В чем заключается способ отстаивания
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Метод отстаивания широко применяется для очистки сточных вод при комплексной обработке их коагулянтом и флокулянтом. Однако экспериментальные данные, приводимые в литературе, носят разрозненный характер и не касаются очистки высококонцентрированных солевых растворов, тем более слоев большой толщины. [1]
Метод отстаивания основан на способности самопроизвольного разделения воды и нефтепродуктов. Частицы нефтепродуктов под действием сил поверхностного натяжения приобретают сферическую форму, и их размеры находятся в диапазоне от 2 до 3 102 мкм. [3]
Метод отстаивания широко применяется для очистки сточных вод при комплексной обработке их коагулянтом и флоку-лянтом. [4]
Метод отстаивания заключается в том, что выделение нефтепродуктов происходит вследствие разности плотностей частицы воды и нефтепродукта. Отстаивание нефтепродуктов производится в нефтеловушке, принципиальная схема которой показана на-рис. Сточная вода поступает в приемную камеру нефтеловушки и, пройдя под перегородкой, входит в отстойную камеру. В отстойной камере происходит разделение воды и нефтепродуктов. Очищенная вода выходит из отстойной камеры через вторую перегородку и через сливную трубу удаляется из нефтеловушки. [6]
Метод отстаивания приобрел практическое значение после того, как было установлено, что процесс ускоряется при добавлении таких веществ, как трагант, желатина, экстракт исландского мха, альгинат натрия. [7]
Метод отстаивания позволяет избавиться только от воды и крупных примесей. Более глубокая очистка достигается сепарацией масла. Для этой цели преимущественно используют аппараты барабанного типа, в которых загрязненное масло через патрубок поступает во вращающийся барабан. Под действием центробежных сил происходит разделение продуктов в соответствии с плотностью. Оседая на кожухе барабана, вода и механические примеси удаляются с него в шламосборник. Масло при необходимости подается в следующий сепаратор, чем и достигается необходимая степень очистки. Выбор оборудования определяется характером обрабатываемого материала и его количеством. [8]
Для всех методов отстаивания характерен ряд недостатков. [12]
При очистке методом отстаивания конденсат выдерживают в отстойных прудах или резервуарах, в результате чего масло, имеющее меньший удельный вес, всплывает и его время от времени сливают. [14]
Отстаивание водопроводной воды: плюсы и минусы простейшей очистки
Человечество многие тысячелетия старалось обеззаразить питьевую жидкость, поступающую в дома из разных источников (реки, озера, индивидуальные колодца, пруды и т.д.). Некачественная питьевая жидкость являлась причиной возникновения эпидемий, уносящих миллионы жизней. Решить проблему удалось в начале двадцатого века с развитием химической отрасли методом хлорирования. Хлор нейтрализует негативное влияние бактерий и вирусов на здоровье человека. Однако, как показала практика, химический элемент способен накапливаться в организме, что, в свою очередь, приводит к появлению камней и песка в почках. Он убивает полезные бактерии в желудочно-кишечном тракте, является причиной возникновения различных аллергических реакций и в целом способствует ухудшению самочувствия. Кроме того, хлорирование не способно избавить человека от скопления глистов. В нашей статье мы расскажем вам, как можно очищать питьевую водопроводную воду из-под крана, способы очистки от хлора и других негативных веществ, фильтрации в домашних условиях без существенных материальных затрат.
Отстаивание воды – последовательность действий
Чтобы получить воду достойного качества многие используют доступные в быту способы. Простейшим из таких методов является отстаивание водопроводной воды, помогающее под воздействием естественной силы тяготения осадить взвешенные частицы и избавиться от растворенного в жидкости хлора.
Суть способа отстаивания выражается в следующем:
Подвергать отстаиванию водопроводную воду долее этого срока не стоит, поскольку в ней начнется неизбежное размножение патогенной флоры, включая опасные для человека бактерии.
Как правильно отстаивать воду
Есть определенные правила, которые помогут эффективно в домашних условиях отстоять воду для аквариума:
Безопасность отстоянной воды
Неоспоримым достоинством этого метода являются его простота и доступность, а недостатков же значительно больше.
Поступающая в сеть вода централизованно проходит через фильтры механической очистки и систему дезинфекции, частью которой и является хлорирование. Но на этом путь до водопроводного крана не заканчивается. Вода совершает долгое путешествие по трубам, состояние которых не всегда оказывается идеальным. Поэтому, открывая водопроводный кран, вместо прозрачной струи воды можно увидеть, например, жидкость бурого цвета. Виной тому избыточное содержание железа, но это только видимая часть айсберга проблем.
Со стенок обветшалых труб поток воды смывает не только частицы ржавчины, но и другие опасные соединения, а также вирусы, бактерии и патогенные микроорганизмы. К тому же не все примеси способны образовать осадок. Примером тому служит коллоидное железо, выглядящее как бурая желеобразная масса на внутренней поверхности водопроводных труб. От таких загрязнений простое отстаивание водопроводной воды уже бессильно.
Способы очистки и смягчения воды в домашних условиях
Рассказывает профессор и доктор медицинских наук Александр Иванов.
«АиФ»: – Нужно ли отстаивать водопроводную воду? Насколько это действенный способ очищения воды?
Александр Иванов: – Есть такой пример. Если мы берём холодную артезианскую воду из известковых слоёв, то она очень жёсткая, в ней очень много кальция. Когда эта вода стоит, даже при комнатной температуре, эта соль выпадает, она садится на стенки. У неё накипь образуется без кипячения. Таким способом мы можем удалить некоторое количество солей, несколько смягчить воду. Рассчитывать на то, что что-то выпадет и будет полное самоочищение воды, не следует. Тяжёлые металлы тоже имеют соли, которые достаточно хорошо растворимы, сами по себе они не выпадут. При отстаивании водопроводной воды хлор и хлорорганика способны иллюминироваться в атмосферу.
Мифы и правда о целебной, живой и заговорённой воде — эксперт
Например, перед поливом растений воде надо отстояться. Перед тем как заливать воду в аквариум, ей тоже надо дать отстояться. Жизнь показывает, что когда вода отстоялась, она может кое-что вредное потерять.
«АиФ»: – Можно или нельзя кипятить воду из-под крана? Говорят, после кипячения вода теряет свои полезные свойства, хотя с другой стороны – какие могут быть свойства у водопроводной воды?
А. И.: – При кипячении воды определённое количество солей из неё выпадает, образуется накипь. Если мы кипятим воду, то часть этих ионов выпадает в осадок и мы их не получаем, а ионы магния и кальция необходимы для полноценного функционирования.
В этом плане кипячёная вода может быть существенно обеднена, но с другой стороны, если воду не кипятить, то надо иметь гарантии того, что вы не заразитесь от этой воды, что она не будет переносчиком холеры, например.
Современная водопроводная вода иногда нам не гарантирует того, что она не будет заражена микроорганизмами, поскольку во многих городах очень старые водопроводные сети, бывают случаи, когда туда проникают фекальные загрязнения или кишечная палочка. Также при кипячении водопроводной воды часть хлора удаляется, остаётся только связанная хлорорганика.
Поэтому, конечно, рекомендовать пить водопроводную воду сырой не стоит. Но если эта вода из хорошего горного источника, чистая родниковая вода, то пить её лучше некипячёной, она вкуснее. При кипячении воды из неё выделяются газы, растворённый кислород.
«АиФ»: – Как лучше очищать воду дома? Многие говорят о пользе серебра – кладут ложечку в воду и пьют такую воду, думая, что она полезней.
А. И.: – Серебро – один из видов тяжёлых металлов. В небольшом количестве он растворяется в воде. Так как ионы серебра обладают бактерицидный действием, они убивают бактерии, и поэтому такой эффект серебра возможен. Иногда ионы серебра растворяют в некоторых бассейнах. Таким способом можно заменить хлорку. Но ионы серебра не так уж и безобидны, они могут пагубно повлиять на живую клетку. Есть научный факт, что ионы серебра обладают бактерицидным свойством, но для питьевой воды это может быть не так уж и здорово.
Если нет другого способа сохранить воду, то можно использовать и ионы серебра. Вода, которая поставляется космонавтам на международную космическую станцию, тоже содержит определённое количество ионов серебра. Её таким способом консервируют.
«АиФ»: – Если мы не можем по каким-то причинам очистить воду, то можно взять, например, литр воды и просто одну серебряную ложку туда положить?
А. И.: – Серебро, как металл, труднорастворимо, поэтому сколько ложек мы туда ни положим, в раствор пойдёт очень мало серебра.
Какой должна быть … вода? Экспертизу проводит французский сомелье
Отравиться не удастся, я думаю, но надо иметь в виду, что есть поверхностно активные процессы. В целом, полезный эффект от серебряного сосуда должен быть, но мне такие опыты не известны.
«АиФ»: – Насколько эффективен шунгит для очистки воды?
А. И.: – Это достаточно распространённое средство, он также даёт соответствующий эффект, но нужно понять, на какой объём воды он рассчитан, потому что любой фильтр, в том числе и такого происхождения, как шунгит, имеет ограниченные возможности для использования.
В ряде случаев микроорганизмы приспосабливаются там жить, размножаются и воду загрязняют. При использовании фильтров надо следить за тем, чтобы через определённое время их менять, потому что со временем вместо пользы они могут приносить вред.
«АиФ»: – Если при очистке воды через фильтр вода иногда начинает цвести – что делать?
А. И.: – Нужно периодически этот кувшин мыть, вода зацветает и в аквариуме, если она стоит и нет соответствующего водообмена, появляются зелёные водоросли, а им всё равно где жить, что в кувшине, что в открытом водоёме. Мне кажется, что в данном случае нужно чаще мыть кувшин и стараться не оставлять его на свету. От самого фильтра такого явления не наблюдается.
Повышение эффективности при отстаивании воды
Сделать очистку воды более эффективной поможет активированный уголь, поглощающий вредные вещества, включая пестициды и тяжелые металлы, радон и соединения хлора. Такие фильтры с активированным углем повышают результативность очистки, и за несколько часов вода становится пригодной для питья.
Но низкая производительность отстаивания не дает удовлетворить все потребности человека в чистой воде:
Поэтому при необходимости использования водопроводной воды в качестве питьевой гораздо эффективнее пользоваться не отстаиванием, а более производительными способами, например, предварительной очисткой.
Сколько отстаивать воду для аквариума
Аквариумисты называют разные сроки отстаивания воды: три часа, неделя, 14 дней. В реальности, если есть видимый осадок, воду отстаивают до полусуток, больше не эффективно. Максимального эффекта можно достичь уже через сутки.
Твёрдые частички падают на дно через несколько минут. Этот процесс наблюдается визуально. Газообразные начинают улетучиваться уже в момент забора воды. Ускорить избавление от хлора можно помешиванием. Когда он выветрится, станет ясно по отсутствию характерного запаха. Если питьевая вода в регионе качественная, без хлора, из пластикового водопровода, достаточно трех часов. За это время вода выровняется по уровню температуры.
Сколько по времени нужно отстаивать воду, зависит также от тары. Желательно, чтобы она была широкой, объёмной. Тогда процесс пойдёт быстрее. Когда присутствует много хлора и других примесей, можно продлить процесс до двух суток, не более. Дальше воде стоять нет смысла. Есть опасность, что начнут размножаться ненужные рыбкам микроорганизмы. В аквариуме имеется своя особая микрофлора, которая помогает жизнедеятельности его обитателей.
Выбор в пользу предварительной очистки вместо отстаивания
Ведущие производители водоочистного оборудования, включая компанию BWT, предлагает эффективные системы водоочистки предполагающие современную многоступенчатую обработку.
Лишь последовательное применение всех типов фильтров позволяет получить необходимое для комфортной жизни количество полностью безопасной питьевой воды.
Насыщаем кремнием.
Кремний – мощный активатор воды и обладает значительными бактерицидными свойствами. Вода, обработанная кремнием, становится очень вкусной, не портится, долго хранится. Кремний можно купить в аптеках и на выставках камней.
Как кремнировать воду?
Помыть кремний и опустить его стеклянную или эмалированную емкость с водой, накрыв марлей от пыли. Емкость поставить в помещении с комнатной температурой и дневным светом, но не под прямыми солнечными лучами. Настаивать несколько суток. Емкость с кремниевой водой надо хорошо закрывать крышкой, т.к. вода сохраняет лечебные свойства месяцами. Нельзя кипятить воду, в которой находится кремний. Если регулярно пить кремниевую воду, то многие болезни покинут вас.
Что же делать, если из крана течёт грязная вода?
Первым делом стоит сделать перерасчёт, поскольку на основании квитанций вы оплачиваете чистую питьевую воду, а не раствор, в котором содержится вся таблица Менделеева. Конечно, получить какие-то выплаты или снижение стоимости воды практически нереально, однако на получение компенсации вы имеете право. Но с этой проблемой вы можете обратиться в Роспотребнадзор, а также в компанию, которая занимается поставкой воды для вас.
Полезная информация:
Отстаивание и осаждение
ОТСТАИВАНИЕ И ОСАЖДЕНИЕ
3.1. ОТСТАИВАНИЕ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ
Отстаивание — это частный случай разделения неоднородных жидких или газообразных систем в результате выделения твердых или жидких частиц под действием гравитационной силы. Применяют отстаивание при грубом разделении суспензий, эмульсий и пылей. Этот способ разделения характеризуется низкой скоростью процесса. Отстаиванием не удается полностью разделить неоднородную смесь на дисперсную и дисперсионную фазы. Однако простое аппаратурное оформление процесса и низкие энергетические затраты определили широкое применение этого метода разделения в пищевой и смежных отраслях промышленности.
Отстаивание проводят в аппаратах различных конструкций, называемых отстойниками.
При отстаивании должны соблюдаться следующие условия: продолжительность пребывания разделяемого потока в аппарате должна быть равна или больше времени осаждения частиц; линейная скорость потока должна быть меньше скорости осаждения. При нарушении первого условия частицы не успевают выделиться и осесть в аппарате, при нарушении второго возникающие вихревые потоки взмучивают и уносят осаждающиеся частицы из отстойника.
Рассмотрим работу отстойника (рис. 3.1). В прямоугольный отстойник с размерами камеры l, h, b поступает на разделение неоднородная смесь с линейной скоростью v. При движении суспензии в отстойнике происходит отстаивание: твердые частицы оседают на дно, образуя слой осадка.
Отстойники рассчитывают на отстаивание самых мелких частиц.
Установим связь между производительностью отстойника и его размерами.
Рис.3.1. К расчёту производительности отстойника
где Vτ — секундная производительность отстойника, м3/с; τ0 — средняя продолжительность отстаивания частиц, с. Последняя связана со средней скоростью отстаивания частиц vo соотношением τo=h/v0.
Удельная производительность отстойника
(3.1)
т. е. она равна произведению площади отстаивания (
) на скорость отстаивания. Скорость отстаивания определяется в зависимости от режима по формуле (2.13).
Продолжительность отстаивания можно сократить, если уменьшить высоту слоя жидкости (путь отстаивания). Это условие реализовано в конструкциях многоярусных отстойников в тарельчатых сепараторах.
Если задана производительность отстойника, то из уравнения (3.1) можно определить площадь поверхности отстаивания
или 
(3.2)
где: 
— производительность отстойника, равная 
кг/с; 
— плотность продукта, кг/м3,
или с учетом уравнения (2.1)
. (3.3)
Эффективность работы отстойника может быть увеличена посредством уменьшения пути отстаивания частиц, т. е. высоты слоя жидкости h. Это условие реализовано в многоярусных отстойниках.
3.2. ОСАЖДЕНИЕ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ СИЛЫ
С целью интенсификации разделения пылей, суспензий и эмульсий процесс осаждения проводят под действием центробежной силы.
Для создания поля центробежных сил используют два технических приема: поток жидкости или газа вращается в неподвижном аппарате; поток поступает во вращающийся аппарат и вращается вместе с ним. В первом случае процесс называется циклонным, а аппарат — циклоном, во втором — отстойным центрифугированием, а аппарат — отстойной центрифугой или сепаратором.
Во вращающемся потоке на взвешенную частицу действует центробежная сила, под действием которой частица движется от центра к стенке аппарата со скоростью, равной скорости осаждения. Центробежная сила
(3.4)
где: m – масса частицы, кг; 
— окружная скорость вращения, м/с; r – радиус вращения, м.
Сравним эффективность разделения под действием силы тяжести и центробежной силы. В гравитационных отстойниках на частицу действует сила тяжести
(3.5)
Из сопоставления уравнений (3.4) и (3.5) получим
Gn/GT=
.
Таким образом, центробежная сила больше силы тяжести в Кц раз. Величина Kц=
/(gr) носит название фактора разделения.
Эффективность разделения в поле центробежных сил повышается с увеличением частоты вращения ротора центрифуги и уменьшением его диаметра. Выразив окружную скорость вращения через частоту вращения, получим
Фактор разделения является важной характеристикой центрифуги, определяющей ее разделяющую способность.
Расчет скорости осаждения в поле центробежных сил производится по соотношениям (2.13) и (2.10). (2.12) при подстановке в них вместо критерия Аrм, модифицированного критерия Аrм, равного КцАr.
При ламинарном движении скорость центробежного осаждения частицы определяется из уравнения Стокса:
(3.6)
Продолжительность осаждения 
найдем из выражения
(3.7)
Подставив vц из (3.6) в (3.7) и проведя интегрирование, получим уравнение для определения продолжительности осаждения частиц под действием центробежной силы при ламинарном движении
Процесс разделения суспензий в отстойных центрифугах складывается из стадий осаждения твердых частиц на стенках барабана и уплотнения осадка.
Производительность осадительных центрифуг на практике ниже, чем полученная расчетным путем, так как, во-первых, производительность центрифуг снижается из-за отставания скорости вращения частиц жидкости от скорости вращения ротора центрифуги; во-вторых, из-за неравномерного течения жидкости вдоль ротора осадившиеся частицы смываются с его стенок; в-третьих, образующиеся вихревые потоки взмучивают частицы.
Коэффициент эффективности отстойных центрифуг учитывает снижение действительной производительности по сравнению с расчетной μ=Qд/Qτ, где Qд — действительная производительность; Qτ — расчетная производительность.
Коэффициент эффективности для каждой конкретной конструкции центрифуг определяется опытным путем.
3.3. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОТСТАИВАНИЯ И ОСАЖДЕНИЯ
Оборудование для отстаивания и осаждения по принципу действия делится на гравитационные отстойники, отстойные центрифуги, гидроциклоны и сепараторы.
Отстойники бывают периодического, непрерывного и полунепрерывного действия.
Отстойник периодического действия представляет собой плоский бассейн без перемешивающих устройств. Бассейн заполняется суспензией, которая отстаивается в нем в течение необходимого для разделения времени. Затем осветленный слой жидкости сливают (декантируют) через штуцера, расположенные выше слоя осадка. Осевший осадок (шлам) выгружают вручную.
Размеры и форма отстойников зависят от концентрации дисперсной фазы и размеров частиц. С увеличением плотности и размеров частиц размеры отстойника уменьшаются. Продолжительность отстаивания зависит от вязкости дисперсионной фазы, которая снижается с повышением температуры. Поэтому для ускорения процесса отстаивания суспензию подогревают (если это не противоречит технологии).
В отстойник полунепрерывного действия с наклонными перегородками (рис. 3.2) суспензия подается через штуцер и направляется с помощью наклонных перегородок попеременно сверху вниз и снизу вверх. Устройство перегородок увеличивает продолжительность пребывания суспензии и площадь поверхности отстаивания. Шлам собирается в конических бункерах и по мере накопления удаляется из них через краны.
Рис. 3.2. Отстойник полунепрерывного действия с наклонными перегородками:
1 — корпус; 2 — наклонные перегородки; 3 — бункера
Осветленная жидкость отводится из отстойника через верхний штуцер.
Наибольшее распространение в промышленности получили отстойники непрерывного действия
Непрерывнодействующий отстойник с гребковой мешалкой (рис. 3.3) представляет собой цилиндрический резервуар с коническим днищем и внутренним кольцевым желобом вдоль верхнего края отстойника. Мешалка с наклонными лопастями, на которых расположены гребки для перемещения осадка к разгрузочному люку, вращается с переменной частотой от 0,02 до 0,5 мин-1.
Рис. 3.3. Отстойник непрерывного действия с гребковой мешалкой:
1 — кольцевой желоб; 2 — мешалка; 3 — гребок; 4 — люк; 5 — коническое днище; 6 —цилиндрический резервуар
Суспензия непрерывно подается по трубе в середину резервуара. Осветленная жидкость переливается в кольцевой желоб и отводится из отстойника. Шлам удаляется при помощи диафрагменного насоса. Извлечение жидкости из шлама, если она является ценной для производства или ее извлечение необходимо по технологическим условиям, производится в установке для противоточной промывки. В таких отстойниках достигаются равномерная плотность осадка, эффективное его обезвоживание. Недостатком гребковых отстойников является их громоздкость.
В многоярусных отстойниках, которые представляют собой несколько отстойников, поставленных один на другой, или цилиндрический резервуар с коническим днищем, внутри которого имеются конические перегородки, разделяющие отстойники на ярусы (рис. 3.4). В результате этого значительно снизилась громоздкость и увеличилась площадь поверхности отстаивания. Такие отстойники используют на сахарных заводах для сгущения сатурационных соков.
Отстойник имеет общий вал, на котором расположены гребковые мешалки. Суспензия через распределительное устройство подается по трубам в стаканы каждого яруса отстойника. Осветленная жидкость собирается через кольцевые желоба в коллектор. Ярусы соединены стаканами для удаления шлама. Стакан каждого вышерасположенного яруса опущен нижним концом в слой шлама нижерасположенного яруса. Таким образом ярусы отстойника последовательно соединены по шламу. Шлам удаляется только из нижнего яруса через разгрузочный конус, в котором установлен скребок.
Рис. 3.4. Многоярусный отстойник:
Отстойник для непрерывного разделения эмульсий (рис. 3.5) состоит из нескольких частей. Эмульсия подается в левую часть отстойника, откуда поступает в среднюю сепарационную камеру. Перегородки 2 позволяют регулировать высоту уровня смеси. В сепарационной части исходная смесь разделяется на составляющие под действием сил тяжести. Легкая жидкость поднимается и вытекает из отстойника через верхний штуцер. Тяжелая жидкость опускается, проходит под правой перегородкой 3 и вытекает через нижний штуцер. Каналы для выхода жидкости образуют сообщающиеся между собой сосуды.
Рис. 3.5. Отстойник для непрерывного разделения эмульсий:
1 — корпус; 2 — левая перегородка; 3 — правая перегородка
Центрифуги могут быть с вертикальным и горизонтальным расположением вала и барабана, периодического действия (подвод суспензии и выгрузка осадка производятся периодически), полунепрерывного (суспензия подается непрерывно, а осадок выгружается периодически) и непрерывного действия (подача суспензии и выгрузка осадка осуществляются непрерывно).
Отстойная центрифуга периодического действия с ручной выгрузкой осадка (рис. 3.6) состоит из барабана, насаженного на вращающийся вал и помещенного в корпус. Под действием центробежной силы, возникающей при вращении барабана, твердые частицы осаждаются в виде сплошного слоя осадка на стенке барабана, а осветленная жидкость переливается в кожух и удаляется через расположенный внизу патрубок. По окончании процесса осадок выгружается из центрифуги.
Рис. 3.6. Отстойная центрифуга:
1 — вал; 2 — барабан; 3 — корпус
Процесс в отстойной центрифуге состоит из разделения (осаждения) суспензии и отжима или уплотнения осадка.
Рис. 3.7. Автоматическая отстойная центрифуга:
1 — гидравлический цилиндр; 2 — барабан; 3 — нож; 4 — желоб; 5 — штуцер для удаления фугата; 6 — труба для суспензии
Последовательность и продолжительность отдельных стадий полного цикла центрифугирования регулируются электрогидравлическим автоматом, который состоит из масляного насоса, редуктора и гидравлических цилиндров, управляемых сервомотором.
Описанная центрифуга предназначена для разделения грубых и средних суспензий.
Непрерывнодействующие отстойные горизонтальные центрифуги со шнековой выгрузкой осадка (НОГШ) применяют в крахмало-паточном производстве для получения концентрированного крахмального осадка и в других производствах.
Центрифуга (рис. 3.8) состоит из ротора и внутреннего шнекового устройства, заключенных в корпус. Суспензия подается через центральную трубу в полый вал шнека. На выходе из этой трубы внутри шнека суспензия под действием центробежной силы распределяется в полости ротора.
Рис. 3.8. Непрерывно действующая отстойная горизонтальная центрифуга со шнековой выгрузкой осадка:
1 — корпус; 2 — ротор; 3 — шнековое устройство; 4 — полый вал; 5 — центральная труба; 6 — камера осадка; 7— патрубок для фильтрата
Ротор вращается в кожухе в полых цапфах. Шнек вращается в цапфах, находящихся внутри цапф ротора. Под действием центробежной силы твердые частицы отбрасываются к стенкам ротора, а жидкость образует внутреннее кольцо, толщина которого определяется положением сливных отверстий на торце ротора. Образовавшийся осадок перемещается вследствие отставания скорости вращения шнека от скорости вращения ротора к отверстиям в роторе, через которые он выводится в камеру 6 и удаляется из центрифуги.
При движении вдоль ротора осадок уплотняется. При необходимости он может быть промыт.
Осветленная жидкость отводится через сливные отверстия в камеру фильтрата и удаляется через патрубок 7.
Путем изменения частоты вращения ротора и шнека можно регулировать режим работы центрифуги, изменяя продолжительность отстаивания и выгрузки осадка.
Центрифуги типа НОГШ обладают высокой производительностью и применяются для разделения тонкодисперсных суспензий с высокой концентрацией твердой фазы.
Производительность отстойных центрифуг определяется скоростью осаждения, фактором разделения и площадью поверхности осаждения в роторе центрифуги и описывается формулой
где: 
— коэффициент пропорциональности; 
— площадь поверхности зеркала суспензии в барабане, м2 (здесь Ro — внутренний радиус кольцевого слоя суспензии, м2; L — длина барабана, м); vц=voКц — скорость центробежного осаждения, м/с (здесь vo — скорость гравитационного осаждения, м/с; Кц — фактор разделения).
Из последнего уравнения получено выражение для расчета производительности (в м3/ч) отстойных центрифуг с ножевым съемом осадка
(3.8)
где: k – отношение продолжительности подачи суспензии к общему времени работы центрифуги.
Производительность (в м3/ч) центрифуги НОГШ по суспензии
Сепараторы применяются для разделения тонкодисперсных суспензий и эмульсий: они обеспечивают эффективное отделение дрожжей от сброженной бражки, тонкое осветление виноматериалов, обезжиривание молока и др.
Тарельчатый дрожжевой сепаратор с внутренними соплами (рис. 3.9) состоит из барабана и пакета тарелок, заключенных в корпус, который смонтирован на общей раме с электродвигателем.
Рис. 3.9. Дрожжевой сепаратор:
а — общий вид; б — схема работы тарелок; 1 — корпус; 2 — внутреннее сопло; 3 — привод; 4 — рама; 5 — сменная втулка рабочего вала; 6 — регулируемая напорная труба; 7 — клапан системы безразборной мойки; 8 — пакет тарелок
Вал с насажденными на него тарелками приводится во вращение электродвигателем через ременную передачу. Сепаратор снабжен клапанами для его безразборной промывки. Клапаны автоматически открываются при снижении частоты вращения за счет накопления осадка.
Вход суспензии в сепаратор осуществляется по внешней кольцевой трубе (рис. 3.9,б). Суспензия поступает под нижнюю перфорированную тарелку, достигает под действием центробежной силы нижней поверхности тарелки, частично разделяется и поступает в межтарельчатое пространство вышерасположенной тарелки.
Пакет сепарационных тарелок увеличивает эффект сепарирования за счет сокращения пути свободного осаждения дрожжевых частиц. Если дрожжевая частица достигла нижней поверхности тарелки, то можно считать, что она практически выделилась из смеси. Осевшие частицы дрожжей через внутренние сопла поступают во внутреннюю кольцевую трубу и выводятся из сепаратора. Осветленная жидкость выводится по периферийной трубе.
В саморазгружающийся сепаратор (рис. 3.10), который предназначен для разделения суспензий, содержащих более 1% твердых частиц, суспензия подается в барабан сверху через центральную впускную трубку и распределяется по периферии с помощью распределительного конуса. Твердые частицы как более тяжелая фаза направляются к стенке барабана. Жидкость выходит из барабана в его верхней части после прохождения через дисковую насадку и встроенный насос с напорным диском. Осадок выгружается из барабана сепаратора через определенные интервалы времени без остановки сепаратора. Выгрузка осадка достигается за счет того, что внутреннее дно барабана может свободно перемещаться по вертикали. Во время сепарирования дно под действием гидравлического давления уплотняющей жидкости прижимается к верхней части барабана, обеспечивая надежную герметизацию. Через определенные интервалы времени автоматически по заданной программе резко снижают давление уплотняющей жидкости, что вызывает перемещение дна барабана вниз. При этом открывается кольцевая щель, через которую под действием центробежной силы выгружаются твердые частицы.
Рис. 3.10. Схема работы тарелок саморазгружающегося сепаратора
Повышение и понижение гидравлического давления осуществляются посредством «импульсов» рабочей жидкости, подаваемой снаружи в систему, приводящую в действие барабан. Эти импульсы и последующие выгрузки твердых частиц (известны под названием «выстрелов») регулируются устройством для выгрузки, приводимым в действие датчиком времени или самозащелкивающимся устройством, срабатывающим, как только твердые частицы достигают определенного уровня в пространстве, где они удерживаются.
Выгрузка твердых частиц может быть частичной, полной или комбинированной.
Сопловые сепараторы с непрерывным удалением осадка применяют для разделения суспензий, содержащих от 6 до 30 % твердых частиц. Центробежная сила, развиваемая в таких сепараторах, в 6000. 9000 раз больше силы тяжести. Производительность достигает 150 м3/ч.
Сепараторы высокопроизводительны, компактны, герметичны, изготовляются из антикоррозийных материалов, просты в обслуживании (сборка, разборка и периодическая промывка сепараторов производятся с помощью специальных устройств и моющих машин), не требуют значительных затрат ручного труда, могут работать по заданной программе. Недостаток аппаратов — высокая стоимость.
Производительность молочного сепаратора (в м3/ч) можно определить по формуле
Vτ= 221,4
,
Разновидностью соплового сепаратора является бактофуга (рис. 3.11), которая представляет собой герметичный высокоскоростной сопловой сепаратор, выполненный в виде осветлителя и снабженный рубашкой для охлаждения, а также циклоном для деаэрации концентрата.
Рис. 3.11. Схема бактофуги:
1 — вход технологической жидкости через полый вал; 2 — выход концентрата через сопла; 3 — штуцер для выхода деаэрированного концентрата из циклона; 4 — поток циркулирующего воздуха в циклоне; 5 — штуцер для выхода осветленной жидкости из бактофуги
Преимущества бактофуги — высокий фактор разделения (это позволяет разделять суспензии, содержащие очень мелкие частицы, такие, как бактерии), непрерывная выгрузка концентрата твердых частиц, не содержащего воздуха; герметичный вход технологической жидкости и выход осветленной жидкости; охлаждение во время сепарирования, наличие устройства для предотвращения утечки загрязненного воздуха.
В бактофуге сепарирование происходит также в барабане с набором конических тарелок. Для непрерывной выгрузки осадка предусмотрены два расположенных по периферии сопла 2. Технологическая жидкость в условиях герметичности подается снизу в полый вал 1 и под действием центробежной силы распределяется по тарелкам. Тяжелая фаза непрерывно разгружается через сопла вместе с небольшим количеством жидкой фазы. Основная часть осветленной жидкости в условиях герметичности выходит через штуцер 5. Влажный концентрат, выходящий из сопл, собирается в крышке центрифуги, а затем поступает в циклон, где деаэрируется. Концентрат выгружается из циклона через штуцер 3, а загрязненный воздух циркулирует через циклон и крышку барабана циклона.
Такие бактофуги применяют при очистке молока от находящихся в нем бактерий (до 99%), в фармацевтической промышленности для извлечения осажденных белков (таких, как гамма-глобулин) и различных ферментов.
Гидроциклоны применяют для осветления, обогащения суспензий, классификации твердых частиц по размерам от 5 до 150 мкм, а также для очистки сточных вод после мойки пищевых агрегатов.
Корпус гидроциклона (рис. 3.12) состоит из верхней цилиндрической части и конического днища. Качество разделения в гидроциклонах зависит от угла конусности. Оптимальным считают угол, равный 10. 15°. При таком угле удлиняются коническая часть гидроциклона и путь твердых частиц и, следовательно, увеличиваются время пребывания частиц и качество разделения.
Рис. 3.12. Гидроциклон:
1 — тангенциальный штуцер; 2 — патрубок; 3 – перегородка; 4 – цилиндрический корпус; 5 — коническое днище; 6 — штуцер для выхода шлама
Суспензия подается тангенциально в цилиндрическую часть и приобретает вращательное движение. Скорость суспензии на входе в гидроциклон составляет 5. 25 м/с. Под действием центробежной силы твердые частицы отбрасываются к стенкам гидроциклона и движутся по спиральной траектории вдоль стенок вниз к штуцеру 6, через который отводятся в виде шлама. Осветленная жидкость движется во внутреннем спиральном потоке вверх вдоль оси гидроциклона и удаляется через патрубки 2.
Гидроциклоны, применяемые в качестве классификаторов, имеют диаметр 300. 350 мм и высоту 1,0. 1,2 м. Для сгущения грубых суспензий используются гидроциклоны диаметром 100 мм, для сгущения и осветления тонких суспензий — гидроциклоны диаметром 10мм, обычно объединяемые в общий агрегат, в котором они работают параллельно (мультигидроциклон).
Производительность гидроциклонов (в м3/ч) может быть рассчитана по уравнению
где: dсл— диаметр сливного патрубка, м; D — диаметр цилиндрической части, м; 
р — перепад давления в гидроциклоне. Н/м2.
Рис. 3.13. Сверхцентрифуга
1 — корпус; 2 — ротор; 3 — лопасть; 4 — подпятник; 5 — труба; 6 — отверстие для выхода осветленной жидкости; 7 — шпиндель; 8 — опора; 9 — шкив
1. Какие неоднородные системы разделяют методом отстаивания? 2. В чем заключается расчет отстойников? 3. Что является движущей силой отстаивания? Как она определяется? 4. Какими методами можно повысить эффективность разделения неоднородных смесей по сравнению с отстаиванием? 5. Какими факторами определяется эффективность разделения в поле центробежных сил? 6. Какое оборудование применяется для разделения неоднородных смесей? 7. Отстойники каких конструкций используются для разделения суспензий? 8. Какие типы отстойных центрифуг применяются для разделения суспензий? 9. Что является движущей силой в центрифугах, сепараторах и гидроциклонах? Каково соотношение движущих сил в отстойниках и центрифугах? 10. В чем заключается расчет отстойных центрифуг? 11. Какие методы применяются для разделения тонкодисперсных суспензий и эмульсий? 12. Чем различаются конструкции сепараторов для разделения эмульсий и суспензий? 13. В каких случаях применяют гидроциклоны, сепараторы и сверхцентрифуги?