Hidrológiai Közlöny 1961 (41. évfolyam)

2. szám - Blum Anna: Szennyvíztisztítási kísérletek hidrociklonnal

Blum A.: Szennyvíztisztítási kísérletek hidrociklonnal Hidrológiai Közlöny 1961. 2. sz. 111 A hidrociklon alkalmazásának előnye még az is, hogy többféle szerkezeti anyagból pl. üveg, fém, műanyag stb. készíthető el, mint az ülepítő medence, tehát sokkal könnyebben kiválasztható az egyes szennyvizek korrozív hatásának leginkább eííenálló anyag. Irodalmi adatok Az irodalom igen sok cikkben foglalkozik a hidrociklonnal. Ezek a cikkek ismertetik a hidrociklonban lejátszódó folyamatokat, valamint az egyes ipari alkalmazások esetén használt ciklonok optimális működési körülményeit. Az átnézett anyag — bár nem sikerült olyan leírásra bukkanni, amely a hidrociklonnak szennyvíztisztítási célokra történő kísérleti vagy üzemi felhasználásáról szólt és az ismertetendő szennyvíztisztítási kísérlet szempontjából konkréten hasznosítható lett volna — általánosságban mind gyakorlati, mind tudományos szempontból igen értékes adatokat szolgáltatott. Ezeknek az adatoknak egy részét, melyek ismerete a kísérletek lefolytatása szempontjából döntő fontosságú, a következő két fejezet tartalmazza. A hidrociklonban lejátszódó tisztítási folyamat Az ülepítő medencében történő ülepítésnél a folyadéktérben lebegő szilárd részecskére általában két erő hat. Az egyik a nehézségi erő, amely sülylyeszti a részecskét, a másik a folyadék-ellenállás, amely az ülepítő erővel ellentétes irányú. A lejátszódó folyamat a Reynolds szám különböző értékhatárai között- Newton, Stokes, Allén, Oseen, Castleman ismert képleteivel jól leírható. A hidrociklonban végbemenő tisztítási folyamat sok különböző nagyságú és irányú erőhatás következménye. A ciklon erőterének valamely r helymeghatározó vektor által meghatározott pontjában ható ülepítési erőt a p — f(r) vektor fejezi ki. Az erőteret ennek a vektornak ^vektor <5p szerinti differenciálhányadosa — jellemzi. A dF lejátszódó folyamat matematikai leírásához tehát egy sok komponensü vektorfüggvény szükséges, amelynek kifejtése még akkor is igen bonyolult számításokat eredményezne, ha,valamennyi komponens és változásuk törvényszerűsége pontosan ismert lenne. Ez az oka annak, hogy a hidröciklonos tisztítás jellemző adatait meghatározó öszszefüggések általában empirikus eredetűek, vagy bizonyos erőhatások elhanyagolásával a . leegyszerűsített, a valóságnak nem egészen megfelelő megoldást adják és ezért csak közelítő számítások végzésére alkalmasak. Kísérleti megfigyelések szerint [1] a ciklonteret a szilárdrészecske-folyadék keverék mindig betölti, tehát a hidrociklonban lejátszódó folyamatoknál érvényesül a kontinuitás törvénye. A hidrociklonban érintőleges irányban beáramló szilárdrészecske-folyadék keverék a ciklontengellyel koncentrikus csigavonal alakú pályán a beömlő nyílástól az alsó kifolyó nyílás felé, majd a szilárd részecskék nagyobb részétől megtisztult folyadék a légmag mentén vékony réteget alkotva a felső kiömlő nyílás felé áramlik. (A fellépő számos egyéb irányú áramlást figyelmen kivül hagytuk.) A csigavonal alakú pályán történő mozgás érintőleges, függőleges és sugár irányú mozgásra bontható. Ennek megfelelően az áramlás sebessége is egy érintőleges, egy függőleges és egy sugár irányú komponensből tevődik össze. A szilárd részecskék érintőleges és függőleges irányú sebességkomponensei a ciklontér valamely meghatározott helyén gyakorlatilag azonos nagyságúak az ugyanazon a helyen levő folyadékcseppek érintőleges és függőleges irányú sebességkomponenseivel, vagyis a szilárd részecskék mozgása csak sugár irányban tér el a folyadék mozgásától, elválasztás tehát csak sugár irányban történik. Az érintőleges sebesség a ciklonfaltól a ciklon tengelye felé nő, majd egy maximális értéket elérve az örvénykereső fala, illetve a légmag mentén hirtelen lecsökken. Az azonos érintőleges sebességű helyek a ciklon tengelyével koncentrikus hengerpalástokon helyezkednek el. Az érintőleges sebesség és a keringés sugara közötti összefüggést a V-r" = = konstans képlet fejezi ki, ahol n értéke -fl és —1 között változhat. Ez a képlet az örvénykereső falának, illetve a légmag és a folyadék érintkezési felületének közelében természetesen nem érvényes. A gyakorlatban használatos beömlési nyomásoknál (0,5—3,5 atm) n> 0 (2. ábra), [1], 2. ábra. Részecskék tangentiális sebessége a keringési sugár függvényében <Puz. 2. TaHeeHifuaAbnaH cKopocmb tacmuif e 3aeucuM0cmu om paduyca ifupnyAHifuu Fig. 2. Tangential velocity of particles plotted vs. the radius of circulation A függőleges irányú sebesség az örvénykereső alsó pereme fölötti térben a ciklonfal közelében az alsó kifolyó nyílás felé irányul. A keringés sugarának csökkenésével nagysága csökken, míg értéke 0 nem lesz, majd irányt változtatva egy darabig nő, ezután ismét 0-vá válik, végül pedig az örvénykereső falának közelében iijra lefelé irányul. Az örvénykereső falának közelében az el-