CC BY
12
Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов
Научная статья УДК 628.33
DOI https://doi.org/10.24866/2227-6858/2023-1/73-82 М.Н. Шевцов, Е.Л. Войтов, В.П. Колпакова
ШЕВЦОВ МИХАИЛ НИКОЛАЕВИЧ - доктор технических наук, профессор Инженерно-строительного института, заведующий кафедрой «Инженерные системы и техносферная безопасность», 000458@рпи.ейи.шн Тихоокеанский государственный университет Хабаровск, Россия
ВОЙТОВ ЕВГЕНИЙ ЛЕОНИДОВИЧ - доктор технических наук, профессор кафедры водоснабжения и водоотведения Строительно-экологического факультета Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет Новосибирск, Россия
КОЛПАКОВА ВАЛЕНТИНА ПАВЛОВНА - доктор технических наук, профессор, руководитель Центра трансфера компетенций и технологий в области водного хозяйства и водопользования, vkolpakova53@mail.ru
Восточно-Казахстанский технический университет им. Д. Серикбаева Усть-Каменогорск, Казахстан
Выбор оптимальной высоты напорного гидроциклона для очистки сточных вод горнодобывающих предприятий
Аннотация. В статье определена цель, которая заключается в исследованиях высоты гидроциклона на эффективность его работы. Исходя из цели поставлены задачи экспериментальных исследований по выбору оптимальных характеристик напорных гидроциклонов для очистки сточных вод горнодобывающих предприятий. Дана методика определения дисперсного состава взвеси и моделирования гидроциклонов. Приведены результаты опытов по выбору оптимального диаметра гидроциклона в зависимости от его геометрических и гидравлических параметров. Перспективными направлениями будут являться теоретические и экспериментальные исследования гидроциклонов различных диаметров с концентрированными сточными водами и соответствующие производственные испытания. Статья будет полезна для технологов по очистке сточных вод грубодисперсных взвешенных веществ и магистров и аспирантов, изучающих вопросы обработки жидкостей и обезвоживания осадков в коммунальном хозяйстве и промышленности.
Ключевые слова: очистка стоков, гидроциклон, конструктивные параметры, эффект, твердые частицы, производительность
Для цитирования: Шевцов М.Н., Войтов Е.Л., Колпакова В.П. Выбор оптимальной высоты напорного гидроциклона для очистки сточных вод горнодобывающих предприятий // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. 2023. № 1(54). С. 73-82.
Введение
Очистка сточных вод промышленных предприятий, в том числе и горнодобывающих, от взвешенных веществ, как правило, осуществляется методом осаждения в отстойниках различных конструкций. Осаждение происходит под действием сил тяжести в гравитационном поле сил. Отстойники могут быть горизонтальными, вертикальными и радиальными. Указанные сооружения требуют значительных затрат на эксплуатацию и занимают достаточно большие производственные площади и при наличии большого количества мелкодисперсных взвешенных
© Шевцов М.Н., Войтов Е.Л., Колпакова В.П., 2023 Статья поступила: 18.01.2023; рецензирование: 09.02.2023.
для интенсификации процесса используют реагенты, которые, в свою очередь, требуют наличия реагентного хозяйства. Альтернативными аппаратами для механической очистки сточных вод могут быть гидроциклоны, где разделение гетерогенных систем происходит за счет центробежных сил. Их преимуществами являются малые габариты, несложная конструкция, отсутствие подвижных элементов и относительно высокая производительность. Но в гидроциклоне протекает сложный гидродинамический процесс, что требует внимательного подхода к изучению особенностей режима его работы для определения параметров аппарата с целью использования определенного вида суспензии, имеющей свойственную ей концентрацию, размер и плотность твердых частиц.
В современной технологии очистки сточных вод горнодобывающих предприятий наибольшее применение нашел метод отстаивания. Под действием гравитационных сил твердые частицы плотностью более 1 г/см3 в спокойной воде движутся вертикально вниз. В начале осаждения вследствие инерции движение частиц равноускоренное, но под действием сопротивления жидкости оно быстро стабилизируется и становится равномерным. По данным Рит-тингера и Финкеля [7, 9], продолжительность разгона частиц диаметром 1 мм составляет 6,5 10-2с, а для частиц диаметром 0,0002 мм - 1,6710-6с. Вследствие незначительности этого интервала времени считается, что движение частиц под действием гравитационных сил происходит равномерно. На скорость осаждения частиц в жидкости оказывают влияние их размеры, форма, плотность, концентрация, а также физические свойства жидкости, например вязкость, которая зависит от температуры.
В обычных отстойниках продолжительность пребывания обрабатываемой суспензии достигает нескольких часов, поэтому для больших расходов требуются крупные отстойники, представляющие собой сложные и дорогие гидротехнические сооружения. Стоимость изготовления и монтажа отстойников составляет 30-50% от общих капитальных затрат. Кроме того, отстойники сложны в эксплуатации.
Разновидностью процесса отстаивания является процесс центробежного осветления, осуществляемый в гидроциклонах и осадительных центрифугах. Центробежное осветление характеризуется высокой эффективностью благодаря значительному (в 3-30 раз) росту скорости осаждения удаляемых примесей. Гидроциклоны отличаются от центрифуг и центробежных сепараторов отсутствием вращающихся или перемещающихся деталей. Это существенное отличие делает гидроциклоны экономически выгодными, так как они требуют сравнительно небольшого расхода материала и энергии. В центрифуге и гидроциклоне разделение суспензий происходит под действием центробежной силы, но по способу действия они сильно различаются. В центрифуге суспензия вращается вместе с барабаном при постоянной угловой скорости и почти не двигается относительно барабана и на частицы не действуют никакие касательные силы.
Характер движения суспензии в гидроциклоне зависит от скорости поступающей жидкости. На частицы суспензии действуют большие тангенциальные силы, поддерживающие их в непрерывном относительном движении. При этом процессе между слоями суспензии возникает напряжение сдвига, действующее на твердые частицы как поперечная сила и тем самым размельчающая их. Поэтому в гидроциклоне не происходит агломерации частиц, что характерно для сгустителей другого типа.
Центрифуги имеют более высокую разделительную способность по сравнению с гидроциклонами, но удельная производительность гидроциклонов выше, чем у центрифуг.
В гидроциклонах обрабатываемая суспензия находится во вращательном движении. На частицы примесей действуют центробежные силы, отбрасывающие тяжелые частицы к периферии потока силы сопротивления движению потока, и гравитационные силы. Силами инерции, как и при гравитационном разделении суспензий, можно пренебречь. При высоких скоростях вращения центробежные силы значительно превосходят силы тяжести. Центробежная сила Рб, зависит от массы частицы тт, скорости движения этой частицы Ут и радиуса ее вращения гт. Эта зависимость выражается известной из механики формулой
/2
Рб = (1)
гт
Для характеристики интенсивности центробежного поля используют специальный критерий - так называемый фактор разделения, который является отношением скорости движения под действием центробежных сил к скорости их осаждения в гравитационном поле. Фактор разделения может быть вычислен по формуле
2
. (2)
В напорных гидроциклонах ^р достигает 2000, что обусловливает их высокую эффективность при разделении мелкодисперсных суспензий.
Дальнейшее развитие исследований показывает, что в напорных гидроциклонах с малым диаметром цилиндрической части создается высокий фактор разделения, достигающий несколько тысяч единиц, и, следовательно, можно предполагать высокую эффективность осветления суспензии. Практически же интенсивные пульсации скоростей не позволяют достичь ожидаемых результатов. Решение таких задач возможно путем совершенствования конструкции гидроциклонов, а именно изменением угла конусности, конструкций входного и сливного патрубков, высоты цилиндрической части, уменьшением шероховатости внутренних стенок гидроциклона и оптимальным соотношением размеров основных частей гидроциклона.
Все эти факторы влияют на гидродинамический режим и эффективность работы аппарата. Кроме того, следует учитывать вязкость жидкости, концентрацию, плотность, гранулометрический состав частиц и давление на входе гидроциклона. Указанные факторы связаны между собой, и многие исследователи предлагают учитывать это в теоретических расчетных формулах для определения производительности и эффективности разделения суспензий, а также использовать данные их опыта [3-6].
Но для определения оптимальных конструктивных и гидравлических параметров наиболее надежным методом является экспериментальная проверка определенной конструкции аппарата на конкретной сточной жидкости [1, 2, 8, 10]. Анализ гидродинамических явлений изучался многими исследователями, и схема потоков, обычно ими предлагаемая, является принципиальной и условной. В действительности потоки внутри гидроциклона имеют сложную траекторию, наряду со спиральным движением возникают замкнутые циркуляционные токи, значительно усложняющие гидродинамическую обстановку в аппарате. Поэтому до настоящего времени нет точного аналитического описания траектории движения рабочего потока в гидроциклоне.
Цель статьи и постановка задачи
Ранее уже излагались результаты исследований зависимости эффекта очистки от диаметра и конусности гидроциклона, а также от давления и расходов песковой насадки и сливной диафрагмы [11]. Поэтому целью данной статьи является ознакомление с результатами исследований влияния высоты гидроциклона на эффективность его работы, что также является еще одним показателем при выборе его оптимальных характеристик для очистки сточных вод горнодобывающих предприятий. Одновременно статья позволит более углубленно исследовать теоретический материал и получить экспериментальные данные по использованию и подбору оптимальной конструкции гидроциклона при очистке сточных вод от мелкодисперсных взвешенных веществ.
Задача заключается в проведении экспериментальных исследований влияния высоты напорного гидроциклона на эффект очистки для определения его оптимального размера.
Решение задачи
Для выполнения моделирования процесса очистки сточных вод и выбора базовой конструкции гидроциклонов были проведены комплексные исследования [11], результаты которых
позволили продолжить эксперименты по выбору его оптимальных конструктивных характеристик. Поскольку степень разделения зависит от диаметра гидроциклона, на установке, состоящей из нескольких подобных аппаратов, был определен его размер с учетом конкретных условий, таких как расход сточных вод, требуемая эффективность обработки, технологическая схема и др. Таким образом, на основании теоретических и экспериментальных исследований диаметр гидроциклона был определен в 50 мм.
Для очистки сточных вод могут применяться гидроциклоны и более малых размеров, так называемые мультициклоны диаметром 25 мм и менее, с разделительной способностью по крупности граничного зерна 8-25 мк. Мультициклоны объединяются в специальные батареи. Несмотря на более высокую разделительную способность, мультициклоны имеют недостатки: быстрый износ и при засорении требуется разборка батарейных блоков. Дальнейшие исследования уже с выбранным диаметром гидроциклона Бг = 50 мм и углом конечности ак = 10° проводились с целью определить оптимальную высоту гидроциклона.
При увеличении высоты гидроциклона происходит снижение давления внутри гидроциклона и некоторое снижение тангенциальной скорости в цилиндрической части. В конической части произойдёт перераспределение радиальных потоков, вследствие чего тангенциальная скорость будет меняться незначительно. Отсюда можно предположить, что увеличение Нобщ только в результате уменьшения ак может повысить эффект очистки за счет увеличения времени пребывания частиц в аппарате при незначительном снижении тангенциальной скорости.
Многочисленные исследования показали, что на цилиндрическую часть приходится более значительная доля времени пребывания частиц, а вертикальная скорость меньше в 4-6 раз, чем в конической. В связи с этим увеличение Нобщ в результате увеличения Ьц до определенного предела, обусловливающегося снижением тангенциальной скорости, может также повысить эффект очистки. Характер перераспределения тангенциальных, вертикальных и радиальных скоростей вследствие изменения высоты и формы гидроциклона позволяет сделать вывод, что имеется определенная высота и определенное соотношение между высотами цилиндрической и конической частей гидроциклона. Очевидно, что выбор указанных оптимальных параметров будет зависеть не только от гидродинамических явлений, но и от таких факторов, как назначение гидроциклона (сгуститель, классификатор или осветлитель) и характер обрабатываемой суспензии (концентрация, фракционный состав). Сложность гидродинамических явлений внутри гидроциклона и наличие указанных факторов говорят о том, что оптимальные высота, угол конусности и форма гидроциклона могут быть определены только опытным путем.
Методика и план проведения экспериментов
Экспериментальные исследования проводились в лабораторных условиях. В составе оборудования находились гидроциклоны, емкость сточных вод и водоподъемных устройств.
Определение дисперсного состава взвеси является одним из ответственных и наиболее трудоемких этапов исследований. С учетом этого после предварительных испытаний для определения эффекта очистки и гидравлической крупности граничного зерна применен метод с использованием цилиндров Спильнера. Удельный вес исследуемой твердой фазы, предварительно высушенной и измельченной до первоначального состояния, определяется с помощью пикнометра. Так как седиментационный анализ производился в воде, удельный вес определяется по формуле
^ _ 1000-Со ^
^0+^1-62
где Оо - вес высушенного и измельченного осадка, г; С1 - вес пикнометра, наполненного водой, г; С2 - вес наполненного водой пикнометра с осадком, г.
Определение эффекта работы гидроциклона проводилось по аналогии с оценкой эффекта работы отстойников. Физическая сущность очистки воды в гидроциклоне и отстойнике аналогична, с той лишь разницей, что в первом случае процесс протекает в центробежном поле сил, а во втором - в гравитационном.
Для расчета отстойника на заданный эффект задержания взвеси опытным путем определяется расчетная скорость осаждения взвеси, и наоборот: зная расчетную скорость, можем заранее сказать, какой эффект даст нам отстойник. Такой же метод можно применить для оценки работы гидроциклона. Величина процентной скорости осаждения взвеси, соответствующая количеству задержанной взвеси, при оценке работы гидроциклона принимается за гидравлическую крупность граничного зерна.
Таким образом, гидравлическая крупность граничного зерна является основным показателем, характеризующим работу данного гидроциклона. Определение гидравлической крупности граничного зерна производится опытным путем. Исходная вода заливается в цилиндры Спильнера, и по опытным точкам строится кривая седиментации. Затем эта вода пропускается через гидроциклон и определяется процент задержанной взвеси по формуле
Сисх-Ссл
100%.
(4)
Из точки на оси ординат, соответствующей проценту задержанной взвеси, проводится касательная к кривой седиментации, и из точек ее отрыва опускается перпендикуляр на ось абсцисс (рис. 1).
Гидравлическая крупность граничного зерна определяется по формуле U = H/t, (5)
где H - расчетная высота цилиндра Спильнера, мм; t - отрезок, отсекаемый на оси абсцисс перпендикуляром из точки касания касательной, с.
э,%
80
во
40
20
Нц = 300 мм
--§' ч 5? ff ff? ¥
s о о о
/ а о> сч СП со
° о
1 | | 1 1 0 1 1 о" Ä 1 1
10
20
30
40
50
Т, мин
Рис. 1. Кривая седиментации взвеси пульпы ЗИФ с определением гидравлической крупности граничного зерна
Зная гидравлическую крупность граничного зерна для данного гидроциклона и характер взвеси исходной воды, выраженный кривой седиментации, можно определить эффект работы гидроциклона.
В первой серии опытов проводился выбор оптимального диаметра гидроциклона. В таблице 1 представлены условия проведения эксперимента.
Для этого использовались гидроциклоны базовой конструкции различных диаметров Бг = 100, 50, 25, 15 мм при постоянном давлении на входе Р = 0,2 МПа. Концентрация исходной суспензии (пульпы) была в пределах Сисх = 21-28 г/л. Эффект очистки определяется при каждом диаметре гидроциклона по формуле (4). Для получения достоверных результатов отбирались по пять проб Сисх и Ссл (табл. 2).
Во второй серии опытов устанавливалось влияние высоты гидроциклона на показатели его работы (эффект очистки и расходные характеристики) при Dn = const. Общая высота гидроциклона изменялась при помощи использования цилиндрических вставок различной высоты и при постоянном угле конусности, равном ак = 10°, Р = 0,2 МПа, Сисх = 8-13 г/л (табл. 3).
Третья серия опытов проводилась с целью определения влияния высоты гидроциклона на показатели его работы при одинаковом проценте сброса суспензии через песковой насадок Бг = 50 мм, ак = 10°, Р = 0,2 МПа, Сисх = 11-13 г/л (табл. 4).
с
Таблица 1
План и условия проведения эксперимента
№ серии опытов
1 2 3
Э = f(Dr) Э = f(hm) Э = f(hm)
Dr = Di, D2...Dn hц = hql, hц2.. .hm hu = hul, h^.-hn
Fbx Fbx1 , Fbx2 .•• FBxn Dr = const Dr = const
ак1,2,з = 20° (const) Fbx = const Fbx = const
аК4 = 10° aK = const aK = const
Нобщ Нобщ, Нобщ . • • Нобщ Ho6^ = f(hu) Ho6m = f(hu)
Иц = Ьц1, Ьц2.Ьцп h = const hx = const
Ик = Ьк1, Ик2 ... hm dong = const do™ = const
¿слд ¿слд1, ¿слд2 .•• ¿слдп dn = const dn = dni, dn2 ... dnn
dn = dnl, dn2 ... dnn P = const Qn (%) = const
P = const P = const
Условные обозначения: Э - эффект очистки, %; Бг - диаметр гидроциклона, мм; Бвх - площадь входного отверстия, см2; Ьц - высота цилиндрической части, мм; Ьк - высота конической части, мм; ак - угол конусности в град.; Нобщ - общая высота гидроциклона, мм; ^лд - диаметр сливной диафрагмы, мм; ^ - диаметр пескового насадка, мм; Р - давление, Мпа; Qп - расход суспензии через песковой насадок.
Результаты экспериментальных исследований гидроциклонов
Исследования (табл. 2-4) проводились на сточных водах, подготовленных из твердого осадка слива гидроциклонов ГЦ-350 ЗИФ участка «Юбилейный» ЗАО, артель старателей «Амур».
На рис. 2 показана кривая седиментации взвеси в исходной пульпе ЗИФ с определением гидравлической крупности граничного зерна для каждого гидроциклона по формуле (5). Высота рабочей части цилиндра равнялась 300 мм. С уменьшением диаметра гидроциклона гидравлическая крупность граничного зерна уменьшается и, таким образом, является характеристикой разделительной способности конкретного гидроциклона. Эффект очистки возрастает с уменьшением диаметра гидроциклона (табл. 2).
Таблица 2
1-я серия опытов «Выбор оптимального диаметра гидроциклона»
Параметры гидроциклона Качественные
Геометрические Гидравлические показатели
№°опыта Dr, мм Fbx, 2 см2 ак, град Ьц, мм Ьк, мм Нобщ, мм Йслд, мм d„, мм Р, МПа qbx, м3/ч Осл, м3/ч Qn, м3/ч qbx, % Сисх, г/л С г/л Эффект очистки, %
Э, Эср
1 100 3,8 20 200 245 445 28 14 0,2 11,09 10,75 0,34 3,07 20,84 23,58 22,06 22,36 23,21 12,32 13,66 13,23 13,25 13,42 40,90 42,07 40,03 40,74 42,18 41,18
2 50 0,8 20 115 122 237 14 7 0,2 2,78 2,67 0,11 3,96 23,46 23,69 23,32 22,93 23,01 8,17 11,67 9,83 9,61 9,77 65,16 50,77 57,85 58,11 57,74 57,93
3 25 0,22 20 63 64 127 7 3,5 0,2 1,12 1,07 0,05 4,46 27,72 23,59 25,43 25,15 27,24 10,95 8,73 9,32 9,72 10,11 60,50 63,01 63.35 61,35 62,89 62,22
4 15 0,09 10 15 74 89 4 2 0,2 0,64 0,62 0,02 3,33 22,36 23,46 23,28 22,91 23,04 7,72 7,80 8,00 7,98 7,63 65,47 66,75 65,64 65,17 66,88 65,98
Результаты определения зависимости эффекта очистки от высоты гидроциклона приведены в таблицах 3 и 4.
Таблица 3
2-я серия опытов «Определение зависимости эффекта очистки от высоты гидроциклона
(при do = const)»
Параметры гидроциклона Качественные
Геометрические Гидравлические показатели
№опыта Dr, Fex, ак, Ьц, Ьк, Нобщэ dn, Р, МПа Овх, м3/ч Осл, м3/ч Qn, м3/ч Овх, % Сисх, г/л Сосв, г/л Эффект очистки, %
мм см2 град мм мм мм мм мм Э! Эср
12,05 10,01 16,96
11,50 8,67 24,60
1 50 0,8 10 32 246 278 12 7 0,2 2,94 2,81 0,13 4,42 12,15 12,10 11,45 9,83 10,00 8,76 19,09 17.49 23.49 20,33
9,41 4,01 57,39
10,17 5,57 45,19
2 50 0,8 10 115 246 361 12 7 0,2 3,00 2,75 0,25 8,33 7,75 10,10 10,23 4,40 5,26 5,13 54,85 47,84 49,82 51,02
10.17 5.1 50.76
10,27 6,70 34.6
3 50 0,8 10 275 246 521 12 7 0,2 3,01 2,74 0,27 8,97 10,32 10.17 10,21 6,43 5.1 6,10 37,69 50.76 40,28 42,85
12.52 7,19 42,57
12,66 6,44 49,13
4 50 0,8 10 455 246 701 12 7 0,2 3,26 2,95 0,31 9,51 12,71 12.52 12,69 6,59 7,01 6,76 48,15 43,92 46,73 46,10
Таблица 4
3-я серия опытов «Определение зависимости эффекта очистки от высоты гидроциклона
(при Оп% = const)»
Параметры гидроциклона Качественные
№ пыта Геометрические Гидравлические показатели
D^ Fex, ак, Ьц, Ьк, Нобщ, dn, Р, МПа Овх, м3/ч Осл, м3/ч Qn, м3/ч Овх, % Сисх, г/л Сосв, г/л Эффект очистки, %
мм см2 град мм мм мм мм мм Э! Эср
11,76 9,31 20.83
11.75 9,27 21,11
1 50 0,8 10 32 246 278 12 8 0,2 2,91 2,66 0,25 8,24 11,81 11.76 11,90 9,22 9,31 9,41 21,93 20.83 20,92 21,12
11,15 4,99 55,25
11.51 5.7 55.95
2 50 0,8 10 115 246 361 12 7 0,2 3,00 2,75 0,25 8,33 11,34 11.51 11,60 4,98 5.7 5,21 56.08 55.95 55.09 55,66
12,75 6,84 46,35
13,40 5,49 59,03
3 50 0,8 10 275 246 521 12 5 0,2 3,15 2,89 0,26 8,25 13,25 13,00 12,81 5,99 5,53 6,76 54,79 57,46 47,29 52,98
11.14 6,87 38,33
12,70 6,72 47,09
4 50 0,8 10 455 246 701 12 3 0,2 3,25 2,97 0,28 8,62 11.14 12,13 12,63 6,17 7,29 6,93 44,57 39,94 45,07 43,00
Определена зависимость эффекта очистки от высоты гидроциклона при постоянном оптимальном угле конусности 10° (рис. 2).
э. та 60
50
40
30
20
10
1
а° m const V
0,5 D, 2,5 D, 4,5 D, 6.5 D, 8,5 D, tili
271
371
471
571
671 Hofm, мм
Рис. 2. Зависимость эффекта очистки от высоты гидроциклона: 1 - при dn = const; 2 - при Qn, % = const
С увеличением общей высоты аппарата при постоянном диаметре пескового насадка расход через него будет увеличиваться, что обеспечит разбавление пескового продукта и может привести к снижению эффективности работы гидроциклона. Для исключения этого фактора была проведена серия опытов при одинаковом проценте сброса через песковый насадок. В общих случаях, то есть при ёп = const и Qп % = const, оптимальным будет являться отношение Ьц/Ог = 2,5, при котором эффект очистки имел максимальное значение - 51-55,7%. При увеличении общей высоты гидроциклона от 271 до 701 мм производительность возрастает на 10%.
Выводы
1. Анализ опубликованных работ показывает, что в вопросе определения конструктивных параметров напорного гидроциклона пока нет единого мнения относительно оптимальных размеров высоты цилиндрической части и угла конусности. Следовательно, конструкции из различных отраслей в области очистки сточных вод не всегда дают положительные результаты. Поэтому в каждом конкретном случае необходима проверка опытным путем, то есть путем экспериментальных исследований в лаборатории на исходной жидкости с заданными характеристиками.
2. Экспериментальные исследования показывают, что при одинаковом проценте сброса жидкости через песковой насадок оптимальным соотношением будет являться Нц/ Бг = 2,5, при котором эффект очистки для гидроциклона Бг = 50 мм имеет максимальное значение -51-55,7 при обработке сточных вод обогатительной фабрики участка «Юбилейный» ЗАО (артель старателей «Амур»). Эти данные можно использовать для сточных вод с аналогичными характеристиками.
3. Дальнейшими направлениями исследований будут проведение опытов с использованием концентрированных сточных вод от предприятий приоритетных отраслей промышленности Дальнего Востока, испытания в производственных условиях и создание теоретических основ для совершенствования конструкций и технологических схем с использованием гидроциклонов.
Заявленный вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Бусарев А.В., Селюгин А.С., Каюмов Ф.Ф. К вопросу очистки поверхностных стоков в гидроциклонных установках // Современные наукоемкие технологии. 2016. № 10-2. С. 229-232.
2. Бусарев А.В., Селюгин А.С., Шешегова И.Г., Урмитова Н.С. Гидроциклонные установки подготовки воды для заводнения нефтеносных горизонтов с целью повышения их нефтеотдачи //
Нефтегазовое дело. 2015. № 4. С. 199-215.
3. Высоцкий Л.И., Высоцкий И.С., Изюмов Ю.А., Черненко Ю.В. Особенности конструкций бико-нических гидроциклонов // Совершенствование методов гидравлических расчетов водопропускных и очистных сооружений. 2019. Т. 1, № 1(44). С. 69-74.
4. Высоцкий Л.И., Изюмов Ю.А., Высоцкий И.С., Черненко Ю.В. Совершенствование конструкции впускных и выпускных патрубков биконического гидроциклона // Вестник Евразийской науки. 2020. Т. 12, № 6. С. 10.
5. Высоцкий Л.И., Изюмов Ю.А., Черненко Ю.В., Высоцкий И.С. Экспериментальные исследования работы биконических гидроциклонов улучшенной конструкции // Вестник Евразийской науки. 2021. № 1. URL: https://esj.today/PDF/09SAVN121.pdf
6. Высоцкий Л.И., Изюмов Ю.А., Черненко Ю.В. К вопросу о конструктивном оформлении гидроциклонов для очистки стоков автомоечных станций // Совершенствование методов гидравлических расчетов водопропускных очистных сооружений. 2018. Т. 1, № 1(43). С. 4-9.
7. Минц Д.М. Теоретические основы технологии очистки воды. Москва: Стройиздат, 1964. С. 5-7.
8. Старостин А.Г., Федотова О.А., Кобелева А.Р. Очистка сточных вод от мелкодисперсных частиц на гидроциклоне // Вестник ПНИПУ. 2020. № 1. С.99-112.
9. Фигуровский Н.А. Седиментометрический анализ. Москва: Изд-во АН СССР, 1948. С.12-16.
10.Яблонский В.О. Выбор конструкции и режимов работы гидроциклона для очистки сточных вод производства ПВХ напорной флотацией // Известие ВолгГТУ. 2012. № 1(88). С. 68-70.
11. Shevtsov M.N., Vlasov V.A., Kolpakova V.P. Determination of the optimal technological parameters of a hydrocyclone for wastewater treatment of a non-ferrous metallurgy processing plant. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2021;(664):011001.
FEFU: SCHOOL of ENGINEERING BULLETIN. 2023. N 1/54
Water supply, building systems for water resources protection www.dvfu.ru/en/vestnikis
Original article
DOI https://doi.org/10.24866/2227-6858/2023-1/73-82 Shevtsov M., Voitov E., Kolpakova V.
MIKHAIL N. SHEVTSOV, Doctor of Engineering Sciences, Professor of the Institute
of Civil Engineering, Head of the Department of Engineering Systems and Technosphere Safety,
000458@pnu.edu.ru
Pacific National University
Khabarovsk, Russia
EVGENIY L. VOYTOV, Doctor of Engineering Sciences, Professor of the Department of Water Supply and Sanitation, Faculty of Construction and Ecology Novosibirsk State University of Architecture and Civil Engineering Novosibirsk, Russia
VALENTINA P. KOLPAKOVA, Doctor of Engineering Sciences, Professor, Head of the Center for the Transfer of Competences and Technologies in the Field of Water Management and Water Use, vkolpakova53@mail.ru
D. Serikbayev East Kazakhstan Technical University Ust-Kamenogorsk, Kazakhstan
Choosing the optimal height of a pressurized hydrocyclone for wastewater treatment of mining enterprises
Abstract. The article defines the goal, which is to study the height of the hydrocyclone for the effectiveness of its work. Based on the goal, the tasks of experimental research were set to select the optimal characteristics of pressure hydrocyclones for wastewater treatment of mining enterprises. A technique for determining the disperse composition of suspended matter and modeling hydrocyclones is given. The results of experiments
on the choice of the optimal diameter of the hydrocyclone, depending on its geometric and hydraulic parameters, are presented. Promising areas will be theoretical and experimental studies of hydrocyclones of various diameters with concentrated wastewater and related production tests. The article will be useful for technologists for the treatment of wastewater of coarse suspended solids and for masters and graduate students studying the issues of liquid processing and sludge dehydration in public utilities and industry. Keywords: wastewater treatment, hydrocyclone, design parameters, effect, solid particles, performance
For citation: Shevtsov M., Voitov E., Kolpakova V. Choosing the optimal height of a pressurized hydrocyclone for wastewater treatment of mining enterprises. FEFU: School of Engineering Bulletin. 2023;(1):73-82. (In Russ.)
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflict of interests.
REFERENCES
1. Busarev A.V., Selyugin A.S., Kayumov F.F. On the issue of surface water treatment in hydrocyclone installations. Modern science-intensive technologies. 2016;(10-2):229-232. (In Russ.)
2. Busarev A.V., Selyugin A.S., Sheshegova I.G., Urmitova N.S. Hydrocyclone installations for water treatment for flooding oil-bearing horizons in order to increase their oil recovery. Oil and Gas Business. 2015;(4): 199-215. (In Russ.)
3. Vysotsky L.I., Vysotsky I.S., Izyumov Yu.A., Chernenko Yu.V. Design features of biconical hydrocyclones. Improvement of methods of hydraulic calculations of culverts and treatment facilities. 2019:1(1):69-74. (In Russ.)
4. Vysotsky L.I., Izyumov Yu.A., Vysotsky I.S., Chernenko Yu.V. Improving the design of the inlet and outlet pipes of a biconical hydrocyclone. Bulletin of the Eurasian Science. 2020;12(6): 10. (In Russ.)
5. Vysotsky L.I., Izyumov Yu.A., Chernenko Yu.V., Vysotsky I.S. Experimental studies of the work of biconical hydrocyclones of improved design. Bulletin of the Eurasian Science. 2021. No 1. URL: https://esj.today/PDF/09SAVN121.pdf (In Russ.)
6. Vysotsky L.I., Izyumov Yu.A., Chernenko Yu.V. On the issue of the design of hydrocyclones for cleaning wastewater from car wash stations. Improvement of methods for hydraulic calculations of culverts. 2018;1(1):4-9. (In Russ.)
7. Mints D.M. Theoretical foundations of water treatment technology. Moscow, Stroyizdat, 1964. P. 5-7. (In Russ.)
8. Starostin A.G., Fedotova O.A., Kobeleva A.R. Purification of wastewater from fine particles in a hydrocyclone. Bulletin of PNRPU. 2020;(1):99-112. (In Russ.)
9. Figurovsky N.A. sedimentometric analysis. Moscow, Publishing House of the Academy of Sciences of the USSR, 1948, p. 12-16. (In Russ.)
10.Yablonsky V.O. The choice of design and operating modes of the hydrocyclone for wastewater treatment of PVC production by pressure flotation. News of the VolgGTU. 2012;(1):68-70. (In Russ.)
11. Shevtsov M.N., Vlasov V.A., Kolpakova V.P. Determination of the optimal technological parameters of a hydrocyclone for wastewater treatment of a non-ferrous metallurgy processing plant. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2021;(664):011001.
