Мембраны из ацетилцеллюлозы обеспечивают высокую пропускную способность и селективность в процессе гиперфильтрации при давлении 2,2-7 МПа, Ацетилцеллюлозные мембраны могут использоваться для обработки воды с рН в пределах от 3 до 8 и температурой не ниже 35° С. Пропускная способность установок гиперфильтрации 9-14 тыс. мсутки. Срок службы мембраны достигает одного года, а для обработки отдельных видов сточной воды - двух лет.

Для предотвращения забивки пор мембран рекомендуется поддер-

живать высокие (Re>8000).

скорости фильтрации и турбулентный режим

Рис. 5 25. Принципиальная схема установки гиперфильтрации

/ - подача солоноватой воды или сточных вод на установку; 2 - соли; 3 - взвешенные вещества; 4-бактерии; 5-вирусы; 6-красящие вещества; 7 - вещества, придающие привкус; S - полупроницаемая мембрана; 9 - поддерживающая мебрану конструкция; 10 - очищенная вода; и - сброс концентрированного стока

Степень задержания R, %, растворенного вещества определяет селективность мембраны

100,

(5.17)

где Сисх -- концентрация растворенного вещества в исходном растворе; Сф - то же, в фильтрате.

Селективность мембраны принято определять по задержанию NaCl из 0,5%-ного раствора этой соли. При очистке сточных вод от эмульгатора ОП-7 селективность мембраны практически достигает 99%. Давление при этом поддерживалось на уровне 5 МПа, температура исходного раствора была в пределах 18-20° С.

Полученный фильтрат в зависимости от местных условий может быть спущен в водоем или направлен в систему оборотного водоснабжения. При необходимости может быть установлена вторая ступень гиперфильтрационной установки. Концентрат подвергают повторной обработке или направляют на сжигание.

Применение метода гиперфильтрации в молочной промышленности США позволило разрешить проблему извлечения ценных веществ из сыворотки, так как с помощью этого метода можно задержать 95% лактозы, 50% неорганических солей и снизить БПК на 90%. Использование полученных продуктов в качестве корма для скота в значительной степени окупило расходы на очистку воды.

В целлюлозно-бумал<:ной промышленности промывные воды цехов отбеливания содержат 1% взвешенных частиц, имеют высокую БПК и цветность. Метод гиперфильтрации позволил снизить БПК на 957о. Полученная вода по своим качествам была пригодна как для сброса в реку, так и для повторного использования. Концентрат содержал 107о взвешенных веществ, и его выпаривание при этом стло экономичным.

Осаждение взвешенных веществ в гидроциклонах. По гидравлическим условиям работы различают два основных вида гидроциклонов: напорные и открытые (низконапорные). Напорные гидроциклоны применяются для выделения из сточных вод грубодисперсных оседающих примесей, открытые гидроциклоны - для выделения из сточных вод не

ffumaHue

ТОЛЬКО оседающих, но и всплывающих веществ. Разделение взвешенных частиц происходит под действием центробежных сил.

Напорный гидроциклон представляет собой металлический аппарат конической формы (рис. 5.26, а). Сточная вода подается под давлением под крышку гидроциклона по трубе, присоединенной а) тангенциально к цилиндрической части. Песок и шлам отводят через нижнее отверстие, а осветленную воду - через верхний сливной патрубок.

Под влиянием центробежной силы, создаваемой водой, поступающей через трубу, расположенную касательно к корпусу циклона, твердые частицы отбрасываются к стенкам гидроциклона, а затем опускаются к нижнему отверстию. В гидроциклоне возникают два основных винтовых потока (рис. 5.26,6): внешний, направленный к вершине конуса, и внутренний, направленный в противоположную сторону. По оси гидроциклона образуется воздушный столб.

Благодаря тому что центробежная сила значительно превосходит силу тяжести, гидроциклоны могут работать в вертикальном, наклонном и горизонтальном направлениях.

Производительность гидроциклона по осветленной воде может быть приближенно определена по формуле

<7осв = 0,24 аа> /2АЯ, (5.18)

Песок

Рис, 5.26. Напорный гидроциклон

/-крышка; 2 - труба; 3•-• отверстие; 4-сливной патрубок; 5-внутренний винтовой поток; 6-внешний винтовой поток; 7 - воздушный столб

где d, d

соответственно эквивалентные диаметры питательного (входного) и сливного (выходного) патрубков гидроциклона, м;

коэффициент, учитывающий потерю воды с осадком (а- = 0,85-0,9);

со - площадь живого сечения входного отверстия, м; g- ускорение свободного падения, м/с; АЯ - потеря напора в гидроциклоне, м.

Вода может подаваться в гидроциклон и отводиться из него через один или несколько патрубков. Необходимый напор составляет 5-10 м. При меньшем напоре может образоваться воздушный столб.

В зависимости от требуемой пропускной способности устанавливают одиночные гидроциклоны или группу из нескольких параллельно включенных гидроциклонов. Для более высокого эффекта осветления включают последовательно два и более напорных гидроциклонов.

Расчет гидроциклонов сводится к определению двух основных показателей их работы: пропускной способности и крупности частиц задерживаемых примесей.

Расчетная гидравлическая крупность частиц, которые необходимо выделить в соответствии с требуемой степенью осветления, определяется по графику кинетики процесса осаждения.

Напор насосов определяется с учетом напора в гидроциклоне и трубопроводах.

В качестве примера расчета напорных гидроциклонов для выделения окалины из сточных вод прокатных производств составлен сводный график, приведенный на рис. 5.27.

По графику 9 = f{u) определяют гидравлическую крупность частиц, которые необходимо выделить из воды (I четверть); по графику и- =[{Н) -необходимое давление перед гидроциклоном выбранного диаметра (П четверть); по графику Q=:f{H) -производительность одного аппарата (П1 четверть), после чего подсчитывают их число; потерю воды с пульпой, %, определяют по графикам (qJQ) 100=/(Q) (IV четверть).

и,мм/с

Н, »Пв.

Рис. 5.27. Сводный график для расчета напорных гидроциклонов

/ - крупносортные прокатные станы (Со=]50 мг/л); 2-средне- н мелкосортные прокатные станы (Со=3(Ю мг/л); 3 - листопрокатные станы (Со=200 мг/л)

При помощи гидроциклонов МОЖНО выделить фракции с гидравлической крупностью менее I мм. Для повыщения эффекта работы гидроциклона рекомендуется уменьшать угол конусности до 10°; некоторые исследователи рекомендуют повышать скорость воды при входе.

Таблица 58

Конструктивные и технологические параметры напорных гидроциклонов