где D — диаметр цилиндрической части гидроциклона;

q — удель­ный расход воды, определяемый по формуле ; для откры­тых гидроциклонов с внутренней цилиндрической перегородкой .

При проектировании открытых гидроциклонов рекомендуются следующие значения геометрических характеристик: D=2 .l0 м; высота цилиндрической части H=D; диаметр входного отверстия d=0,1D (при одном отверстии), при двух входных отверстиях d=0,0707D; угол конической части =60°.

Напорные гидроциклоны по конструкции аналогичны циклонам для очистки газов от твердых частиц. Их производи­тельность определяют по формуле

, где

k — коэф­фициент, зависящий от условий входа сточной воды в гидроциклон; для гидроциклонов с диаметром D цилиндрической части 0,125 .0,6 м и углом конической части 30° значение k=0,524;

— перепад дав­лений воды в гидроциклоне;

— плотность очищаемой сточной воды.

Фильтрование сточных вод предназначено для очистки их от тонкодисперсных твердых примесей с небольшой концентрацией. Процесс фильтрования применяется также после физико-химиче­ских и биологических методов очистки, так как некоторые из этих методов сопровождаются выделением в очищаемую жидкость ме­ханических загрязнений. Для очистки сточных вод предприятий ис­пользуют два класса фильтров: зернистые, в которых очищаемую жидкость пропускают через насадки несвязанных пористых мате­риалов, и микрофильтры, фильтроэлементы которых изготовлены из связанных пористых материалов.

В зернистых фильтрах широко используют в качестве фильтроматериалов кварцевый песок, дробленый шлак, гравий, антрацит и т.п. Зернистые фильтры изготавливают однослойными и мно­гослойными.

Схема каркасно-насыпного фильтра. Очищаемая сточная вода поступает по коллектору и через отверстия в нем равномерно распределяется по сечению фильтра. Нисходящий поток сточной воды проходит через слои гравия и песка, через перфорированное днище, установлен­ное на поддерживающем слое гравия и через трубопровод от­водится из фильтра. Регенерацию фильтра осуществляют продувкой сжатого воздуха, подаваемого в фильтр по трубопроводу, с последующей обратной промывкой водой через вентиль. Скорость фильтрования в данном фильтре составляет 0,0014 .0,002 м/с для сточной воды, поступающей в фильтр из циклона или отстой­ника; для сточной воды, поступающей в фильтр после биологиче­ской очистки, — не более 0,0028 м/с.

Схема зернистого фильтра для очистки больших расходов сточных вод от твердых примесей. Сточная вода по трубопроводу поступает в корпус фильтра и проходит через фильтровальную загрузку из частиц мраморной крошки, шунгизита и т.п. расположенную между пористыми перегородка­ми. Очищенная от твердых частиц сточная вода скапливает­ ся в объеме, ограниченном пористой перегородкой, и выводится из фильтра через трубопровод. По мере осаждения твердых частиц в фильтровальном материале перепад давления на фильтре увеличивается и при достижении предельного значения перекрыва­ется входной трубопровод и по трубопроводу подается сжатый воздух, вытесняя из фильтровального слоя воду и твердые частицы в желоб, которые через трубопроводы и выводятся из фильтра. Достоинством конструкции фильтра являются развитая поверхность фильтрования, простота и высокая эффективность.

Для очистки сточных вод кузнечно-прессовых и прокатных цехов от ферромагнитных примесей применяют электромагнитные фильт­ры, в которых используют пондермоторные силы взаимодействия между намагниченной фильтровальной загрузкой и ферромагнитными примесями сточной воды. Исходная сточная вода через трубопровод поступает в корпус из немагнитного материала, проходит через ограничительную решетку, фильтровальную загрузку из ферромагнитных частиц с толщиной слоя 0,15 .0,2 м; опорную решетку и выводится из фильтра по трубопроводу. На­магничивание фильтровальной загрузки осуществляют магнитным полем, создаваемым катушкой индуктивности с ферромагнитным сердечником. Эффективность очистки сточных вод от ферромагнит­ ных и немагнитных примесей составляет соответственно 95 .98 и 40 .60%. Регенерацию фильтра осуществляют при выключенном электромагнитном поле неочищенной сточной водой в направлении фильтрования или в обратном направлении чистой водой.

Очистка сточных вод от маслопродуктов в зависимости от их состава и концентрации осуществляется на предприятиях отстаиванием, обработкой в гидроциклонах, флотаци­ей и фильтрованием.

Отстаивание основано на закономерностях всплывания маслопродуктов в воде по тем же законам, что и осаждение твердых час­тиц. Процесс отстаивания осуществляется в отстойниках и маслоловушках. При проектировании очистных сооружений предусматри­вают использование отстойников как для осаждения твердых частиц, так и для всплывания маслопродуктов. При этом расчет длины отстойника проводят по скорости осаждения твердых частиц и по скорости всплывания маслопродуктов и принимают макси­мальное из двух значений.

Конструкция маслоловушек аналогична конструкции горизонтального отстойника. При среднем времени пребывания сточной воды в маслоловушке, равном двум часам, скорость ее движения составляет 0,003 .0,008 м/с. В результате отстаивания маслопродукты, содержащиеся в воде, всплывают на поверхность, откуда удаля­ются маслосборным устройством. Для расчета маслоловушек необ­ходимо знать скорость всплывания маслопродуктов, которую оп­ределяют по формуле , и расход сточной воды. Тогда расчет сводится к определению геометрических размеров ловушки и вре­мени отстаивания сточной воды.

Для очистки концентрированных маслосодержащих сточных вод предприятий, например стоков охлажда­ющих жидкостей металлорежущих станков, широко применяют обработку сточных вод специальными реагентами, способствующи­ми коагуляции примесей в эмульсиях. В качестве реагентов исполь­зуют Na2C03, H2SO4, NaCl, Al2(S04)3, смесь NaCl и Al2(S04)3 и др.

Отделение маслопродуктов в поле действия центробежных сил осуществляют в напорных гидроциклонах. При этом целесообраз­нее использовать напорный гидроциклон для одновременного выде­ления и твердых частиц и маслопродуктов, что необходимо учиты­вать в конструкции гидроциклона.

Схема напорного гидроциклона, предназначенного для очистки сточной воды от металлической окалины и масла. Исходная сточная вода через установленный тангенциально по отношению к корпусу гидроциклона входной трубопровод поступает в гидроциклон. Вслед­ствие закручивания потока сточной воды твердые частицы отбрасываются к стенкам гидроциклона и стекают в шламосборник, откуда периодически удаляются. Сточная вода с содержащимися в ней маслопродуктами движется вверх, при этом вследствие мень­шей плотности маслопродуктов они концентрируются в ядре закрученного потока, который поступает в приемную камеру, и через трубопровод выво­дятся из гидроциклона для последую­щей утилизации. Сточная вода, очи­щенная от твердых частиц и маслопродуктов, скапливается в камере, откуда через трубопровод отводится для дальнейшей очистки. Регулируемое гидравлическое сопротивление пред­назначено для выпуска воздуха, кон­центрирующегося в ядре закрученно­го потока очищаемой сточной воды. Указанные гидроциклоны используют для очистки сточных вод сортопрокат­ного цеха с концентрацией твердых частиц и маслопродуктов соответст­венно 0,13 .0,16 и 0,01 .0,015 кг/мЗ и эффективностью их очистки около 0,70 и 0,50. При расходе очищаемой сточной воды 5 м3/час перепад давлений в гидроциклоне составляет 0,1 МПа.