Safety in TechnosphereSafety in TechnosphereБезопасность в техносфере1998-071X1778210.12737/article_598d7a13c2fa37.78420590Методы и средства обеспечения безопасностиMethods and means of safetyМетоды и средства обеспечения безопасностиDissolved Air Flotation with Spraying of LiquidНапорная флотация с распыливанием жидкостиЕськинА. А.Es'kinA. A.eskin.aa@dvfu.ruДальневосточный федеральный университетРоссияFar Eastern Federal UniversityRussian Federation624855https://naukaru.ru/en/nauka/article/17782/view
В работе рассмотрен новый способ напорной флотации с распыливанием жидкости. Очищаемая жидкость распыливается в напорном резервуаре через гидравлическую форсунку, что позволяет увеличить поверхность контакта между фазами по сравнению с традиционным способом насыщения барботированием. Предложенный способ увеличивает газосодержание жидкости, поступающей на очистку во флотационное отделение. В работе приведены результаты экспериментального исследования эффективности насыщения жидкости в напорном резервуаре с использованием центробежно-струйной и ударно-струйной форсунок. Волюметрическим методом определялось количество воздуха, выделяемого при напорной флотации, на основании которого проводился расчет скорости барботажа. Показано, что при распыливании жидкости количество растворяемого воздуха увеличивается в среднем на 33% по сравнению с напорным резервуаром барботажного типа. Скорость барботажа увеличивается с ростом давления насыщения и существенно зависит от области флотационного отделения. При давлении насыщения выше 2 бар скорость барботажа в центре флотационного отделения становится существенно выше, чем в пристенной области.
This paper presents a new method of dissolved air flotation with spraying of liquid. Liquid that needs cleaning is sprayed inside an overhead reservoir through a hydraulic nozzle allowing to enlarge the contact area between phases in comparison with traditional method of saturation by barbotage. Suggested method makes it possible to increase the gas content of the liquid processed for cleaning into a flotation section. This paper also contains the results of experimental investigation of the effectiveness of liquid saturation inside the overhead reservoir using spray-centrifugal and spray-percussive nozzles. Volumetric method was used to measure the amount of air escaping during dissolved air flotation and the results of the measurement were used to calculate the speed of barbotage. It was identified that when the method of spraying of liquid is applied, the amount of soluble air increases on average by 33% in comparison with overhead reservoir of bubbling type. The speed of barbotage increases with growth of saturation pressure and significantly depends on the area of the flotation section. If the saturation pressure exceeds 2 bars, the speed of barbotage in the center of the flotation cell becomes significantly higher than in the wall area.
1. ВведениеВ России 2017 г. объявлен годом экологии [1]. Для охраны водных ресурсов Правительство Российской Федерации разработало мероприятия [2], которые включают строительство и реконструкцию очистных сооружений различных промышленных пред-приятий, увеличение доли оборотного водопользования и др.
Указ Президента Российской Федерации от 05.01.2016 г. № 7 «О проведении в Российской Федерации Года экологии». URL: http://static.kremlin.ru/media/acts/files/0001201601080041.pdf (дата обращения 22.03.17).Ukaz Prezidenta Rossiyskoy Federatsii ot 05.01.2016g. № 7 «O provedenii v Rossiyskoy Federatsii Goda ekologii [The Decree of the President of the Russian Federation of 05/01/2016. № 7 “Conducting the Year of Ecology in the Russian Federation”]. Available at: http://static.kremlin. ru/media/acts/files/0001201601080041.pdf (accessed 22 March 17). (In Russian)План основных мероприятий по проведению в 2017 году в Российской Федерации Года экологии / Распоряжение Правительства РФ от 02.06.2016 г. № 1082-р URL: http://m.government.ru/media/files/4NA 0an282eVdSUznJSWKsNTMUPPjHO3t.pdf (дата обращения 22.03.17).Plan osnovnykh meropriyatiy po provedeniyu v 2017 godu v Rossiyskoy Federatsii Goda ekologii. Rasporyazhenie Pravitel’stva RF ot 02.06.2016 g. № 1082-r [Plan of the main activities for the Year of Ecology in the Russian Federation in 2017. Order of the Government of the Russian Federation No. 1082-r of 02.06.2016]. Available at: http://m.government.ru/media/files/4NA0an282eVdSUznJSWKsNTMUPPjHO3t.pdf (accessed 22 March 17). (In Russian)Качество поверхностных вод Российской Федерации. Информация о наиболее загрязненных водных объектах Российской Федерации (приложение к Ежегоднику за 2015 г.). URL: http://gidrohim.com/node/55.Kachestvo poverkhnostnykh vod Rossiyskoy Federatsii. Informatsiya o naibolee zagryaznennykh vodnykh ob”ektakh Rossiyskoy Federatsii (prilozhenie k Ezhegodniku za 2015 g.) [Quality of surface waters of the Russian Federation. Information on the most polluted water bodies of the Russian Federation (annex to the Yearbook for 2015)]. Available at: http://gidrohim.com/node/55. (In Russian)Тихомиров Г. И. Анализ методов и технических средств очистки льяльных вод // Транспортное дело России. 2015. № 6. С. 288-292.Tikhomirov G. I. Analiz metodov i tekhnicheskikh sredstv ochistki l’yal’nykh vod [Analysis of methods and technical means of cleaning bilge waters]. Transportnoe delo Rossii [Transport business of Russia]. 2015, I. 6, pp. 288-292. (In Russian)Золотов А. В. Обзор методов и устройств очистки нефтесодержащих стоков // Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт. 2015. № 9. С. 42-47.Zolotov A. V. Obzor metodov i ustroystv ochistki neftesoderzhashchikh stokov [Review of methods and devices for cleaning oily effluents]. Neftepererabotka i neftekhimiya. Nauchno-tekhnicheskie dostizheniya i peredovoy opyt [Oil refining and petrochemistry. Scientific and technological achievements and best practices]. 2015, I. 9, pp. 42-47. (In Russian)Стахов Е. А. Очистка нефтесодержащих сточных вод предприятий хранения и транспорта нефтепродуктов. Л.: Недра, 1983. 263 сStakhov E. A. Ochistka neftesoderzhashchikh stochnykh vod predpriyatiy khraneniya i transporta nefteproduktov [Cleaning oily waste water storage and transportation of petroleum products]. Nedra Publ., 1983. 263 p. (In Russian)Зубарева Г. И., Копытова Е. В., Гуринович А. В. Глубокая очистка сточных вод нефтехимического производства // Экология и промышленность России. 2007. № 3. С. 15-16.Zubareva G. I., Kopytova E. V., GurinovichA.V. Glubokaya ochistka stochnykh vod neftekhimicheskogo proizvodstva [Deep wastewater treatment of petrochemical production]. Ekologiya i promyshlennost’ Rossii [Ecology and industry of Russia]. 2007, I. 3, pp. 15-16. (In Russian)LI X., Liu J., Wang Y. et al. Separation of Oil from Wastewater by Column Flotation // Journal of China University of Mining and Technology. 2007. Vol. 17. Iss. 4. P. 546-551.LI X., Liu J., Wang Y. et al. Separation of Oil from Wastewater by Column Flotation // Journal of China University of Mining and Technology. 2007. Vol. 17. Iss. 4. Pp. 546-551.Андреев С. Ю., Гришин Б. М., Алексеева Т. В. и др. Новая технология безреагентной флотационной очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты // Региональная архитектура и строительство. 2011. № 1. С. 148-152.Andreev S. Yu., Grishin B. M., Alekseeva T. V. i dr. Novaya tekhnologiya bezregaentnoy f lotatsionnoy ochistki stochnykh vod, soderzhashchikh nefteprodukty [A new technology for the non-reflux flotation treatment of wastewater containing oil products]. Regional’naya arkhitektura i stroitel’stvo [Regional architecture and construction]. 2011, I. 1, pp. 148-152. (In Russian)Покровский В. Н., Аракчеев Е. П. Очистка сточных вод тепловых электростанций. М.: Химия, 1985. 256 с.Pokrovskiy V. N., Arakcheev E. P. Ochistka stochnykh vod teplovykh elektrostantsiy [Wastewater treatment of thermal power plants]. Moscow, Khimiya Publ., 1985. 256 p. (In Russian)Shannon W. T. Buisson D. H. Dissolved air flotation in hot water // Water Research. 1980. Vol. 14. Iss.7. P. 759-765.Shannon W. T. Buisson D. H. Dissolved air flotation in hot water // Water Research. 1980. Vol. 14. Iss.7. Pp. 759-765.KTM Series microbubble generator URL: www.daf-pump.com (дата обращения 22.03.17).KTM Seriesmicrobubble generator. Available at: www.dafpump. com (accessed 22 March 17).Гришин Л. Б. Совершенствование очистки нефтесодержащих производственных сточных вод: дис. … канд. техн. наук 05.23.04 / Гришин Лев Борисович. - Пенза, 2009. - 144 с.Grishin L. B. Sovershenstvovanie ochistki neftesoderzhashchikh proizvodstvennykh stochnykh vod. Kand. Diss [Perfection of cleaning oily industrial sewage. Cand. Diss]. Penza, 2009. 144 p. (In Russian)Диспергатор: пат. № 2074117 Рос. Федерация, МПК C02F1/24 / Генцлер Г. Л. .; заявитель и патентообладатель: ЗАО «Сибпроект» (RU) - № 5016611/26; заявл. 16.12.1991; опубл. 27.02.1997.Dispergator: pat. № 2074117 Ros. Federatsiya, MPK C02F1/24 / Gentsler G. L. .; zayavitel’ i patentoobladatel’: ZAO «Sibproekt» (RU) - № 5016611/26 [Dispersant: pat. No. 2074117 Ros. Federation, IPC C02F1 / 24 / Genzler GL. The applicant and the patent owner: ZAO Sibproekt (RU) - No. 5016611/26]. (In Russian)Ксенофонтов Б. С., Антонова Е. С. Исследование дисперсного состава водовоздушной смеси, генерируемой эжекционной системой аэрации, в процессе флотационной очистки сточной воды // Безопасность в техносфере. 2016. Т. 5. № 4. С. 38-44.Ksenofontov B. S., Antonova E. S. Issledovanie dispersnogo sostava vodovozdushnoy smesi, generiruemoy ezhektsionnoy sistemoy aeratsii, v protsesse flotatsionnoy ochistki stochnoy vody [Investigation of the disperse composition of the water-air mixture generated by the ejection aeration system during the flotation treatment of waste water]. Bezopasnost’ v tekhnosfere [Safety in the technosphere]. 2016, V. 5, I. 4, pp. 38-44. (In Russian)Петрунин А. А. Совершенствование технологии флотационной очистки нефтесодержащих производственных сточных вод с использованием роторнодиспергирующего устройства: дис. … канд. техн. наук 05.23.04 / Петрунин Алексей Алексеевич. - Пенза, 2016. - 161 с.Pet runin A. A. Sovershens tvovanie tekhnologii f lotats ionnoy ochi s tki nef te soderzhashchikh proizvodstvennykh stochnykh vod s ispol’zovaniem rotornodispergiruyushchego ustroystva. Kand. Diss [Improving the technology of flotation treatment of oily industrial wastewater using a rotor-dispersing device. Cand. Diss]. Penza, 2016. 161 p. (In Russian)Алексеева Т. В. Разработка технологии очистки замазученных сточных вод ТЭЦ с использованием метода безнапорной флотации: дис. … канд. техн. наук 05.23.04 / Алексеева Татьяна Викторовна. - Пенза, 2003. - 125 с.Alekseeva T. V. Razrabotka tekhnologii ochistki zamazuchennykh stochnykh vod TETs s ispol’zovaniem metoda beznapornoy flotatsii. Kand. Diss [Development of the technology for cleaning the oil-contaminated wastewater of CHPP using the method of non-pressure flotation. Cand. Diss]. Penza, 2003. 125 p. (In Russian)Устройство для очистки нефтесодержащих и сточных вод. Пат. № 155705. Рос. Федерация, МПК С02F 54 1/00 / А. А. Еськин, Г. А. Захаров, К. В. Цыганкова, Н. С. Ткач; заявитель и патентообладатель ДВФУ (RU) - № 2014150107/05. заявл. 10.12.2014. Опубликовано: 20.10.2015 Бюл.№ 9.Es’kin A. A., Zakharov G. A., Tsygankova K. V., Tkach N. S. Ustroystvo dlya ochistki neftesoderzhashchikh i stochnykh vod. Pat. № 155705. Ros. Federatsiya, MPK S02F 1/00 /; zayavitel’ i patentoobladatel’ DVFU (RU) - № 2014150107/05 [Device for cleaning oily and sewage waters. Pat. No. 155705. Ros. Federation, IPC C02F 1/00 / A. A. Yeskin, G. A. Zakharov, K. V. Tsygankova, N. S. Weaver; Applicant and patent holder of FEFU (RU) - No. 2014150107/05]. (In Russian)Устройство для очистки нефтесодержащих и сточных вод. Пат. № 2485054. Рос. Федерация, МПК C02F1/24, C02F1/40 / А. А. Еськин, К. В. Цыганкова, Г. А. Захаров, Д. С. Морозов; заявитель и патентообладатель: ДВФУ (RU) - № 2011141976/05; заявл. 17.10.2011; опубл. 20.06.2013.Es’kinA. A., TsygankovaK. V., ZakharovG. A., Morozov D. S. Us t roys tvo dlya ochi s tki neftesoderzhashchikh i stochnykh vod. Pat. № 2485054. Ros. Federatsiya, MPK C02F1/24, C02F1/40.; zayavitel’ i patentoobladatel’: DVFU (RU) - № 2011141976/05 [Device for cleaning oily and sewage waters. Pat. No. 2485054. Ros. Federation, IPC C02F1 / 24, C02F1 / 40. A. A. Yeskin, K. V. Tsygankova, G. A. Zakharov, D. S. Morozov; Applicant and patent holder: FEFU (RU) - No. 20111141976/05]. (In Russian)Перепелкин К. Е., Матвеев В. С. Газовые эмульсии. Л.: Химия, 1979. 200 с.Perepelkin K. E., Matveev V. S. Gazovye emul’sii [Gas emulsions]. Khimiya Publ., 1979. 200 p. (In Russian)Абишев А. А., Долганов В. Л., Загидуллин С. Х. и др. Современные методы определения газосодержания и поверхности контакта фаз в двухфазных газожидкостных системах // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология. 2009. Т. 9. С. 243-253.Abishev A. A., Dolganov V. L., Zagidullin S. Kh. Sovremennye metody opredeleniya gazosoderzhaniya i poverkhnosti kontakta faz v dvukhfaznykh gazozhidkostnykh sistemakh [Modern methods for determining the gas content and phase contact surface in two-phase gasliquid systems]. Vestnik Permskogo natsional’nogo issledovatel’skogo politekhnicheskogo universiteta. Khimicheskaya tekhnologiya i biotekhnologiya [Bulletin of the Perm National Research Polytechnic University. Chemical technology and biotechnology]. 2009, V. 9, pp. 243-253. (In Russian)Тараненко Г. В. Определение локального газосодержания газожидкостного слоя кондуктометрическим методом // ScienceRise. 2016. Т. 3. № 2 (20). С. 67-70.Taranenko G. V. Opredelenie lokal’nogo gazosoderzhaniya gazozhidkostnogo sloya konduktometricheskim metodom [Determination of the local gas content of the gas-liquid layer by the conductometric method]. Science Rise [Science Rise]. 2016, V. 3, I. 2 (20), pp. 67-70. (In Russian)Азаматов М. А., Азаматов А. Ш. Определение характеристик двухфазного потока пузырьковой структуры // Георесурсы. 2010. № 1 (33). С. 4-6.Azamatov M. A., Azamatov A. Sh. Opredelenie kharakteristik dvukhfaznogo potoka puzyr’kovoy struktury [Determination of characteristics of a two-phase flow of bubble structure]. Georesursy [Georesources]. 2010, I. 1 (33), pp. 4-6. (In Russian)Болтенко Д. Э. Зондовые методы определения характеристик одно-двухфазных потоков в стационарных и динамических режимах // дисс. …на канд. техн. наук: 05.11.13 / Болтенко Дмитрий Эдуардович. Казань, 2006. 194 с.Boltenko D. E. Zondovye metody opredeleniya kharakteristik odno-dvukhfaznykh potokov v statsionarnykh i dinamicheskikh rezhimakh. Kand. Diss [Probe methods for determining the characteristics of single-two-phase flows in stationary and dynamic modes. Cand. Diss]. Kazan’, 2006. 194 p. (In Russian)Сазонов Д. В., Карелин А. Н. Определение интенсивности барботирования в лабораторной флотационной установке // Молодежный научно-технический вестник. 2013. № 10. С. 17.Sazonov D. V., Karelin A. N. Opredelenie intensivnosti barbotirovaniya v laboratornoy flotatsionnoy ustanovke [Determination of the intensity of bubbling in a laboratory f lotation unit]. Molodezhnyy nauchno-tekhnicheskiy vestnik [A young scientific and technical bulletin]. 2013, I. 10, p. 17. (In Russian)BETE Nozzle Selection Wizard URL: https://services.bete. com/scripts/cgiip.exe/select/z_SelSeries.r?capplic=99.9 (дата обращения 22.03.17).BETE Nozzle Selection Wizard. Available at: https://services.bete.com/scripts/cgiip.exe/select/z_SelSeries.r?capplic=99.9 (accessed 22 March 17). (In Russian)