Sentrifugointi ja sentrifugit
Sentrifugointi on erotusprosessi, jossa käytetään keskipakovoimaa edistämään hiukkasten nopeutettua laskeutumista kiinteä-neste-seoksessa. Sentrifugoinnin aikana astiaan muodostuu kaksi erillistä pääfaasia:
Sedimentti
Yleensä sillä ei ole yhtenäistä rakennetta.
Katso alta esimerkki sedimenttiesiintymästä:

Thesentrifugoitaikeskittääjoka on supernatanttineste.
Usein kirkasta, mutta joskus sameaa, koska siinä on erittäin hienoja kolloidisia hiukkasia, jotka eivät laskeudu helposti. Se voi kuitenkin sisältää myös useita faaseja, jos seoksen interstitiaalinen neste sisältää eri tiheydellä olevia alkuaineita, kuten esimerkiksi öljyjä.
KÄYTTÖ VEDENKÄSITTELYSSÄ

Keskipakoisvoima
Sylinterimäisessä astiassa, joka pyörii kulmanopeudella w(rad/s) tai N (rpm) ja sisältää nesterenkaan, jonka keskisäde on R (m), keskipakokiihtyvyys Fc(m/s), joille hiukkaset altistuvat, on:
Fc = w2R = 0.011 N2R
Hiukkaseen painoyksikköä kohden kohdistettu pakotus ilmaistaan seuraavasti:
Fc=0.011 N2R (rs – rL) x 1/g=G (rs – rl),
kanssa G=w2R / g = 0.11 N2R / 9.81 = 11.2 x 10-4 N2R
Missä rs: hiukkasten tiheys
rl: interstitiaalisen nesteen tiheys
Sentrifugit
Sentrifugit saavuttavat erotuksen nopealla pyörimisellä saavutettavan kiihdytetyn gravitaatiovoiman avulla. Tämä voi joko korvata normaalin painovoiman suspension sedimentaatiossa tai tarjota käyttövoiman suodatuksessa jonkinlaisen suodatinväliaineen läpi.
Yleisin sovellus on kiinteiden aineiden erottaminen erittäin väkevistä suspensioista. Tällä tavalla jätevesilietteen käsittelyyn käytettynä se mahdollistaa vedenpoiston, jolloin muodostuu enemmän tai vähemmän tasaista sedimenttiä käsiteltävän lietteen luonteesta riippuen, sekä matalapitoisuuden lietteen nopeutetun sakeutumisen.
Periaate
Erotus on periaatteessa samanlainen kuin painovoimaerotusprosessissa. Käyttövoima on suurempi, koska se johtuu nesteen pyörimisestä: sedimentaatiossa, jossa käyttövoima johtuu kiintoainehiukkasten ja nesteen välisestä tiheyserosta, erotus saavutetaan voimalla 1000- 20 000 kertaa painovoima.
Tyypit
Useimmat sentrifugit pyörivät jonkinlaisen moottorikäytön ansiosta. Sedimentaatioon käytettyjä sentrifugityyppejä ovat:
karahvi
levypinon erotin
kammio kulho
hydrosykloni
putkimainen kulho
rei'ittämätön kori
Karahvi
Dekantterisentrifugi on ainoa sedimentointisentrifugi, joka on suunniteltu alusta alkaen käsittelemään merkittävää kiintoainepitoisuutta rehususpensiossa. Samalla sillä voidaan saavuttaa melko hyvät nestemäisen konsentraatin kirkastumisasteet. Vaikka se on monimutkainen koneisto, se ilmentää yksinkertaista periaatetta. Ne koostuvat pohjimmiltaan suurella nopeudella pyörivästä vaakasuorasta lieriömäisestä kulhosta, jossa on koaksiaalisesti asetettu kierrepoistoruuvi. Ruuvi sopii täydellisesti kulhon sisäpuolelle jättäen vain välyksen kulhon ja rullan väliin. Ruuvin ja rullan välinen nopeusero tarjoaa kuljetusliikkeen kulhon seinämään kerääntyvien kiintoaineiden keräämiseksi ja poistamiseksi.
2. Kierukkapoistoruuvi (rulla)
3. Syötä
4. Jakelija
5. Rengastila
6. Vakiintunut tuote
7. Nesteen taso
8. Kuivausalue
9. Kirkastettu neste
10. Säädettävät kynnykset
Käsiteltävä tuote (3) syötetään aksiaalisesti yksikköön sopivalla jakajalla (4). Se työnnetään rengastilaan (5), jonka muodostavat kulhon sisäpinta ja käärön runko. Erotusprosessi tapahtuu periaatteessa kulhon sylinterimäisen osan sisällä. Rullauksen suhteellinen nopeus työntää laskeutuneen tuotteen (6) kulhoon. Kiinteiden aineiden kulkeutuminen kartion pituuteen mahdollistaa sedimentin kulkeutumisen pois kirkastetusta nestefaasista. Koska syöttö on jatkuvaa, yksikköön muodostuu nestepinta (7) sylinterimäisen pinnan jälkeen, joka muodostaa nesterenkaan sisäpinnan. Kun kiinteät aineet ovat poistuneet nesterenkaasta, kartion jäljellä oleva osa ejektoriin asti suorittaa lopullisen tyhjennyksen: tätä osaa kutsutaan kuivausvyöhykkeeksi (8). Selkeytetty neste (9) kerätään kulhon toiseen päähän virtaamalla säädettävän kynnyksen (10) läpi, mikä rajoittaa yksikön nesterengasta. Roottoria suojaa kansi, joka mahdollistaa kirkastetun nesteen ja sedimenttien keräämisen.
Dekantteri toimii pääasiassa sedimentoimalla prosessia, joka aiheuttaa suspendoituneiden kiintoaineiden erottumisen niiden suuremman tiheyden vuoksi kuin neste, johon ne suspendoituvat. Jos tiheysero on suuri, painovoima voi tarjota riittävän käyttövoiman, jotta erottuminen tapahtuu kohtuullisessa ajassa. Jos tiheysero on pieni tai hiukkaskoko on hyvin pieni, painovoimaerotus kestäisi liian kauan ja erotusvoimaa on lisättävä kohdistamalla keskipakovoimat moninkertaisesti pelkkään painovoimaan verrattuna.
Dekantteri toimii pääasiassa sedimentoimalla prosessia, joka aiheuttaa suspendoituneiden kiintoaineiden erottumisen niiden suuremman tiheyden vuoksi kuin neste, johon ne suspendoituvat. Jos tiheysero on suuri, painovoima voi tarjota riittävän käyttövoiman, jotta erottuminen tapahtuu kohtuullisessa ajassa. Jos tiheysero on pieni tai hiukkaskoko on hyvin pieni, painovoimaerotus kestäisi liian kauan ja erotusvoimaa on lisättävä kohdistamalla keskipakovoimat moninkertaisesti pelkkään painovoimaan verrattuna.
Dekantterin etuja ovat sen laaja käyttömahdollisuus yhdistettynä jatkuvaan toimintaan, kyky ottaa vastaan monenlaisia rehupitoisuuksia ja sen saatavuus useilla eri syöttökapasiteetilla.

Levypinon erotin
Yksinkertaisin malli on suljettu kulho, jossa on levypino, jossa mahdolliset kiinteät aineet kerääntyvät kulhon ulkoosaan, josta ne on poistettava käsin pyörimisen lopettamisen jälkeen. Kiintoaineet poistetaan kulhosta useilla menetelmillä, mukaan lukien peruskäytöllä suuttimia, jotka ovat jatkuvasti auki ja mahdollistavat paksun lietteen purkamisen. Monimutkaisemmassa rakenteessa venttiilisuuttimet avautuvat automaattisesti, kun kiintoaineen syvyys kulhossa saavuttaa tietyn arvon, ja sulkeutuvat uudelleen, kun suurin osa kiintoaineesta on poistettu. Monimutkaisimmassa mallissa kulho avautuu: sen kuori halkeaa kehän suuntaisesti lyhyeksi ajaksi, jolloin myös kulhossa oleva kiintoainesyvyys ohjaa aukkoa.
Kammiokulhosentrifugi
Kammiomaljan sentrifugi on useita putkimaisia kulhoja, jotka on järjestetty koaksiaalisesti. Siinä on pääkulho, joka sisältää sylinterimäisiä sisäosia, jotka sukelsivat kulhon tilavuuden sarjaan rengasmaisia kammioita, jotka toimivat sarjassa. Rehu tulee kulhon keskelle ja suspensio kulkee vuorotellen kunkin kammion läpi kasvavilla etäisyyksillä akselista. Kiintoaineet laskeutuvat kunkin kammion ulkoseinään ja kirkastettu neste tulee ulos ylivuotona halkaisijaltaan suurimmasta kammiosta. Tämä laite tarjoaa myös suspendoituneiden kiintoaineiden luokituksen: karkeat hiukkaset kerrostuvat sisäkammioon ja yhä hienommat hiukkaset kerrostuvat seuraaviin kammioihin. Sedimentoituneiden kiintoaineiden poistaminen edellyttää pyörimisen pysäyttämistä manuaalista puhdistusta varten.

Hydrosykloni
Yksinkertaisin laite, joka käyttää keskipakovoimaa erottamiseen, on hydrosykloni. Se ei todellakaan ole sentrifugi: keskipakoerotus saadaan aikaan lietteen liikkeellä, jonka aiheuttaa syöttömateriaalin tangentiaalinen lisääminen. Sen toimintaperiaate perustuu ajatukseen kiinteän hiukkasen terminaalista laskeutumisnopeudesta keskipakokentässä. Seuraava kuva kuvaa olosuhteita toimivassa hydrosyklonissa.
Syöttö tulee tangentiaalisesti hydrosyklonin sylinterimäiseen osaan ja seuraa kiertoreittiä nesteen nettovirtauksen kanssa sisäänpäin ulkopuolelta pyörremittariin akselilla. Suurten kiertonopeuksien synnyttämä keskipakokenttä muodostaa akselille ilmaytimen, joka yleensä ulottuu kartiomaisen osan alareunassa olevaan tappiaukkoon pyörremittarin läpi yläosassa olevaan ylivuotoon. Jotta tämä tapahtuisi, keskipakovoimakentän on oltava useita kertoja suurempi kuin gravitaatiovoima. Hiukkasilla, jotka kokevat tämän keskipakokentän, on taipumus liikkua ulospäin suhteessa kantajanesteeseen niiden suhteellisen suuremman tiheyden vuoksi. Suuremmat, raskaammat hiukkaset kulkeutuvat nopeasti sylinterimäisen osan ulkoseinille ja sitten ne pakotetaan liikkumaan alaspäin kartiomaisen seinämän sisäpuolelle. Pienet hiukkaset toisaalta vetäytyvät sisäänpäin nesteen myötä, kun se liikkuu kohti pyörremittaria. Kiinteän aineen erottuminen tapahtuu suspension kulkiessa hydrosyklonin piippua pitkin, jolloin ulkoseinään muodostuu paksuuntunutta lietettä, joka sitten poistuu hydrosyklonista jatkuvana virtana sen poistosuuttimesta.


Putkimainen kulhosentrifugi
Putkimaista kulhosentrifugia on käytetty pidempään kuin useimpia muita sentrifugimalleja. Se perustuu hyvin yksinkertaiseen geometriaan: se muodostuu putkesta, jonka pituus on useita kertoja halkaisijansa verran ja joka pyörii molemmissa päissä olevien laakereiden välissä. Prosessivirta tulee sentrifugin pohjalle ja suuret keskipakovoimat erottavat kiinteät aineet. Suurin osa kiinteistä aineista kiinnittyy kulhon seinämiin, kun taas nestefaasi poistuu sentrifugin yläosasta.
Koska tämän tyyppisestä järjestelmästä puuttuu kiinteiden aineiden torjunta, kiinteät aineet voidaan poistaa vain pysäyttämällä kone, purkamalla se ja kaapimalla tai huuhtelemalla kiintoaine pois manuaalisesti.
Putkimaisissa kulhosentrifugeissa on vedenpoistokapasiteetti, mutta rajoitettu kiintoainekapasiteetti. Vaahtoutuminen voi olla ongelma, ellei järjestelmässä ole erityisiä kuorivia tai keskipituisia pumppuja.
Imperforate korisentrifugi
Rei'itettyä korisentrifugia käytetään, kun suspension kiintoainepitoisuus on suurempi. Se koostuu yksinkertaisesta rummun muotoisesta korista tai kulhosta, joka yleensä pyörii pystyakselin ympäri. Kiintoaineet kerääntyvät ja puristuvat keskipakovoiman vaikutuksesta, mutta niistä ei poisteta vettä. Jäljelle jäänyt neste valuu pois, kun kulhon pyöriminen pysäytetään. Kiintoainekerros poistetaan käsin kaapimalla tai lapioimalla. Tyhjennys voidaan suorittaa puoliautomaattisesti ensin käyttämällä kuorintaputkea poistamaan jäännösneste ja sitten laskemalla veitsen terä kiinteään aineeseen ja leikkaamalla se siten pois kulhosta. Näin vältytään koneen sammuttamiselta.

Edut
Dekantterin tärkein edullinen ominaisuus on sen kyky poistaa erottuneet kiinteät aineet erotusvyöhykkeeltä täysin jatkuvalla pohjalla.
Verrattuna:
◆ Painovoimainen sedimentaatio: dekantteri voi saavuttaa erotuksia, jotka olisivat erittäin vaikeita selkeyttimessä tai lamellierottimessa, ja se tuottaa kuivempia kiintoaineita.
◆ Hydrosyklonit: dekantterin nestekapasiteetti on paljon suurempi, se pystyy käsittelemään paljon suurempia lietepitoisuuksia ja tuottaa paljon kuivempia kiintoaineita.
◆Putkimaiset kulhosentrifugit: dekantteri tarjoaa suuremman kapasiteetin, kyvyn käsitellä tiivistelietteitä ja jatkuvan toiminnan.
◆Perforoidut korisentrifugit: dekantteri toimii jatkuvasti, pystyy käsittelemään paljon suurempia kiintoainepitoisuuksia ja tuottaa paljon kuivempia kiintoaineita.
◆Levypinon sentrifugi: dekantteri on todella jatkuvassa käytössä, pystyy käsittelemään paljon suurempia kiintoainepitoisuuksia rehulietteessä ja tuottaa kuivempia kiintoaineita.
Sovellukset
Dekantterisentrifugia voidaan käyttää useimpiin nesteiden/kiinteiden aineiden erottamiseen. Sitä voidaan käyttää nestemäisessä suspensiossa olevien kiinteiden aineiden luokitukseen tai nesteiden kirkastukseen. Sitä voidaan käyttää myös arvokkaan kiinteän aineen talteenotossa sen suspensiosta nesteessä ja se voi pestä talteen otetun kiinteän aineen emäliuoksestaan. Dekantteri voi myös kuivattaa lietteet erittäin kuivaksi ja sitä voidaan lopulta käyttää sakeuttajana, jolloin saadaan kirkasta nestettä ja väkevämpää lietettä.













