Очистка сточных вод в гидроциклонах систем оборотного водоснабжения

2
СОДЕРЖАНИЕ
стр
Условные обозначения............................................... 5
ВВЕДЕНИЕ...................,......................................... 6
ГЛАВА 1. Применение аппаратов гидроциклонного типа для разделения эмульсий....................................................... 10
1.1 Устройство и принцип действия гидроциклона..................... 10
1.2 Конструкции гидроциклонов для разделения несмешивающихся жидкостей........................................................ 12
1.3 Основные подходы решения задачи описания гидродинамики в гидроциклоне..................................................... 19
1.4 Основные факторы, влияющие на эффективность разделения
эмульсий в гидроциклоне.......................................... 33
1.5 Применение гидроциклонов для очистки сточных вод в системе оборотного водоснабжения......................................... 43
1.6 Формулировка цели и постановка задачи исследования ............. 47
ГЛАВА 2. Теоретические основы разделения в гидроциклоне............. 49
2.1 Гидродинамика закрученного потока в цилиндроконическом
гидроциклоне..................................................... 49
3
2.1.1 Уравнение динамики вязкой несжимаемой
жидкости..................................................... 49
2.1.2. Анализ общих уравнений методами теории подобия.............. 54
2.1.3 Основные расчетные зависимости, описывающие движение
в гидроциклоне............................................... 59
2.2 Компьютерная система для определения гидродинамических показателей несущей фазы в цилиндроконичеком гидроциклоне............ 65
2.3 Подходы и методы определения турбулентной вязкости в гидроциклоне....................................................... 71
ГЛАВА 3. Гидродинамика гидроциклонных аппаратов для разделения
эмульсий с малым содержанием легких примесей.......................... 82
3.1 Описание экспериментальной установки для измерения полей скоростей и давлений в гидроциклоне................................... 83
3.2 Выбор и обоснование метода измерения полей скоростей и давлений в гидроциклоне................................................. 85
3.3 Исследование полей скоростей и давлений в цилиндроконическом гидроциклоне....................................................... 90
3.4 Исследование полей скоростей и давлений в цилиндрическом гидроциклоне....................................................... 99
3.5 Исследование полей скоростей и давлений в цилиндрическом гидроциклоне с удлиненным верхним сливным патрубком............... 108
3.6 Выводы........................................................... 113
в
ті—іва \
^ Разгрузочная жидкость
продукт
е)
слив
Промежу-
точный
рис 1.2 Конструкции гидроциклонов для разделения несмешивающихся
жидкостей
15
ствуют центробежное и электрическое поля. Аппарат (рис 1.2,в) представляет собой металлический цилиндр с диэлектрическими крышками 2. Как более лег кие, частицы нефти направляются к центру и через нефтеуловитель 3 с отверстиями попадают в трубу 1 и далее выводятся из аппарата. Через коллектор 4 в корпус гидроциклона под давлением подается воздух (газ). Нефтеотводящий патрубок и корпус аппарата подсоединены соответственно к положительному и отрицательному полюсам источника постоянного тока. Таким образом, к воздействию на эмульсию центробежных сил добавляется воздействие флотирующего воздуха (газа) и электрического поля. Качество очистки воды регулируется изменением напряженности электрического поля.
В гидроциклоне для очистки воды от нефти, нефтепродуктов и механических примесей повышение эффективности разделения достигается за счет увеличения времени пребывания жидкости в поле действия центробежных сил [40]. Для этого верхний сливной патрубок (рис. 1.2г) сделан значительно удлинённым. Освобожденная в гидроциклоне от механических примесей эмульсия направляется в сливной патрубок. Содержащиеся в жидкости частицы нефти под действием центробежных сил концентрируются вдоль оси вращения жидкости, образуя водогазонефтяной смеси. Вследствие увеличения времени пребывания в центробежном поле разделяемой эмульсии в центре вращающегося потока успевают сконцентрироваться и очень мелкие частицы нефти. Сконцентрированная водогазонефтяная смесь удаляется по трубе 2, а очищенная вода, пройдя камеру 1, удаляется через патрубок 3.
Длина сливной камеры не оказывает существенного влияния на очистку воды от механических примесей, но с увеличением ее повышается эффективность очистки воды от эмульгированных нефти и нефтепродуктов. Гидроциклон испытан на очистке нефтепромысловых вод с повышенной загрязненностью нефтью и нефтепродуктами. Эффект очистки достигал 97-99 % , в очищенной воде концентрация нефти и нефтепродуктов не превышала 90 мг/л при начальном содержании до 3000 мг/л.