Системы очистки воды через спиральный сепаратор

Системы очистки воды через спиральный сепаратор

Эффективное отделение твёрдых частиц от жидкости обещает инновационная система очистки воды через центробежный (спиральный) сепаратор. Устройство обеспечивает качественную сепарацию, используя фактор силы тяжести и плотности среды. Эффект разделения получают за счёт организации вихревого потока, обеспечивая тем самым достаточную центробежную силу для организации сепарации компонентов. Благодаря разному удельному весу частиц рабочей среды, осуществляется очистка воды (или иных жидкостей) от примесей, когда более тяжёлые компоненты выносятся на периферию.

Технология вихревой сепарации жидкостей

Организовать вихревой поток проще всего внутри трубы, закрученной формой спирали. А отделить тяжелые компоненты от жидкой среды и собрать их в массу, доступно путём несложной модернизации спирального трубопровода.

В режиме вихревого движения жидкости тяжёлые частицы прижимаются центробежной силой потока к стенкам и далее продвигаются по спирали к точке врезки патрубка отвода тяжёлых частиц. Эта трубка является своеобразным конструкционным продолжением основной спирали.

Структура спирального сепаратора
Структура спирального (центробежного) сепаратора: С — центробежный сепаратор; 1 — вход жидкости; 2 — выход тяжёлых частиц; 3 — выход жидкости; СП — сепараторный патрубок; 1Ф, 2Ф — фланцы D100 мм; 3Ф — фланец D40 мм

Сепараторная трубка отвода тяжёлых частиц принимает скопившуюся на внешней периферии массу тяжелых компонентов и направляет их в сборник или на дальнейшую обработку.

Эта деталь устройства соединяется по касательной с основной спиралью, без изменения направления движения среды.

Более легкие частицы, присутствующие в жидкости, тоже увлекаются потоком, но благодаря меньшей массе, перемещаются в центральных слоях вихревого потока.

Лёгкие по весу компоненты не выносятся на периферию основной трубы и не попадают внутрь патрубка, отводящего тяжёлые частицы.

Турбулентность, возникающая на высокой скорости течения, противостоит закреплению осадка на стенках. Увеличением скорости движения среды турбулентность можно уменьшать.

Эффективность отделения загрязнений при этом увеличивается за счет роста давления в спиральной трубе.

Схемы одиночного и двойного сепараторов
Узлы сепарации при желании могут быть легко изменены. Вот два варианта схемных решений: А — одиночная спираль; В — двойная спираль; 1 — вход субстанции; 3 — выход субстанции; 2 (2.1, 2.2) — слив отделённых тяжёлых частиц

Спиральную трубу и отводящий патрубок тяжёлых частиц можно изготовить из профилей круглой, квадратной или другой формы. Диаметр трубы для отвода тяжелых частиц определяется размером веществ, которые необходимо отделить.

Система очистки воды «VoxSton»

На основе описанной выше технологии финская компания «SansOX Ltd.» совместно с машиностроительной фирмой «RannanTeollisuuskone Oy» разработали новую технологичную систему очистки воды «VoxSton», где используется группа сепараторов, включая спиральную конструкцию. Оборудование состоит из трёх основных модулей:

  1. Двух центробежных сепараторов.
  2. Одного винтового сепаратора,
  3. Двух флотационных установок вихревого потока.

Новой технологически совершенной системой очистки воды отделяются от шлама твердые волокнистые вещества, после чего формируются в массу, содержащую до 30% сухой композиции.

Кроме того, «VoxSton» эффективно очищает воду от осадка в рамках процессов регенерации и ландшафтного сброса.

Технологическая схема очистки воды
Технологическая схема: 1 — технический слив с осадком; 2 — центробежный сепаратор; 3, 4 — аэратор, смеситель, диссольвер; 5 — сборник концентрата; 6 — винтовой сепаратор; 7 — сухое вещество; 8 — песочный фильтр

Первые тестовые исследования по очистке воды финны проводили поэтапными фазами, используя реальные отходы целлюлозно-бумажного производства.

Особенность новой системы очистки – непрерывный цикл очистки промышленных вод (ила). Либо ежедневный цикл, начиная от момента выхода жидкости до полного завершения, без стабилизации и осаждения.

Тестовые прогоны оборудования отметились существенной экономией энергии и рабочего пространства. Эксплуатационные расходы сократились почти на 50%.

Сравнение велось с расходами, которые неизбежны при эксплуатации других современных передовых систем очистки воды. Издержки по капитальным вложениям также оказались низкими.

Концепция очистки воды по-новому

Система очистки «VoxSton» видится концепцией новой технологии обработки воды для целлюлозно-бумажной промышленности. Эта концепция выстраивается благодаря следующему оборудованию очистки воды :

  1. Центробежный сепаратор «SaoxFuge» (одно- или двухступенчатый) с фланцевым защитным экраном, предназначенный для повышения доли твердых веществ от 0,5% до 5%.
  2. Винтовой сепаратор типа «Milston», предназначенный для разделения твердых частиц и отделения массы сухой фракции до 30% объёмной доли.
  3. Процесс вихревой флотации VoxFlotation, предназначенный для флокуляции, разделения хлопьев и дальнейшей очистки воды, поступающей из сепараторов «SaoxFuge» и «Milston».

Центробежный сепаратор «SaoxFuge»

Эффективность очистки и сепарации модулем «SaoxFuge» основана на центробежной силе, оказывающей влияние на формирование осадка. Величина этой силы зависит от вязкости жидкости и разности удельного веса.

Центробежный сепаратор частиц
Центробежный отделитель тяжёлых частиц в натуральном виде. Этот вариант изделия подготовлен для очистки воды на одной из целлюлозно-бумажных фабрик

Вода на очистке течёт по спиральной трубе центробежного сепаратора «SaoxFuge» под влиянием сильной центробежной силы. Ускорение зависит от линейной скорости, радиуса кривой и может приближаться к значению 1000G.

Давление воды внутри спиральной трубы поддерживается до величины 10 бар, что способствует равномерности движения жидкости на высоких скоростях.

Винтовой сепаратор из серии «Milston»

Винтовой сепаратор «Milston» — компактное и эффективное оборудование, проверенное на практике в режиме сепарации ила и шлама различных видов. Это серийная промышленная техника, доступная в стационарном исполнении или мобильном.

Выпускаются конструкции ручного и полностью автоматизированного действия. Финские инженеры использовали для своего проекта очистки воды модель сепаратора «Milston Hero 1».

Сепаратор Milston Hero
Milston Hero (1) и продукты, полученные с помощью этой машины: 2 — смесь осадка целлюлозы; 3 — отделённая нижняя фракция; 4 — отделённая верхняя фракция

Результаты испытаний разделения технических стоков целлюлозно-бумажной промышленности получились впечатляющими.

Вихревой флотационный сепаратор

Вихревая флотационная сепарация «VoxFlotation», полученная инженерами «SansOx», представляет собой уникальный метод очистки от взвешенных частиц. Жидкость, насыщенная такими частицами, течет внутри установки непрерывным вихревым потоком.

При этом на входящем потоке жидкости и в области потока вихревой флотации полным ходом идёт генерация пузырьков газа. Массы пузырьков вращаются, пересекают вихрь потока жидкости при оптимальном угловом вращении.

Взвешенные частицы, закрученные водным вихрем, прилипают к пузырькам газа и переносятся, таким образом, на ячеистую поверхность.

Вихревой флотационный сепаратор
Схема вихревого флотационного сепаратора: 1 — вход воды; 2 — подача, смешение, диссольвинг; 3 — подача газа; 4 — вихревая труба; 5 — флотатор; 6 — вспенивающее устройство

Жидкость обрабатывают до фазы вихревой флотации. Быстрая обработка в течение секунд выполняется с помощью процесса «OxTube».

Обработка заключается в подмешивании газа (кислорода, озона, химических веществ) и растворении в воде (в жидкости). Дополнительно подаётся сжатый воздух, если это необходимо для увеличения генерации воздушных пузырьков.

Преимущественные факторы новой системы очистки

Таким образом, преимущества очистки воды вихревым флотационным сепаратором основаны на следующих факторах:

  • Жидкость течет без остановки путем смешивания, растворения и разделения флотации, что повышает производительность и снижает потребление энергии.
  • Химические вещества и газы смешиваются непрерывно, растворяются в течение нескольких секунд непосредственно в потоке жидкости.
  • Пузырьки газа равномерно распределяются в потоке, количество пузырьков огромно, их размер мал и может контролироваться.
  • В потоке жидкости образуется смесь пузырьков воздуха и реакционного газа, что увеличивает эффективность отделения и очистки в целом.
  • Дополнительный сжатый воздух может подаваться в поток жидкости, чтобы при необходимости генерировать более объёмные пузырьковые потоки.
  • Поверхностная энергия границы раздела твердое вещество/ газовое вещество увеличивается с помощью микроскопичных пузырьков и вращательного эффекта, вызванного вихревым потоком. Притяжение твердых частиц к пузырькам газа увеличивается.
  • Вихревой поток формирует массы пузырьков и твердых частиц единой составляющей основного потока, что уменьшает влияние сдвиговых и гравитационных сил на отрыв.
  • Эффективность сбора флотационного процесса увеличивается благодаря высокой вероятности столкновения, небольшому размеру пузырьков и высокой плотности воздуха и реакционного газа.
  • Вихревой поток сохраняет флотационную ячейку чистой продолжительное время, что снижает затраты на техническое обслуживание оборудования очистки.
  • Конструкция очистки воды не содержит вращательных подвижных элементов, подобных импеллерам, поддерживающим функции смешивания/растворения, что снижает затраты на техническое обслуживание и потребление энергии.
  • Вихревой поток предотвращает рост популяции бактерий, сокращает их оптическую плотность, исключает ферментацию и удержание осадка на дне и стенках оборудования.
  • Химическое потребление кислорода быстро снижается благодаря эффективному растворению, высокой концентрации газа и непрерывному процессу обработки.

Технология очистки производственных стоков


По материалам: SansOx

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *