Отстойники одноярусные — Справочник химика 21

    Большое распространение в химической промышленности получили одноярусные гребковые отстойники непрерывного действия (рис. 13). Эти аппараты представляют собой невысокие цилиндрические резервуары со слегка коническим днищем. У верхнего края резервуара установлен кольцевой прямоугольный желоб для отвода осветленной жидкости. Внутри резервуара имеются гребковые мешалки, которые вращаются с частотой 2,5—200 об/мин. Суспензия непрерывно подается сверху через трубу, осветленная жидкость стекает через верхний желоб, а сгущенная суспензия оседает на днище и медленно перемещается гребками к центральному патрубку, через который откачивается насосом. Как видно из рис. 13, в отстойнике по высоте образуются три резко различные по структуре зоны зона высотой Л, осветленной жидкости, где происходит свободное осаждение частиц зона высотой 2 сгущения суспензии (шлам) зона высотой Лг, расположения лопастей мешалки. Отстойники этого типа выполняют диаметром до 100 м их часовая  [c.29]     Многоярусные отстойники монтируют в той же последовательности, что и одноярусные. В каждом ярусе отстойника должен быть предусмотрен люк, через который подаются внутрь детали лопастей и гребков. [c.83]

    Отстойники непрерывного действия снабжены гребковым устройством, при помощи которого шлам перемещается к разгрузочному патрубку, расположенному в центре конусного днища. В катализаторных производствах применяют одно- и многоярусные сгустители с центральным приводом, диаметром от 2 до 12 м и высотой от 1,5 до 4 м. В одноярусном сгустителе суспензию подают в загрузочный стакан, снабженный перфорированным днищем, которое предотвращает взмучивание осадка струей поступающей суспензии. Осветленную суспензию отводят через кольцевой желоб. Уклон днища не превышает 10°. Методика расчета отстойников рассмотрена в работах [51, 174]. [c.183]

    Отстаивание проводят в аппаратах, называемых отстойниками, или сгустителями. Различают аппараты периодического, непрерывного и полунепрерывного действия, причем непрерывно действуюш,ие отстойники, в свою очередь, делятся на одноярусные, двухъярусные и многоярусные. [c.182]

    Основным недостатком одноярусных гребковых отстойников является большая громоздкость. [c.49]

    Отстойники могут быть аппаратами периодического, полунепрерывного и непрерывного действия. Широкое распространение в химической промышленности получили одноярусные гребковые отстойники непрерывного действия. [c.34]

    Большое распространение в химической промышленности получили одноярусные гребковые отстойники непрерывного действия (фиг. 9). Эти аппараты представляют собой невысокие цилиндрические резервуары со слегка коническим днищем. У верхнего края резервуаров установлены кольцевые прямоугольные желоба для отвода осветленной жидкости. 

[c.49]

    Конструкции отстойников а — одноярусного радиального, 6 — горизонтального, в — вертикального, г — тонкослойного i — ввод суспензии, 2 — вывод осветленной жидкости, ) выгрузка осадка. 4 — скребковое устройство, 5 — пакет пластин. [c.418]

    Аппараты, в которых проводится отстаивание, называются о т-с т о й н и к а ы п. Различают отстойники периодического и непрерывного действия, причем аппараты непрерывного действия могут быть одноярусные и многоярусные. [c.67]

    Окончательно суспензию осветляют в одноярусных гравитационных отстойниках-сгустителях типа аппаратов Дорра. Для различных потоков суспензии применяют следующие типоразмеры сгустителей Ц-6 Ц-9 ДО-12. Техническая характеристика их приведена ниже  [c.105]

    При очистке больших количеств бытовых или нроизводственных сточных вод применяются одноярусные горизонтальные отстойники, обычно прямоугольной формы в плане. Взвешенные вещества, выпадающие из сточных вод, удаляются из отстойников чаще всего непрерывно или через короткие интервалы времени и обрабатываются в отдельных сооружениях. 

[c.93]

Отстойники. Процесс осаждения

Задача №1
Расчет скорости осаждения частиц твердой фазы в воде

Условие:

Рассчитать скорость стесненного осаждения частиц твердой фазы в воде. Диаметр частиц d_Т = 1,2 мм, плотность частиц ρ_Т = 1500 кг/м³. Содержание твердой фазы в суспензии x_С = 0,1 массовых долей. Плотность воды принять равной ρ_Ж = 1000 кг/м³, динамическую вязкость принять равной μ = 0,001 Па·с.

Решение:

Предварительно найдем плотность суспензии:

ρ_с = (x_c/ρ_т + (1-x_c)/ρ_ж)^(-1) = (0,1/1500 + (1-0,1)/1000)^(-1) = 1034,5 кг/м

3

Рассчитаем объемную долю жидкости в суспензии:

ε = 1-(x_c·ρ_с)/ρ_т = 1-(0,1·1034,5)/1500 = 0,93

Поскольку ε>0,7, то для расчета скорости стесненного осаждения будет использоваться формула:

w_ст = w_св·ε²·10^{(-0,82·(1-ε))}

где w_СВ – скорость свободного осаждения, вычисляемая по формуле:

w_св = μ_ж·Re/(d_т·ρ_ж)

В свою очередь Re является числом Рейнольдса, зависящим от значения числа Архимеда, которое может быть найдено по соответствующей формуле:

Ar = d_т³·ρ_ж·g·(ρ_т-ρ_ж)/(μ_ж²) = 0,0012³·1000·9,81·(1500-1000)/0,001² = 8476

Получившееся значение числа Архимеда попадает в промежуток 36<Ar<83000, следовательно значение числа Re будет рассчитываться по следующей формуле:

Re = 0,152·Ar

0,714 = 0,152·8476^0,714 = 97

Тогда скорость свободного осаждения равна:

w_св = 0,001·97/(0,0012·1000) = 0,081 м/с

Далее найдем искомую величину:

w_ст = 0,081·0,93²·10^{(-0,82·(1-0,93))} = 0,061 м/с

Ответ: 0,061 м/с

Задача №2.
Расчет площади осаждения отстойника для обработки водной суспензии с твердыми частицами неправильной формы

Условие:

Рассчитать необходимую площадь осаждения отстойника для обработки водной суспензии с твердыми частицами неправильной формы (коэффициент формы равен 0,7) и эквивалентным диаметром 50 мкм. Необходимая производительность фильтра G_Ф = 1000 м³/час. Концентрации твердой фазы в суспензии, осадке и осветленной жидкости равны соответственно x_C = 0,12, x_О = 0,4 и x_ос = 0,008. Плотность воды принять равной ρ_Ж = 1000 кг/м³, плотность твердой фазы ρ

Ж = 1150 кг/м³. динамическую вязкость принять равной μ = 0,001 Па·с. Плотность осветленной жидкости принять равной плотности воды.

Решение:

Предварительно рассчитаем значение критерия Архимеда для процесса осаждения:

Ar = (φ·d_т)³·ρ_ж·g·(ρ_т-ρ_ж)/(μ_ж²) = (0,7·50·10^(-6))³·1000·9,81·(1150-1000)/0,001² = 0,063

Получившееся значение Ar меньше 36, следовательно, расчет значения числа Re будет проводиться по формуле:

Re = Ar/18 = 0,063/18 = 0,0035

Далее найдем скорость свободного осаждения:

w_св = 0,001·0,0035/(0,7·50·10^(-6)·1000) = 0,0001 м/с

Определим плотность суспензии:

ρ_с = (x_c/ρ_т + (1-x_c)/ρ_ж)^(-1) = (0,12/1150 + (1-0,12)/1000)^(-1) = 1016 кг/м³

Следовательно, объемная доля жидкости в суспензии равна:

ε = 1-(x_c·ρ_с)/ρ_т = 1-(0,12·1016)/1150 = 0,89

Поскольку ε>0,7, то для расчета скорости стесненного осаждения будет использоваться формула:

w_ст = w_св·ε²·10^{(-0,82·(1-ε))} = 0,0001·0,89²·10^{(-0,82·(1-0,89))} = 6,4·10^(-5) м/с

Остается лишь найти искомую величину по следующей формуле, приняв коэффициент запаса K равным 1,3:

F = K·G_ф/(ρ_ос·w_ст)·((x_о-x_с)/(x_о-x_ос)) = 1,3·1000/(3600·1000·6,4·10^(-5))·((0,4-0,12)/(0,4-0,008)) = 4 м²

Ответ: 4 м²

Задача №3
Подбор отстойника по производительности

Условие:

Необходимо рассчитать отстойник, необходимый для отстаивания Q = 10 м³/ч жидкости, имеющей плотность ρ_ж = 1000 кг/м

3. В жидкости содержится x₁ = 15% по массе твердых примесей с плотностью ρ_т = 2200 кг/м³. В лабораторных условиях было установлено, что скорость осаждения частиц будет составлять w = 0,8 м/ч, а содержание твердых частиц в осадке будет x₂ = 60% по массе.

Решение:

Рассчитаем плотность жидкости, подаваемой на отстаивание:

1/ρ_c = (1-x₁)/ρ_ж + x₁/ρ_т

ρ_с = ((1-x₁)/ρ_ж + x₁/ρ_т)^(-1) = (0,85/1000 + 0,15/2200)^(-1) = 1089 кг/м³

Далее определим массовый расход жидкости, поступаемой на очистку:

G = Q·ρ_с = 10·1089 = 108900 кг/ч

Отношение содержаний сухого вещества в очищаемой жидкости и осадке составит:

a = x₁/x₂ = 15/60 = 0,25

Основной характеристикой отстойника является площадь осаждения, которая может быть определена по формуле:

F = (1,3·G)/(w·ρ_ж) · (1-а) = (1,3·108900)/(0,8·1000) · (1-0,25) = 132,6 м²

Ответ: 132,6 м²

Задача №4
Расчет предельной нагрузки по очищаемой жидкости отстойника непрерывного действия

Условие:

Определить предельную нагрузку по очищаемой жидкости радиального отстойника непрерывного действия с диаметром D = 12 м, если с его помощью планируется очищать G = 10000 кг/час суспензии плотностью ρ_c = 1050 кг/м³. Плотность осадка составляет ρ_о = 1220 кг/м³, а скорость осаждения частиц равна 0,5 м/час. Плотность жидкости равна ρ_ж = 1000 кг/м³, плотность твердой фазы равна ρ_т = 1760 кг/м³.

Решение:

Общая площадь осаждения отстойника составит:

F = (π·D²)/4 = (3,14·12²)/4 = 113 м²

Рассчитаем содержание по массе твердой фазы в суспензии и осадке.

Для суспензии:

1/1050 = (1-x₁)/1000 + x₁/1760

Откуда x₁ = 0,11

Для осадка:

1/1120 = (1-x₂)/1000 + x₂/1760

Откуда x₂ = 0,42

Следовательно, их соотношение равно:

a = x₁/x₂ = 11/42 = 0,26

Выразим из формулы площади отстойника и найдем максимальный расход суспензии, подаваемой на очистку:

Q = (F·w·ρ_ж)/(1,3·(1-а)·ρ_с) = (113·0,5·1000)/(1,3·(1-0,26)·1050) = 55,9 м³/ч

Ответ: 55,9 м³/ч

Гребковые отстойники — Справочник химика 21

    Кроме непрерывности действия, гребковые отстойники имеют следующие достоинства 1) равномерная плотность осадка и возможность ее регулирования путем изменения производительно  [c.248]

    Большое распространение в химической промышленности получили одноярусные гребковые отстойники непрерывного действия (рис. 13). Эти аппараты представляют собой невысокие цилиндрические резервуары со слегка коническим днищем. У верхнего края резервуара установлен кольцевой прямоугольный желоб для отвода осветленной жидкости. Внутри резервуара имеются гребковые мешалки, которые вращаются с частотой 2,5—200 об/мин. Суспензия непрерывно подается сверху через трубу, осветленная жидкость стекает через верхний желоб, а сгущенная суспензия оседает на днище и медленно перемещается гребками к центральному патрубку, через который откачивается насосом. Как видно из рис. 13, в отстойнике по высоте образуются три резко различные по структуре зоны зона высотой Л, осветленной жидкости, где происходит свободное осаждение частиц зона высотой 2 сгущения суспензии (шлам) зона высотой Лг, расположения лопастей мешалки. Отстойники этого типа выполняют диаметром до 100 м их часовая [c.29]

    Отстойники могут быть аппаратами периодического, полунепрерывного и непрерывного действия. Широкое распространение в химической промышленности получили одноярусные гребковые отстойники непрерывного действия. [c.34]

    Большое распространение в химической промышленности получили одноярусные гребковые отстойники непрерывного действия (фиг. 9). Эти аппараты представляют собой невысокие цилиндрические резервуары со слегка коническим днищем. У верхнего края резервуаров установлены кольцевые прямоугольные желоба для отвода осветленной жидкости. [c.49]

    Основным недостатком одноярусных гребковых отстойников является большая громоздкость. [c.49]

    Большое распространение в химической промышленности получили одноярусные гребковые отстойники непрерывного действия (фиг. 12). Эти аппараты представляют собой невысокие цилиндрические резер- [c.26]

    Наиболее распространены непрерывно действующие одноярусные гребковые отстойники (рис. 8-7). Отстойник представляет собой невысокий цилиндрический резервуар J с слегка коническим днищем и кольцевым прямоугольным жолобом 2 у [c.181]

    Помимо непрерывности действия, гребковые отстойники отличаются следующими достоинствами 1) равномерная плотность осадка и возможность ее регулирования путем изменения производительности откачивающего насоса, 2) лучшее обезвоживание осадка при легком взбалтывании сгущенной суспензии мешалкой, 3) механизация процесса (один рабочий может обслужить до 40 аппаратов). [c.182]

    Кроме непрерывности действия и большой производительности (составляющей иногда 3000 т/сутки осадка) гребковые отстойники обладают следующими достоинствами в них достигается равномерная плотность осадка, имеется возможность регулирования ее путем изменения производительности, обеспечивается более эффективное обезвоживание осадка вследствие легкого взбалтывания его мешалкой. Работа таких отстойников может быть полностью автоматизирована. К недостаткам этих аппаратов следует отнести их громоздкость. Гребковые нормализованные отстойники имеют диаметр от 1,8 до 30л, а в некоторых производствах, например для очистки воды, отстойники достигают в диаметре 100 л(. [c.191]

    Наиболее распространены непрерывнодействующие одноярусные гребковыв отстойники (рис. 8-2). Отстойник представляет собой невысокий цилиндрический резервуар 1 со слегка коническим днищем и кольцевым прямоугольным желобом 2 около верхнего края. В резервуаре имеется мещалка 3 с гребками, делающая 2,5—20 об/ч. Суспензия непрерывно подается сверху через трубу 4. Осветленная жидкость стекает через верхний желоб 2, сгущенная суспензия оседает на днище и медленно перемещается гребками к центральному патрубку, через который она откачивается диафрагмовым насосом 5. Содержание жидкости в откачиваемом продукте колеблется от 35 до 55 %  [c.248]

    Пример 8—3. Определить производительность, поверхность и диаметр непрерывнодействующего гребкового отстойника для осветления суспензии в количестве Ос = 20 ООО кг1ч. Концентрация твердой фазы в суспензии [c.250]

    Кроме непрерывности действил и большой производительности (составляющей иногда 3000 т/сутки осадка) гребковые отстойники обладают следующими достоинс

Многоярусный отстойник непрерывного действия

Для уменьшения площади, занимаемой отстойниками, применяют многоярусные отстойники. Они несложны по конструкции и обладают большой поверхностью. Многоярусный отстойник непрерывного действия с коническими полками представлен на рис. 50. Поступающая в аппарат суспензия распределяется по каналам между коническими полками, на поверхности которых осаждаются твёрдые частицы. Осадок сползает по наклонной поверхности к стенкам корпуса и перемещается в нижнюю часть аппарата, откуда выводится. Осветлённая жидкость поступает в центральную трубу и выводится из верхней части аппарата.

Рис. 50. Многоярусный отстойник непрерывного действия с коническими полками

Помимо большой поверхности осаждения к достоинствам отстойников этого типа относятся отсутствие движущихся частей и простота обслуживания. Однако влажность пульпы в них больше, чем влажность шлама в отстойниках с гребковой мешалкой.

Отстойник для разделения эмульсий

На рис. 51 показан отстойник непрерывного действия для разделения эмульсий. Он представляет собой горизонтальный резервуар с перфорированной перегородкой, которая предотвращает возмущение жидкости в отстойнике струёй эмульсии, поступающей в аппарат. Поперечное сечение отстойника выбирают таким, чтобы скорость течения жидкости в корпусе не превышала несколько миллиметров в секунду, и режим течения был ламинарным, что предупреждает смешение фаз и улучшает процесс отстаивания. Расслоившиеся легкая и тяжёлая фазы выводятся с противоположенной стороны отстойника. Трубопровод для вывода тяжёлой фазы соединён с атмосферой для предотвращения засифонивания.

Рис. 51. Отстойник непрерывного действия для разделения суспензий:

1 – корпус, 2 – перфорированная перегородка

Гидроциклон

На рис. 52 изображён гидроциклон (центробежный сепаратор) – аппарат, предназначенный для сгущения шламов и продуктов флотации, осветления оборотных вод, классификации пульпы и разделения грубых и тонких суспензий. Разделение происходит в центробежном поле, создаваемом в результате вращения потока жидкой гетерогенной системы. Величина скорости сепарирования частицы в центробежном поле гидроциклона может превышать скорость осаждения частиц в поле гравитации в сотни раз. В последнее время все чаще в технологии обогащения применяют кластер из гидроциклонов небольшого диаметра (10-15 мм), работающих параллельно, что позволяет существенно повысить производительность.

К основным преимуществам гидроциклонов можно отнести:

1) высокую удельную производительность по обрабатываемой суспензии;

2) простоту устройства и сравнительно низкую стоимость аппарата;

3) отсутствие вращающихся механизмов, предназначенных для генерирования центробежной силы;

4) возможность разделения токсичных и химически агрессивных сред.

Основными недостатками гидроциклонов являются существенное (по сравнению с отстойниками) гидравлическое сопротивление, сложность разделения тонких суспензий с частицами менее 10 мкм и чувствительность к колебаниям нагрузки.

Рис. 52. Гидроциклон

Отстойная центрифуга

Отстойные (осадительные) центрифуги применяют для разделения суспензий и эмульсий путём осаждения дисперсных частиц под действием центробежной силы. Схема простейшей отстойной центрифуги периодического действия показана на рис. 53. Основной частью центрифуги является сплошной барабан, насаженный на вращающейся вал. Под действием центробежной силы твёрдые частицы из суспензии отбрасываются к стенкам барабана, образуя осадок. Осветлённая жидкость (фугат) переливается в неподвижный корпус (кожух) и удаляется через патрубок в его нижней части. После остановки центрифуги осадок выгружают вручную.

Из всех осадительных аппаратов центрифуга обеспечивает наибольшее качество разделения, т.к. в мощном центробежном поле способны осаждаться даже очень мелкие частицы. К недостаткам периодических отстойных центрифуг относятся невысокая производительность и необходимость ручного труда.

Рис. 53. Отстойная центрифуга:

1 – вал, 2 – барабан, 3 – корпус

2.1. Разделение жидких гетерогенных систем

Наиболее распространёнными процессами разделения гетерогенных систем являются процессы разделения суспензий, образующихся в ходе химических реакций с выпадением осадка, в процессе кристаллизации твёрдых веществ из их насыщенных растворов, в результате мокрой очистки газов и во многих других процессах.

Грубые суспензии с невысокой долей твёрдой фазы, имеющие сравнительно крупные частицы, плотность которых заметно выше плотности жидкости, способны разделяться под действием силы тяжести – седиментировать. Эти системы разделяют обычно отстаиванием в таких аппаратах, как одноярусные и многоярусные отстойники непрерывного действия. Пульпы и шламы, имеющие высокую долю твёрдой фазы и часто являющиеся продуктом процесса отстаивания грубых суспензий – осадком, разделяют обычно фильтрованием на вакуум-фильтрах (открытом нутч-фильтре, карусельном или ленточном фильтре).

Взвеси являются трудноразделяемыми суспензиями, они характеризуются невысоким содержанием твёрдой фазы и довольно устойчивы либо из-за небольших размеров частиц, либо из-за небольшого различия плотностей твёрдой и жидкой фазы. К взвесям можно отнести образующуюся в ходе отстаивания грубой полидисперсной суспензии осветлённую жидкость, в которой остались лишь самые мелкие, не осевшие частицы. Для разделения взвесей силы тяжести уже недостаточно, их разделение проводят под действием центробежной силы на гидроциклонах и осадительных центрифугах. Разделение взвесей со сравнительно крупными частицами осуществляют также фильтрованием (на открытом нутч-фильтре, барабанном фильтре, дисковом фильтре). Для отделения мелких частиц требуется фильтровальная перегородка с мелкими порами. Гидравлическое сопротивление такой перегородки и образующегося на ней осадка иногда велики настолько, что использование вакуум-фильтров неэффективно, требуется фильтрование под избыточным давлением на рамных пресс-фильтрах и закрытых нутч-фильтрах.

Разделение коллоидных растворов обычными гидромеханическими методами невозможно без добавления коагулянтов. Для их разделения часто используют методы, аналогичные массообменным, обычно мембранные.

Разделение эмульсий встречается в химической технологии гораздо реже разделения суспензий и производится, как правило, отстаиванием.

Одноярусный отстойник непрерывного действия

Отстаивание суспензий проводят в аппаратах, называемых отстойниками. Отстойники для сгущения суспензий называютсгустителями, а для классификации твёрдых частиц на фракции –классификаторами. Широко распространены отстойники непрерывного действия с гребковой мешалкой (рис. 48). Они представляют собой цилиндрический резервуар с коническим днищем. В резервуаре расположена мешалка, снабжённая гребками, которые непрерывно перемещают осадок к центральному разгрузочному штуцеру. Кроме того, гребки мешалки, разрушают слой осадка, способствуя удалению из него макрообъёмов жидкости, то есть способствуют обезвоживанию осадка. Частота вращения мешалки незначительна (менее половины оборота в минуту), поэтому процесс осаждения не нарушается. Суспензия непрерывно поступает по трубе в середину резервуара. Осветлённая жидкость переливается в кольцевой желоб и удаляется через штуцер. Осадок (шлам), представляющий собой сгущённую суспензию, удаляется через штуцер в коническом днище.

Рис. 48. Отстойник непрерывного действия:

1 – корпус, 2 – днище, 3 – гребковая мешалка, 4 – нож (гребок), 5 – кольцевой желоб для стока осветлённой жидкости

Отстойники с гребковой мешалкой обеспечивают однородность осадка и позволяют освободить его от воды до концентрации твёрдой фазы 35-55 %. Работа таких отстойников полностью автоматизирована. К недостаткам этих аппаратов следует отнести их громоздкость; диаметр нормализованных аппаратов от 1,8 до 30 м, в отдельных случаях применяются отстойники диаметром до 100 м. На рис. 49 представлены промышленные отстойники большого диаметра, применяемые для очистки сточных вод.

Рис. 49. Внешний вид промышленных отстойников

4. Отстойники

Устройство. Отстаивание является более дешевым процессом, чем другие процессы разделения неоднородных систем, например фильтрова­ние. Отстаивание используют в качестве первичного процесса разделения, проведение которого часто позволяет ускорить (при прочих равных усло­виях) фильтрование или центрифугирование суспензий.

Отстаивание проводят в аппаратах, называемых отстойниками, или сгустителями. Различают аппараты периодического, непре­рывного и полунепрерывного действия, причем непрерывно действующие отстойники, в свою очередь, делятся на одноярусные, двухъярусные и многоярусные.

Периодически действующие отстойники представляют собой низкие бассейны без перемешивающих устройств. Такой отстойник заполняется суспензией, которая остается в состоянии покоя в течение определенного времени, необходимого для оседания твердых частиц на дно аппарата. После этого слой осветленной жидкости декантируют, т.е. сливают через сифонную трубку или краны, расположенные выше уровня осевшего осадка. Последний, обычно представляющий собой подвижную текучую густую жидкую массу — шлам, выгружают вручную через верх аппарата или удаляют через нижний спусковой кран.

Размеры и форма аппаратов периодического действия зависят от кон­центрации диспергированной фазы и размеров ее частиц. Чем крупнее частицы и чем больше их плотность, тем меньший диаметр может иметь аппарат. Скорость отстаивания существенно зависит от температуры, с изменением которой изменяется вязкость жидкости, причем скорость осаждения обратно пропорциональна вязкости, а последняя уменьшается с увеличением температуры.

Для отстаивания небольших количеств жидкости применяют отстой­ники в виде цилиндрических вертикально установленных резервуаров с коническим днищем, имеющим кран или люк для разгрузки осадка и несколько кранов для слива жидкости, установленных на корпусе на разной высоте.

Для отстаивания значительных количеств жидкости, например для очистки сточных вод, используют бетонные бассейны больших размеров или несколько последовательно соединенных резервуаров, работающих полунепрерывным способом: жидкость поступает и удаляется непрерывно, а осадок выгружается из аппарата периодически.

На рис.V-2 показан отстойник полунепрерывного действия с наклонными перегородками. Исходная суспензия подается через штуцер 1 в корпус 2 аппарата, внутри которого расположены наклонные перегородки 3, направляющие поток попеременно вверх и вниз. Наличие перегородок увеличивает время пребывания жид­кости и поверхность осаждения в аппарате. Осадок собирается в конических днищах (бункерах) 4, откуда периодически удаляется, а осветленная жидкость непрерывно отводится из отстойника через штуцер 5.

В промышленности наиболее распространены отстойники непрерыв­ного действия.

Отстойник непрерывного действия с гребковой мешалкой (рис. V-3) представляет собой невысокий цилиндрический резер­вуар 1 с плоским слегка коническим днищем и внутренним кольцевым желобом 2 вдоль верхнего края аппарата. В резервуаре установлена мешалка 3 с на­клонными лопастями, на ко­торых имеются гребки 4 для непрерывного перемещения осаждающегося материала к разгрузочному отверстию 7. Одновременно гребки слегка взбалтывают осадок, способ­ствуя этим более эффективному его обезвоживанию. Мешалка делает от 0.015 до 0.5 об/мин, т.е. вращается настолько медленно, что не нарушает процесса осаждения. Исходная жидкая смесь непрерывно подается через трубу 5 в середину резервуара. Осветленная жидкость переливается в кольцевой желоб и удаляется через штуцер 6. Осадок (шлам) — текучая сгущенная суспензия (с концентрацией твердой фазы не более 35-55%) – удаляется из резервуара при помощи диафрагмового насоса. Вал мешалки приводится во вращение от электродвигателя 8 через редуктор.

Вместе с удаляемым осадком часто теряется значительное количество жидкости, поэтому для уменьшения ее потерь и выделения жидкости из сгущенной суспензии осадок из первого отстойника направляют в другой отстойник для отмывки водой и последующего отстаивания. Осадок, полу­ченный во втором аппарате, будет содержать такое же количество жидко­сти, что и осадок в первом отстойнике, но уже значительно разбавленной водой. При наличии нескольких последовательно соединенных отстойни­ков можно удалить из осадка до 97-98% жидкости. Для уменьшения количества промывных вод отстаивание проводят по принципу противо­тока (рис. V-4): осадок последовательно движется из первого отстойника в последний, а вода – в направлении, обратном движению осадка; от последнего отстойника к первому. Промывные воды используют затем для приготовления исходной суспензии.

Кроме непрерывности действия и большой производительности (состав­ляющей иногда 3000 т/сутки осадка) гребковые отстойники обладают следующими достоинствами: в них достигается равномерная плотность осадка, имеется возможность регулирования ее путем изменения произво­дительности, обеспечивается более эффективное обезвоживание осадка вследствие легкого взбалтывания его мешалкой. Работа таких отстойни­ков может быть полностью автоматизирована. К недостаткам этих аппа­ратов следует отнести их громоздкость. Гребковые нормализованные отстойники имеют диаметр от 1.8 до 30 м, а в некоторых производствах, например для очистки воды, отстойники достигают в диаметре 100 м.

При необходимости установки ряда отстойников значительных диа­метров занимаемая ими площадь будет велика. В целях уменьшения этой площади применяют многоярусные отстойники, состоящие из нескольких аппаратов, установленных друг на друга. Различают многоярусные отстой­ники закрытого и сбалансированного типов.

Простейший многоярусный отстойник закры­того типа (рис. V-5, а) представляет собой несколько отстойников, поставленных друг на друга и имеющих общий вал для гребковых меша­лок и соответственно — общий привод. На рис. V-5 для простоты показаны лишь два расположенных один над другим отстойника. В местах прохода вала сквозь днище каждого отстойника установлены уплотняющие саль­ники. Таким образом, в этих отстойниках слив осветленной жидкости и выгрузка осадка осуществляются раздельно из каждого яруса. Более совершенными являются многоярусные отстой­ники сбалансированного, или уравновешенного, типа (рис. V-5, б). Такие отстойники также имеют общие вал и привод, но, в отличие от отстойников закрытого типа, их ярусы после­довательно соединены по шламу: стакан для удаления шлама из каждого вышерасположенного яруса опущен нижним концом в слой сгущенного шлама нижерасположенного яруса.

Отстойники работают следующим образом: исходная суспензия из распределительного устройства 1 подается через стаканы 2 в каждый ярус. Осветленная жидкость через сливные патрубки собирается в кол­лектор 3. Сгущенный осадок при применении отстойника, закрытого типа удаляется раздельно из каждого яруса в сборники 4, а в случае отстойника сбалансированного типа — только из нижнего яруса.

Таким образом, в аппаратах закрытого типа дно каждого яруса вос­принимает давление всей массы находящейся в нем суспензии, а у отстой­ников сбалансированного типа нагрузку на дно испытывает только нижний ярус. В отстойниках сбалансированного типа не требуется специаль­ных уплотнений в местах прохода вала сквозь днища ярусов.

Помимо многоярусных отстойников большая поверхность осаждения достигается также в отстойниках непрерывного дей­ствия с коническими полками (рис. V-6). Разделяемая суспензия подается через штуцер 1 и распределяется по каналам между коническими полками 2 (через одну), на поверхности которых происходит осаждение твердых частиц. Осевшие частицы сползают по наклонным полкам к стенкам корпуса и затем перемещаются вниз к штуцеру 3 для удаления шлама. Осветленная жидкость отводится по каналам 4 между двумя вышележащими полками и выводится из аппарата через штуцер 5.

Достоинством отстойников этого типа является отсутствие движущихся частей и простота об­служивания.

На рис. V-7 показан непрерывно действующий отстойник для раз­деления эмульсий. Он представляет собой го­ризонтальный резервуар, внутри которого про­тив входного штуцера 1 установлена перфори­рованная отбойная перегородка 2. Она служит для предотвращения возмущений жидкости струей поступающей эмульсии. Поперечное се­чение отстойника выбирают таким, чтобы движение жидкости в корпусе аппарата было ламинарным или близким к нему (скорость — не­сколько мм/сек), что способствует ускорению отстаивания. Легкая жидкая фаза удаляется из аппарата по трубопроводу 3, тяжелая — по трубопро­воду 4. На последнем имеется устройство 5 для разрыва сифона, преду­преждающее полное опорожнение резервуара.

Устройство отстойников

Процесс осаждения под действием силы тяжести осуществляют в аппаратах (отстойниках) периодического,полунепрерывногоинепрерывногодействия. В зависимости от вида разделяемой смеси эти аппараты еще подразделяют на отстойники:для пылей,для суспензийидля эмульсий. Несмотря на то, что методы разделения жидких и неоднородных газовых систем основаны на одинаковых принципах, применяемое для этой цели оборудование имеет ряд особенностей.

Отстойники для пылей. Простейшим устройством для очистки газов от пыли является отстойный газоход (рис. 5.3).

На пути запыленного газа устанавливают камеру с перегородками 1, изменяющими направление движения потока, и сборники пыли 2. Вследствие увеличения сечения скорость потока падает, частицы пыли, сохраняя прямолинейноедвижение за счет инерции, ударяются о перегородки 1 и собираются в сборнике 2. Эти устройства применяют для предварительной, грубой очистки газов.

Рисунок 5.3 – Отстойный газоход

Рисунок 5.4 – Пылеосадительная камера: 1 – клапаны; 2 – горизонтальные полки; 3 – люки

Более качественная очистка достигается в пылеосадительных камерах (рис. 5.4). Устройство пылеосадительной камеры основано на принципе развития максимальной площади осаждения. Аппарат с горизонтальными полками 2 делится на ряд каналов малой высоты. Поступление запыленного газа регулируется клапанами 1. Осажденная пыль периодически выгружается при отключенном аппарате через люки 3.

Для непрерывной работы камеры ее делят на два самостоятельных отделения, из которых одно находится в работе, а другое в это время очищается от пыли.

Расстояние между полками в камере обычно 0,04–0,1 м. Степень очистки не превышает 30–40 %. Чтобы частицы, осевшие в камере, не захватывались газом, скорость последнего не должна быть выше величины , определяемой по уравнению

.

Под действием силы тяжести достаточно полно удается выделить из газа лишь крупные частицы пыли. Поэтому пылеосадительные камеры используют для очистки газов, содержащих частицы пыли относительно больших размеров (свыше 100 мкм).

Отстойники для суспензий. Для обработки небольших количеств суспензий применяют отстойники в виде цилиндрических вертикально установленных резервуаров с коническим днищем, имеющие люки для разгрузки осадка и несколько кранов на разной высоте для слива жидкости.

Для отстаивания больших количеств жидкости (очистка сточных вод, отстаивание питьевой воды и т.д.) отстойниками служат бетонные бассейны или несколько последовательно соединенных резервуаров, работающих комбинированным способом: жидкость в них протекает непрерывно, а осадок удаляется периодически.

Отстойник непрерывного действия с гребковой мешалкой (рис. 5.5, а) представляет собой цилиндрический резервуар 2 с коническим днищем и кольцевым желобом 3 в верхней части аппарата. В аппарате имеется мешалка с гребками 1, расположенными таким образом, что при вращении мешалки по часовой стрелке скапливающийся осадок перемещается к центральному штуцеру в дне сосуда. Мешалка вращается очень медленно (0,02–0,5 об/мин), не нарушая процесса осаждения. Исходная суспензия подается в центральную верхнюю часть аппарата, осветленная жидкость удаляется из верхнего желоба, а осадок, содержащий большое количество жидкости и достаточно подвижный шлам, откачивается шламовым насосом через нижний штуцер днища.

Рисунок 5.5 – Схемы отстойников:
а – с гребковой мешалкой: 1 – мешалка с гребками; 2 – цилиндрический резервуар; 3 – кольцевой желоб;	б– двухъярусный: 1 – емкость исходной суспензии; 2 – патрубок исходной суспензии; 3 – отвод осветленной жидкости; 4 – отвод шлама

Отстойники непрерывного действия с мешалками не требуют ручного труда для выгрузки осадка, обладают большой производительностью, могут быть легко автоматизированы, но не допускают значительного обезвоживания осадка. Размеры отстойников (диаметры) колеблются в широких пределах: от 1,8 до 120 м. При таких больших размерах мешалка изготавливается в виде мостовой фермы, один конец которойопирается на кольцевой рельсовый путь, уложенный на внутренней стенке аппарата, а второй – на центральную опору, вокруг которой вращается мешалка.

Для уменьшения площади, занимаемой отстойниками, применяются многоярусные аппараты. Простейший двухъярусный отстойник (рис. 5.5, б) представляет собой два аппарата, поставленных друг на друга и имеющих общий вал для мешалок. В местах прохода вала сквозь днище верхнего отстойника установлены уплотняющие сальники. Таким образом, слив осветленной жидкости и выгрузка осадка осуществляются раздельно для каждого яруса отстойника.

Отстойники для эмульсий. Периодически действующий отстойник для эмульсий (рис. 5.6,а) – цилиндрический сосуд с коническим днищем, в нижней части которого имеется сливной патрубок 1.

Смотровое стекло 2 позволяет заметить поверхность раздела жидкостей при их спуске после отстаивания. Расположенные ниже краны 3 служат для направления разделенных жидкостей в различные сборники.

Рисунок 5.6 – Схема отстойников для разделения эмульсий:
а– периодического действия: 1 – сливной патрубок; 2 – смотровое стекло; 3 – краны;	б– непрерывнодействующий: 1, 2 – перфорированные перегородки

На рис. 5.6, бпоказан непрерывно действующий отстойник для эмульсий, представляющий собой цилиндрическую емкость, снабженную вводным и выводным патрубками. Эмульсия вводится в среднюю часть аппарата между двумя перфорированными перегородками 1 и 2. После расслаивания легкая жидкость удаляется из аппарата через верхний отводный патрубок, а тяжелая – через нижний. Высоты отводов легкой и тяжелой жидкостейидолжны строго соответствовать плотностям жидкостейии удовлетворять соотношению

.