В последние десятилетия гидроциклоны вновь привлекают к себе внимание специалистов в области водообработки и промышленной экологии. Несмотря на то, что исследование этих устройств началось ещё в Советском Союзе в середине XX века, в современной России потенциал гидроциклонирования далеко не исчерпан.
Многие компании, которые занимаются проектированием и обслуживанием систем водоподготовки, по-прежнему предпочитают традиционные фильтры и отстойники, тогда как гидроциклонные аппараты используют лишь единицы. Между тем, гидроциклоны способны значительно повысить эффективность очистки воды и решения ряда технологических задач.
Принцип работы и преимущества гидроциклонов
Гидроциклон, или центробежный сепаратор, — это аппарат, в котором разделение твердых частиц и жидкости происходит под действием центробежных сил. Для сравнения: скорость осаждения частиц в гидроциклоне в сотни раз превышает оседание в обычном отстойнике.
Внутри устройства поток воды закручивается, создаётся вихрь, и частицы механических примесей, обладающие большей плотностью, перемещаются к стенкам корпуса, где сползают по конусной части корпуса вниз под действием силы тяжести и выводятся через нижний патрубок, а очищенная вода поднимается и покидает аппарат через верхний отвод.
Гидроциклоны демонстрируют особую эффективность при концентрации загрязнений в воде выше 80 мг/л, когда дисковые и сетчатые фильтры быстро выходят из строя ввиду повышенной загрязненности воды, а для работы с крупной взвесью (частицы размером более 100 микрон) гидроциклон особенно эффективен – здесь он вне конкуренции.
Лучше всего гидроциклоны справляются именно с удалением плотных примесей — песка, ила, ржавчины, металлической стружки и т.д.
Главное отличие гидроциклона от традиционных фильтрующих устройств — отсутствие физических фильтрующих материалов. Вместо этого здесь работает энергия движения самой воды. Это позволяет аппарату не забиваться, легко обслуживаться и работать с потоками различной концентрации загрязнений.
Разновидности гидроциклонов
«НПЦ ПромВодОчистка» предлагает следующие авторские серии гидроциклонов:
ПВО-ГЦТО (очень маленький гидроциклон) — агрегаты тонкой очистки, которые отделяют примеси размером до 25 микрон и подходят для задач, где высокая требовательность к чистоте воды.
ПВО-ГЦ ("классический" гидроциклон) — предназначен для работы с сильно загрязненной водой, где требуется удалять твердые частицы размеров от 130 микрон и крупнее, и концентрация примесей измеряется десятками грамм на литр.
Отличие в конструктивном исполнении позволяет подобрать оптимальный тип под конкретные условия: при необходимости сохранять рабочее давление рекомендуется ПВО-ГЦ, для низкого давления и максимальной степени очистки — ПВО-ГЦТО.
В некоторых технологиях их ставят по цепочке с дисковыми или сетчатыми фильтрами, что значительно повышает общую степень очистки воды и продлевает срок службы фильтрующих элементов.
Помимо этого, существуют также модели, которые предназначены для использования на крупых промышленных объектах:
ПВО-КГЦ – коллекторный гидроциклон, который представляет собой модульную установку, объединяющую несколько гидроциклонов тонкой очистки (серии ГЦТО) в единую систему.
Такая конструкция позволяет эффективно очищать воду от мелких и лёгких фракций плотных загрязнений (в пределах 50–75 микрон) в крупных промышленных масштабах.
Установки оснащаются единой системой обвязки, а также питающим, сливным и шламовым коллекторам, что обеспечивает удобство в эксплуатации и обслуживании.
ПВО-МПГЦ — ещё одна установка, которая также включает в себя несколько единичных напорных гидроциклонов серии ГЦТО в одном корпусе, но уже в другой компоновке.
В чем разница между КГЦ и МПГЦ?
У КГЦ к подводному коллектору параллельно подключаются несколько ГЦТО на каждый из которых равномерно подается вода. Благодаря специальной конструкции коллектора сохраняется эффективность работы каждого фильтра, при этом данная конструкция позволяет сэкономить на габаритах установки (один КГЦ намного компактнее чем 5 ГЦТО, подключенных последовательно).
Принцип работы МПГЦ такой же, отличия касаются геометрии фильтра. Данная модель была разработана, чтобы решить проблемы крупных производств в вопросе требовательности к качеству фильтрации воды.
Поскольку на большом корпусе гидроциклона нельзя обеспечить тонкую очистку, а на маленьком нельзя добиться высокой производительности (условно 1 ГЦТО=1куб.м/ч). конструкция МПГЦ объединяет в себе высокую степень очистки ГЦТО и объем фильтрации ГЦ.
Допустим, на объекте нужно очищать воду до 25 мкм (а это как раз уровень фильтрации одного фильтра ГЦТО), при этом требуемый объем – не менее 45 куб.м/ч. В такой ситуации подключать 45 ГЦТО (даже в составе КГЦ) – не самая лучшая идея.
Очевидно, они будут занимать слишком много места, а каждый из них придется обслуживать в индивидуальном порядке.
В МПГЦ вода подается на общий корпус (в цилиндрическую часть) и равномерно распределяется внутри, где также установлено какое-то количество ГЦТО (в зависимости от модели). Получается, что пара десятков ГЦТО работают одновременно и обеспечивают общий объем фильтрации в пару десятков куб.м/ч.
Эффективность и рациональное применение
Для большей наглядности того, насколько эффективными могут быть гидроциклоны, приведем данные экспериментальных исследований для ГЦТО, проведенных нашей компанией в сотрудничестве с Нижегородским государственным архитектурно-строительным университетом.
В качестве рабочей жидкости использовалась вода с примесями в виде крупного песка размером от 500 до 2000 мкм (0,5—2 мм). Пробы отбирались на входе и выходе. Наглядные результаты тестов приведены в таблице:
Как можно видеть, эффективность гидроциклонов дает возможность снижать количество содержащихся в воде загрязнений до десяти раз, и это при использовании всего одной единицы оборудования.
Есть ли у гидроциклонов какие-то особенности?
Отличительной чертой гидроциклонов является сам принцип их работы: ввиду того, что для эффективной очистки воды необходимо много энергии (которая образуется в процессе напорной подачи воды в установку), гидроциклоны лучше всего работают в системах с избыточным давлением.
Выбор гидроциклонов как технологии водоподготовки — это не просто стремление к инновациям, а прагматичное решение задач промышленной и коммунальной очистки. Простая конструкция, высокая производительность и доказанная эффективность делают их прекрасным инструментом для современных систем.
При наличии информации о характере загрязнений (размер, плотность, концентрация) подобрать оптимальное решение несложно — и специалисты «НПЦ ПромВодОчистка» помогут в этом вопросе.