Введение к работе
Актуальность темы.
В настоящее время с ростом промышленности, малого и среднего бизнеса остро стоят вопросы переработки отходов как твердых, так и жидких, особенно в области очистки сточных вод. Это связано с тем, что большое количество сточной воды сбрасывается в поверхностные водные объекты недоочищенными. Согласно государственным докладам о состоянии и об охране окружающей среды за 2006-2010 гг., их доля в общем объеме сбрасываемых сточных вод достигает 40%. Актуальна высокоэффективная очистка нефтесодержащих сточных вод, получаемых от увеличения объемов добычи и переработки нефти и нефтепродуктов, от все более интенсивной эксплуатации автотранспортных средств и от прочих источников.
При этом требования к очищенной воде представляются достаточно строгими, хотя на практике в большинстве случаев не удается достигнуть нормативного качества очищенных сточных вод. В этой связи важнейшее значение имеет развитие и разработка новых способов и устройств для очистки производственных сточных вод.
Широкое распространение в очистке нефтесодержащих сточных вод получила флотационная техника. Однако ее применение не всегда оказывается эффективным. К настоящему времени было разработано много способов интенсификации флотационной очистки нефтесодержащих сточных вод. Однако не всегда использование флотационных способов приводит к получению желаемого результата.
Одним из наименее изученных в области очистки сточных вод и, по нашему мнению, перспективных методов является использование вибрационного воздействия на процесс флотации. Как показали результаты предварительных исследований, интенсификация флотационной очистки сточных вод, загрязненных нефтепродуктами и прочими гидрофобными загрязнениями, методом вибрационного воздействия представляет важную научно-практическую задачу.
Проведенные исследования базировались на трудах ведущих ученых в области теоретических и экспериментальных методов исследования процессов и аппаратов разделения неоднородных систем, в частности, Адельшина А. Б., Баранова Д. А., Белоглазова К. Ф., Бирюкова В. В., Блехмана И. И., Ганеева Р.Ф., Гонопольского А. М., Ксенофонтова Б.С., Классена В.И., Кубенко В.Д., Мещерякова Н. Ф., Рубинштейна Ю. Б., Рулева Н. Н., Систера В. Г., Яковлева С. В. и целого ряда других ученых. При этом изучался не только отечественный, но и мировой опыт в данной области, и анализировались наработки компаний Wemco, Bruel & Kjaer и др.
Цель работы:
Исследование флотационного процесса с учетом явлений диспергирования пузырьков воздуха и коалесценции флотокомплексов под влиянием вибрационного воздействия и разработка методики расчета виброфлотомашины.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
1. Исследовать многостадийный процесс виброфлотации гидрофобных загрязнений и разработать модель данного процесса.
-
Выбрать и оптимизировать режимы вибровоздействий.
-
Провести экспериментальные исследования по воздействию вибрации на флотацию.
-
Разработать методику расчета виброфлотомашины.
-
Разработать технические решения для практической реализации виброфлотационного способа очистки нефтесодержащих сточных вод.
-
Провести оценку предотвращенного экологического ущерба окружающей среде в результате использования предлагаемых технических решений.
Методы исследования: аналитическое обобщение известных научных и технических результатов, натурные исследования, обработка экспериментальных данных методами математической статистики, корреляционного и регрессивного анализа с применением ЭВМ, лабораторные и опытно-промышленные исследования.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована планированием необходимого объема экспериментов, построением математической модели эксперимента, удовлетворительной сходимостью полученных результатов экспериментальных исследований, выполненных в лабораторных и опытно-промышленных условиях, использованием современных аттестованных средств измерений показателей. При этом экспериментальные данные, полученные на модельных установках, соответствуют результатам испытания опытной установки.
Научная новизна:
-
-
впервые комплексно описан процесс многостадийной флотации для различных видов загрязнений с учетом явлений диспергирования пузырьков воздуха и коалесценции флотокомплексов, учитывающий основные факторы, действующие на флотацию и основные процессы, проходящие во время флотации;
-
впервые разработана виброфлотомашина с диспергированием в корпусе аппарата;
-
усовершенствована методика определения среднего размера флотационного пузырька воздуха;
-
разработана методика расчета виброфлотомашины с диспергированием в корпусе аппарата.
Основные положения научной новизны защищены патентом на полезную модель.
Практическое значение работы:
Результаты выполненных исследований использованы для описания многостадийного процесса вибрационной флотации с учетом явлений диспергирования пузырьков воздуха и коалесценции флотокомплексов.
Разработана методика расчета многостадийного процесса флотации с учетом диспергирования и коалесценции, позволяющими значительно сократить время протекания данного процесса и, как следствие, заметно уменьшить габариты установок.
Разработана виброфлотомашина с диспергированием в корпусе аппарата, что позволило создать новый тип высокоэффективной техники с широким диапазоном необходимой степени очистки сточных вод для различного использования. Разработанная виброфлотомашина заложена в проект локальных очистных сооружений автоцентра «Измайлово» (г. Москва).
Выданы практические рекомендации по усовершенствованию оборотной системы водопользования на предприятии Газпромнефть - Московский НПЗ исполнителю работ ООО «Водные технологии и промышленная безопасность». Положения, выносимые на защиту:
-
-
-
модель многостадийного процесса вибрационной флотации;
-
результаты исследования влияния вибрации на флотационный процесс очистки нефтесодержащих сточных вод;
-
методика расчета виброфлотомашины;
-
оригинальная виброфлотомашина, защищенная патентом РФ на полезную модель;
-
технико-экономическая оценка виброфлотационного способа очистки нефтесодержащих сточных вод и рекомендации для его практического использования.
Апробация и публикации результатов работы.
Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на общеуниверситетской научно-технической конференции «Студенческая научная весна - 2011»; «Студенческая научная весна - 2010»; Всероссийской молодежной научно-инженерной выставки «Политехника» - 2011, на международной выставке и конгрессе «Вода: экология и технология» ЭКВАТЭК-2010, а также на заседании круглого стола в рамках «Недели горняка - 2012», на конференциях в университете г. Генуи, Италия и университете Миддлсекс, Великобритания.
По теме диссертационной работы опубликовано 9 научных статей, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК - 4 работы; получен патент на полезную модель.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 148 страницах основного текста, включает 11 таблиц, 45 рисунков и состоит из введения, 7 глав, выводов, библиографического списка, состоящего из 119 наименований и 6 приложений. В приложении представлены копии документов экспериментальных исследований, подтверждающие достоверность результатов работы и ее практическую значимость.
Похожие диссертации на Виброфлотационная очистка сточных вод как способ уменьшения экологического ущерба окружающей среде
-
-
-
