с 01.01.1997 по настоящее время
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
В работе рассмотрен процесс флотационной очистки сточной воды с использованием эжекционной системы аэрации. Отмечен ее основной недостаток: получение крупных пузырьков диаметром около 1 мм, что не всегда позволяет получить высокую эффективность очистки. Отмечено, что наиболее эффективно процесс очистки промышленных сточных вод флотацией от тонкодисперсных загрязнений осуществляется при размерах пузырьков менее 100 мкм, а при наличии в воде большого спектра загрязнений целесообразно получать пузырьки широкого дисперсного состава. Проведенный обзор российских и зарубежных источников показал, что к основным недостаткам существующих устройств диспергирования, используемых для дробления пузырьков, генерируемых эжектором, относятся недостаточная степень диспергирования при низком газосодержании, нестабильность работы, сложность технологии. Для интенсификации процесса очистки сточных вод и устранения недостатков существующих устройств предложена комбинированная система аэрации, состоящая из эжектора и оригинального диспергирующего устройства. На лабораторной установке проведены экспериментальные исследования по определению дисперсного состава водовоздушной смеси, генерируемой предлагаемой системой аэрации. Полученные результаты подтверждают возможность получения мелкодисперсных пузырьков в диапазоне 20–300 мкм с долей пузырьков фракции менее 100 мкм до 80 % и средним диаметром 60–80 мкм. Отмечена особенность дисперсного состава пузырьков: выделение из него нескольких групп пузырьков с разными значениями среднего диаметра. Данная особенность может быть использована для интенсификации процесса очистки воды от загрязнений различной степени флотируемости. Приведены зависимости исследуемых характеристик от диаметра и высоты диспергатора. Они позволяют осуществить выбор геометрических параметров диспергатора для получения требуемого дисперсного состава водовоздушной смеси с целью управления флотационным процессом.
флотационная очистка сточных вод, эжектор, диспергатор, система аэрации, диаметр пузырька, эффективность очистки сточной воды
1. Введение
Известно, что эффективность процесса флотационной очистки воды в значительной степени зависит от способов и устройств аэрации воды [1–3]. Для этих целей применяется несколько способов и множество различных аппаратов и устройств. Аэрирование воды при помощи эжекторных устройств получило широкое распространение благодаря простоте их конструкции, высокой надежности, экономичности применения [4, 5]. Однако применение эжекционной системы аэрации при флотационной очистке сточных вод не так широко распространено в связи с недостатками, основной из которых — получение крупных пузырьков воздуха диаметром около 1 мм, в то время как оптимальный диаметр пузырька для извлечения тонкодисперсных загрязнений составляет 50–90 мкм [3]. Следует отметить, что в случае присутствия в сточной воде большого спектра загрязнений, причем каждое загрязнение наиболее эффективно удаляется пузырьком определенного диаметра, целесообразно получать пузырьки широкого дисперсного состава. Поэтому для интенсификации процесса очистки воды с использованием эжекторов предлагается использовать дополнительные устройства диспергирования.
1. Ксенофонтов Б. С. Флотационная машина для очистки сточных вод. / Б С. Ксенофонтов, Е. С. Антонова. // Патент на полезную модель № 149273 РФ, C02F1/24. Заяв. 24.02.2014; Опубл. 27.12. 2014. Бюл. № 36. 5 с.
2. Ксенофонтов Б. С. Флотационная обработка воды, отходов и почвы. - М.: Новые технологии, 2010. - 272 с.
3. Ксенофонтов Б. С., Антонова Е. С. Оптимизация флотационной очистки сточных вод // Водоочистка, - 2015.- № 3. С. 20-24.
4. Воронов Ю. В., Казаков В. Д., Толстой М. Ю. Струйная аэрация. Научное издание. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2007. - 216 с
5. Grinis L., Lubashevsky N., Ostrovski Y. Influence of the flow rate ratio in a jet pump on the size of air bubbles // International Journal of Mechanical, Aerospace, Industrial, Mechatronic and Manufacturing Engineering. - 2015. - vol. 9. - № 7. - pp. 1161-1164
6. Fernanda Yumi Ushikubo. Fundamental Studies on the State of Water with the Generation of Micro and Nanobubbles. A dissertation … of Doctor of Philosophy. Tokyo, 2010. - 112 p.
7. Akimi Serizawa, Tomohiko Inui, Toshihiko Yahiro, Zensaku Kawara. Laminarization of micro-bubble containing milky bubbly flow in a pipe. / 3rd European-Japanese Two-Phase Flow Group Meeting. (Certosa di Pontignano, Italy. 21-27 September 2003). - 2003. - 8 p. Режим доступа: http://aura-tec.com/pdf/03-milky.pdf (Дата обращения: 21.10.2016)
8. Sadatomi Michio, Kawahara Akimaro, Matsuura Hidetoshi, Shikatani Shinji. Micro-bubble generation rate and bubble dissolution rate into water by a simple multi-fluid mixer with orifice and porous tube. // Experimental Thermal and Fluid Science. - 2012. - vol 41. - pp. 23-30.
9. Koichi Terasaka, Ai Hirabayashi, Takanori Nishino, Satoko Fujioka, Daisuke Kobayashi. Development of microbubble aerator for waste water treatment using aerobic activated sludge. // Chemical engineering science. - 2011. - vol. 66. - № 14. - pp 3172-3179.
10. Chen Fu-tai, Peng Feng-xian, Wu Xiao-qing, Luan Zhaokun, Bubble performance of a novel dissolved air flotation (DAF) unit // Journal of Environmental Sciences. - 2004. Vol. 16, - № 1. - pp. 104-107.
11. Rodrigues R. T., Rubio J. New basis for measuring the size distribution of bubbles //Minerals Engineering. - 2003. - vol. 16, - № 8. - pp. 757-765.
12. Бочкарев Г. Р Установка для флотационной очистки воды / Г. Р. Бочкарев, С. А. Кондратьев // Патент РФ № 2251530, C02F1/24. Заяв. 24.02.2004; Опубл. 10.05. 2005. Бюл. № 13.
13. Гришин Л. Б. Совершенствование очистки нефтесодержащих производственных сточных вод // Дисс. … канд. техн. наук - Пенза: ГОУ ВПО “Пензенский государственный университет архитектуры и строительства”, - 2009. - 144 с.
14. Гмурман В Е. Теория вероятностей и математическая статистика: учебное пособие для вузов. - М: Высшая школа, 2003-479 с.
15. Блазнов А. Н., Денисов Ю. Н., Куничан В. А., Чащилов Д. В. Распределение пузырьков по размерам в жидкостно-газовых струйных аппаратах с удлиненной камерой смешения // Электронный журнал “Исследовано в России.” - 2002. - С. 663-670.
