Способы отделения твердой фазы: седиментация, фильтрация (различные фильтры), центрифугирование

Седиментация – оседание под действием гравитационного поля. Для увеличения скорости осаждения взвесей применяют флокулянты – водо-растворимые полимеры с полярными концевыми функциональными группами. Они связывают взвеси в рыхлые сетчатые агрегаты.

Отстойник периодического действия (при малом количестве воды) металлический или железобетонный резервуар с коническим днищем (вода отбирается через сифон или специальные желоба). Осадок убирают вручную.

Отстойник непрерывного действия (при больших количествах воды, расход не более 50000м(3)/сутки).

Вертикальные отстойники - во время движения воды из нее выпадают взвеси, удельный вес которых больше удельного веса воды.

Горизонтальные отстойники – прямоугольный резервуар из нескольких отделений (высота 3–5 метров, отношение длины к высоте не меньше 10). Дно – под уклоном в сторону, противоположную движению воды.

Радиальный отстойник – первичный отстойник, илоулавливатель - круглый резервуар, вода в котором движется радиально от центра к периферии. Скорость движения воды изменяется от мах значения у центра, до мin значения у периферии.

Тонкослойные отстойники (для тонкодисперсных примесей) – малая глубина обеспечивает осветление воды в течение 4- 10 мин, что позволяет уменьшить их габариты. Резервуар глубиной 0.2 – 0.3 м с полочными или трубчатыми вставками, расположенными под углом  сползание осадка к шламосборнику (угол 30–40 гр.)

Фильтрация. Фильтры – устройства, в которых очистка жидкости от частиц твердой фазы происходит в процессе протекания через перегородку, имеющую поры (разность значения давления по обе стороны перегородки.

Сетчатые фильтры – для задерживания сравнительно грубых частиц. Изготовляют из одного или нескольких слоев ткани или металлической сетки. Действие основано на механической задержке больших частиц и инерционном осаждении частиц. Эффективность увеличивается по мере убирания отфильтрованного слоя.

Волокнистые фильтры – изготавливают из фильтровальной бумаги, специального картона. Применяют только при небольших течениях раствора (вследствие большого гидравлического сопротивления). Действие сводится к инерциальному осаждению, прилипанию частиц к выступам, седиментации. Инерциальное осаждение и седиментация повышаются при увеличении размера и плотности частиц.

Зернистые фильтры – используют кварцевый песок, дробленый шлак, гравий, антрацит. Бывают однослойные и многослойные. Очистку фильтра производят чистой водой или сжатым воздухом.

Фильтрование под вакуумом – для очистки маловязких жидкостей. Степень очистки не более 80%. Тонкость очистки определяется фильтрующим элементом (барабанные, дисковые, ленточные). Остаток высушивают до min влажности.

Центрифугирование – разделение твердых и жидких фаз в поле центробежных сил осуществляется в аппаратах 2 типов: центрифугах и гидроциклонах.

Центрифуги – ускорение оседающей части по сравнению с гравитационным ускорением увеличивается на величину Kp = w(2)r/g w – угловая скорость вращения жидкости. R – радиус вращения. Уравнение движения - V = (gLdr(2)(pф – pс))/18м.. L – центробежная сила, dr – диаметр частицы, рф и рс – плотность дисперсной фазы и среды, м – вязкость среды. Улучшение в результате агрегации и фильтрации (укрупнение частиц).

Циклоны:

Напорные – цилиндрическая и коническая части. Вращение жидкости вызывается ее выпуском в тангенциальный патрубок, расположенный в верхней части цилиндра. Коническая часть кончается насадкой через которую выводится осадок. Низкий КПД из-за избыточной интенсивности турбулентности. Применяют для выделения частиц со скоростью осаждения менее 0.02 м/с.

Многоярусные: по принципу выделения аналогичны напорным. Устройство в камере нескольких секций, через которое проходит очищаемый поток, позволяет более полно использовать объем гидроциклона и уменьшить время пребывания жидкости в циклоне.

Открытые – для очистки от частиц со скоростью оседания более 0.02 м/с. большая производительность и малые потери напора. Эффективность зависит от характера загрязнений.