоема напрямую, под действием силы тяжести.

    Например, в случаях, когда речь идет об очищении от нефтепродуктов, система работает следующим образом:

    1. Более легкая нефтяная пленка, закручиваясь в циклоне, стремится к его центру;
    2. В процессе работы ее количество растет;
    3. Таким образом, внутри «эмульсионного» конуса образуется еще один – нефтяной;
    4. Когда этот новый конус достигает выходного патрубка, расположенного в верхнем основании устройства (по центру), нефтепродукты выдавливаются через него.

    Безнапорные ГЦ, в зависимости от конкретного назначения, могут быть дополнительно оборудованы диафрагмой и внутренними цилиндрическими перегородками. При необходимости повышения производительности применяют многоярусные агрегаты.

    Читайте также:  Магнитное поле постоянного круглого магнита

    Здесь внутренний объем разделен коническими диафрагмами. Каждый ярус (секция) при этом – самостоятельный гидромеханизм, что существенно повышает эффективность системы.

    Достоинства и недостатки

    Понимание принципа действия гидроциклона делает очевидными достоинства такой водоочистки. Кроме явных плюсов, например — простоты конструкции, гидроциклоны отличаются связанными с ними свойствами:

    Отсутствием движущихся механических деталей;

  • Ненадобностью расходных материалов (коллоидных средств, фильтрующих загрузок и пр.).
  • Невысокой стоимостью устройства и простотой ремонта, обусловленной низкой технологичностью изделия.
  • Легкостью компоновки в последовательную систему батарей, производящих поэтапную очистку.
  • Возможностью автоматизации работы.
  • Безопасностью применения устройств любых видов.
  • Однако сфера применения гидроциклонов все же ограничена, в основном, промышленным использованием. Этот факт связан с малочисленными, но существенными недостатками изделий:

    • Необходимостью поддержания стабильного давления и вытекающим отсюда расходом энергии, а также амортизацией насоса;
    • Механическим износом частей ГЦ вследствие абразивного воздействия шлама;
    • Снижением давления в системе, обуславливающим применение второго насоса.

    К тому же, крайне сложно правильно рассчитать параметры и подобрать элементы гидроциклона для выверенного разделения фракций. Об автоматической или упрощенной перенастройке агрегата речь не идет. Например — чтобы ловить крупный песок, устанавливают одну песковую насадку, для мелкого – другую.

    Для удаления ила, вообще, требуется ГЦ иной формы и размеров, работающий с другим давлением. В любом случае сепарация будет лишь приблизительной, что не особо приветствуется в частной водоподготовке. Примитивный отстойник, может быть, работает медленнее, зато других серьезных недостатков не имеет.

    Критерии и характеристики, имеющие значение при выборе и заказе устройств

    Важнейший источник данных при проектировании любого водоочистного сооружения – это анализ исходной воды. Ее качество, количество, а также габариты, гидравлическая крупность и происхождение частиц влияют на все параметры гидроциклона.

    Включая такие параметры:

    • Диаметр,
    • Высоту,
    • Диаметры и количество патрубков,
    • Скорость вращения (давление подачи или отсоса),
    • Тип гидромеханизма (открытый или закрытый).

    Однако возможно и «приблизительное» использование гидроциклонов. Его примером служат самодельные устройства. Их собирают практически без расчетов, подбирая диаметры входных и выходных патрубков опытным путем.

    Популярная заготовка – пожарный ствол типа РС–70. Тем не менее, при выборе поставщика желательно обратить внимание на комплектацию сооружения. В стандартном исполнении оно может включать:

    • Гидрозаполненные манометры;
    • Краны,
    • Мембранный клапан для автоматической промывки шламосборника;
    • Электроприводные задвижки;
    • Систему управления задвижками и клапанами с автономным питанием;
    • Антикоррозийную защиту;
    • Футеровку и антистатическое покрытие.

    Разумеется, этот перечень не полон, ведь патенты на изобретения различных гидроциклонов получают до сих пор. Например, опционально установка может дополняться расширенной системой контроля с выводом на дисплей оператора или увеличенным «пескосборником».

    Также – за дополнительную плату – могут быть предусмотрены резервные механизмы управления и обходные (байпасные) пути для подачи воды.

    Особенности обслуживания

    Обслуживание гидроциклонных установок заключается в контроле и очистке. Как правило, контролю подлежит герметичность всех компонентов агрегата, а также наполненность шламосборника. Очищать и промывать время от времени необходимо, в основном, его. Однако также осадок может оставаться на стенках патрубков или кранов.

    Заключение

    Стоит добавить, что гидроциклоны на тематических форумах непопулярны. Практически все разговоры прерываются утверждениями о ненужности ГЦ в частной водоочистке. Если таковые проявления и присутствуют, то, как правило, в виде «самоделок». Причем сооружения эти узконаправленные — работающие для одной конкретной цели.

    Например, имеет смысл монтировать такую установку перед циркуляционным насосом открытой отопительной системы. Основная масса крупных примесей будет удалена из теплоносителя.

    Будет ли гидроциклонное сооружение эффективным для очистки воды, например, от песка? Определенно, будет. Но целесообразность его применения сомнительна и устанавливается только после глубокого анализа всех данных.

    Читайте также:  Как разобрать вакуумные наушники jbl

    При подаче воды в дом из скважины, она часто бывает загрязнена механическими примесями. Жидкость поступает из подземных почвенных слоев и несет частички грунта. Для их устранения используют фильтры механической очистки. Такие примеси задерживаются скважинными фильтрами, но часть их все же остается. Эффективным устройством, избавляющим от таких частиц, является гидроциклон для очистки воды. Он позволяет задержать камни и песок при заборе жидкости из скважин и природных водоемов.

    Как действуют гидроциклоны?

    Гидроциклоны – специальные устройства, которые используют для очистки водных объемов от механических частиц. Их главные задачи следующие. Они задерживают камни и песок, попадающие вместе с током воды. Таким способом осуществляется грубая очистка жидкости. Из нее устраняются компоненты, которые могут повредить механизмы или загрязнить питьевую воду.

    Работает устройство с использованием центробежных силы для отделения механических включений. Прибор имеет довольно простое устройство. Жидкость поступает внутрь через входное боковое отверстие. Внутри ее движение происходит по спирали. Жидкость движется по всей длине корпуса.

    Рис. 2 Фильтр для воды — гидроциклон

    В процессе движения жидкости тяжелые частицы отходят к стенкам прибора. Они опускаются вниз, т.к. тяжелее воды, и накапливаются в камере, расположенной снизу. Вода, которая прошла очистку, выходит через выпускное отверстие. Оно находится сверху.

    Поскольку все примеси скапливаются в нижней камере, ее требуется регулярно очищать. Это обязательная процедура для эффективной работы фильтрующего устройства.

    Существует два основных вида гидроциклонов: напорные и безнапорные. Они несколько отличаются по внутреннему устройству и принципу работы.

    Напорное устройство

    Гидроциклонное устройство напорного типа работает при подаче в него воды под напором. Благодаря особенностям внутренней конструкции создается центробежное движение жидкости. Центробежная сила воздействует на твердые частицы. Под ее воздействием они отбрасываются на периферию. В центре прибора создается зона с меньшим давлением, т.е. разреженная. Лучше всего отделяются от жидкости те частицы, которые больше отличаются от нее по плотности.

    Рис. 3 Напорные гидроциклоны для очистки воды со скважины

    Аналогичные процессы можно увидеть и в центробежных насосах. Отличием гидроциклонного прибора является наличие вращательного ускорения. Оно появляется из-за постепенного уменьшения диаметра прибора. В результате возрастает угловая скорость. В центральной зоне, где поток воды подходит к вершине конуса, возникает разряжение.

    Безнапорные гидроциклоны и песколовки

    Безнапорные приборы имеют открытый верх. Их используют при загрязнении воды всплывающими включениями и оседающими компонентами. Безнапорные гидроциклоны рекомендуют применять в случае загрязнения жидкости нефтепродуктами и другими составами, которые всплывают на поверхность воды.

    Для осаждения песка используют песколовки, которые также относятся к безнапорным приборам. Песколовки бывают вертикальными, горизонтальными и с вращательным движением потоков. С их помощью осуществляется осаждение песка и других крупных минеральных частиц.

    Преимущества гидроциклонных устройств

    Гидроциклоны активно применяются для устранения из воды механических включений. Их используют не только в промышленности для очистки сточных и технических вод, но и в быту. Они помогают убрать твердые включения на первом этапе подачи воды из внешнего источника в дом. Существуют и другие механические фильтры, но у гидроциклонов имеется ряд преимуществ.

    1. Малые размеры фильтров, они занимают относительно немного места.
    2. Производительность установок высокая, они эффективно очищают большие объемы воды.
    3. Конструкция устройства предельно проста. Благодаря этому эксплуатация не представляет особой сложности. Прибор несложно монтируется и не требует особых знаний при обслуживании.
    4. Процесс работы не требует расходных материалов, что удешевляет фильтрацию воды.
    5. Сама установка относительно дешевая и доступна большинству домовладельцев.
    Читайте также:  Не работает телевизор тошиба

    Рис. 4 Как работает фильтр и очищается фильтруемый объем

    Все эти плюсы делают гидроциклоны одними из наиболее удобных и эффективных приборов для механической фильтрации. Они освободят жидкость от включений и предотвратят порчу оборудования, которое расположено далее по току.

    Гидроциклоны ГЦБ могут быть использованы для очистки воды от механических взвесей как в комплексе с магнитными активаторами воды (такая система называется ГМПНУгидромагнитная противонакипная установка ), так и самостоятельно.

    Основной рабочей частью ГЦБ является одиночный ГЦ, который представляет собой вертикальный аппарат, состоящий из цилиндрической, конической, шламовой камер. Цилиндрическая камера сконструирована таким образом, что поток воды, поступающей в аппарат, пройдя завихритель, приобретает вращательное движение. Далее поток воды по винтовой спирали направляется в нижнюю коническую камеру, в которой под действием центробежных сил у стенок камеры значительно повышается концентрация взвешенных частиц. Осаждающиеся частицы поступают в шламовую камеру, откуда осадок периодически по мере накопления удаляется через кран, установленный на дренажной трубе. Объединенные в ГЦБ одиночные гидроциклоны имеют общую шламовую камеру, позволяющую упростить процесс удаления значительного количества образовавшегося осадка − шлама. Осветленная вода в центральной зоне гидроциклона поднимается вверх, выходит из установки и присоединяется к основному потоку воды.

    Принцип работы гидромагнитной противонакипной установки ГМПНУ:

    Под действием магнитного поля коллоидные частицы ферромагнетиков, достигнув определенных размеров (0,004 — 0,01 мкм), приобретают свойства постоянных магнитов, благодаря чему у них возникает способность к агрегации — образованию ядер, которые из пересыщенных растворов сорбируют на своей поверхности ионы и молекулы накипеобразователей. При этом прочность их возрастает, и частицы приобретают функции центров кристаллизации (1—3 мкм). Центрами кристаллизации могут быть частицы той же природы, что и накипеобразователь, любые другие изоморфные частицы, а также частицы кремнезема. Постепенно кристаллики увеличиваются в размерах и под действием сил инерции в гидроциклоне, а также под воздействием силы тяжести осаждаются в виде шлама в специальной шламовой камере гидроциклона. При многократном прохождении воды через магнит и гидроциклон интенсивность осаждения кристалликов увеличивается, а намагниченная осветленная вода, двигаясь по системе, обрабатывает поверхности труб и агрегатов самой системы, постепенно снимая образовавшуюся ранее накипь. Частицы накипи, в свою очередь, сорбируются кристалликами по описанной выше схеме и попадают в шламовую камеру. Таким образом, происходит фильтрация различных мелкодисперсных частиц без применения каких−либо специальных материалов. Накопившийся шлам просто сбрасывается из камеры. Удаление частиц кристаллизации и образовавшегося шлама из системы посредством сепарации обработанной в гидроциклоне воды является основным звеном технологической цепочки в достижении высокого противонакипного эффекта.

    Область применения гидроциклонов ГЦБ и ГМПНУ:

    • Очистка и обработка воды на ТЭЦ и объектах малой энергетики;
    • Обработка воды в котельных и тепловых сетях
    • Очистка воды источников хозяйственно−бытового и технического водоснабжения от взвешенных частиц, в том числе от окисленного железа;
    • Обеспечения безнакипного режима работы теплоэнергетического (водонесущего) оборудования;
    • Подавления коррозионных процессов, защиты оборудования от накипных отложений, а также удаления уже отложившегося слоя накипи на внутренних поверхностях трубопроводов и других поверхностей оборудования;
    • Очистка воды в производственно−технологических линиях, использующих воду в качестве теплоносителя или рабочего тела, в том числе и в оборотном водопотреблении
    • Обработка сточных вод перед сбросом в водоемы;

    Гидроциклоны могут успешно использоваться также в других направлениях фильтрации и очистки сред в качестве фильтров тонкой очистки. Применение этой технологии способно полностью, либо частично заменить химводоподготовку. Данный метод по эффективности превосходит другие способы очистки технической воды.

    Ссылка на основную публикацию
    Цветы старшая группа из бумаги
    Валентина Валерьевна Саясова Мастер-класс «Цветы из бумаги на все случаи» Здравствуйте, уважаемые коллеги и гости МААМ! Предлагаю вашему вниманию результат...
    Хуавей или айфон что лучше отзывы
    Смартфоны от компании Apple выпускаются уже более 10 лет, и по качеству остаются на высшем уровне. IPhone X после выхода...
    Хуавей р20 лайт характеристики
    Обзор Huawei P20 Lite Huawei P20 Lite — смартфон среднего класса, который в плане дизайна сильно напоминает iPhone X. Аппарат...
    Цветы цветущие в середине лета
    Пожалуй, каждому хотелось бы превратить свою усадьбу в маленький райский уголок, где можно отдохнуть от повседневной суеты душой и телом....
    Adblock detector