Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор теории и практики флотационных методов очистки сточных вод . 8
ГЛАВА 2. Теоретические исследования процесса аэрации в камере флотации с учетом вибрационных воздействий 39
2.1. Движение многофазной среды в канале аэратора 39
2.2. Определение расхода газовой фазы пневмогидравлического аэратора 50
2.3. Оценка возможной степени расхода пузырькового течения в канале аэратора59
2.4. Определение траектории пузырькового факела, выходящего из канала аэратора в камеру флотации 62
2.5. Влияние вибрации на повышение эффективности элементарного акта флотации 69
2.6. Исследования динамического поведения роя пузырей в колеблющейся жидкости 75
2.7. Выводы 78
ГЛАВА 3. Разработка и испытание экспериментальной установки флотации в лабораторных условиях 79
3.1. Определение механизма вибрационного воздействия на процесс образования газовой системы в камере флотации 80
3.2. Выбор устройств аэрации и вибрации, их взаимного месторасположения 88
3.3. Определение режимов наиболее эффективной очистки сточных вод от нефтепродуктов 93
3.4. Выводы 101
ГЛАВА 4. Разработка и испытание технологической схемы и определение величины экологического ущерба 103
4.1. Промышленные испытания технологии очистки с применением виброакустического эффекта 103
4.2. Определение величины предотвращенного экологического ущерба от загрязнения нефтепродуктами водоема 112
4.3. Расчет экономического эффекта 113
5. Заключение 117
Библиографический список литературы 118
Приложения 129
- Определение траектории пузырькового факела, выходящего из канала аэратора в камеру флотации
- Исследования динамического поведения роя пузырей в колеблющейся жидкости
- Определение режимов наиболее эффективной очистки сточных вод от нефтепродуктов
- Промышленные испытания технологии очистки с применением виброакустического эффекта
Введение к работе
Борьба с загрязнением воды, использование и воспроизводство водных ресурсов, включая эффективные методы очистки и извлечения из них ценных компонентов, являются одной из ключевых проблем, стоящих перед высокоразвитыми странами. Ежедневно из природных водоемов на промышленные нужды забирается десятки миллионов кубометров воды, которая в процессе потребления загрязняется различными примесями и становится непригодной для хозяйственно-питьевых и промышленных нужд.
Большое значение приобретает очистка промышленных сточных вод от нефти и нефтепродуктов, которые по данным ЮНЕСКО, относятся к числу десяти наиболее опасных загрязнителей окружающей среды. Попадая в водоемы, они ухудшают их органолептические и токсикологические характеристики, наносят огромный вред всему народному хозяйству.
Для удаления нефтепродуктов из сточных вод наиболее перспективными среди других способов является флотация. Немаловажное значение имеет исследование закономерностей флотационного процесса, то есть, совокупности физико-химических эффектов и явлений, возникающих в процессе стесненного движения газовых пузырьков и нерастворимых примесей в жидкой среде, а также разработка новых способов интенсификации флотационного процесса.
На большинстве предприятий для удаления нефти используются нефтеловушки и другие сооружения, работающие на принципе обычного отстаивания. После очистки на этих сооружениях в сточной воде остается 50-К250 мг/л нефти.
В настоящее время органами санитарной инспекции и рыбоохраны установлены гораздо более жесткие требования к качеству очистки от нефти сбрасываемых в водоемы стоков. Согласно санитарным нормам, предельное содержание нефтепродуктов в воде рыбохозяйственных водоемов должно составлять не более 0,05 мг/л. Поэтому после отстаивания сточные воды необходимо подвергать дополнительно более глубокой очистке. В последние
годы в отечественной и зарубежной практике для этой цели все большее распространение получает метод флотационной очистки сточных вод, являющийся весьма эффективным средством извлечения из воды нефти, жиров и других веществ. Достоинствами флотационных методов является простота, высокая производительность, экономичность, легкость автоматизации и контроля. Очистные сооружения, работающие по методу флотации, удобны в строительстве и эксплуатации и не требуют применения специального оборудования.
Сегодня существенно вырос интерес к практическому использованию этого метода. Исследована и доказана возможность очистки флотацией сточных вод целого ряда промышленных предприятий, таких как заводы искусственного волокна, кожевенные, механические, мясокомбинаты, нефтеперерабатывающие предприятия [HI5].
Анализ результатов этих исследований, проведенных в нашей стране и за рубежом, показал, что до настоящего времени закономерности очистки сточных вод от нефтепродуктов с помощью флотации исследованы недостаточно. Практика проектирования промышленных очистных сооружений не располагает достаточно отработанными и удобными методами точного расчета специальных устройств для подачи и распределения сжатого воздуха во флотаторе.
Кроме того, закономерности флотационного процесса представляют собой и значительный научный интерес, поскольку относятся к недостаточно изученной области механики жидкости и газа.
Исследования по изучению физико-химических и гидродинамических условий работы флотационных установок проводятся в Московском научно-исследовательском институте коммунального водоснабжения и очистки воды, Уральском лесотехническом институте, научно-исследовательских отделениях предприятий г. Н.Новгорода, ВНИИ ВОДГЕО, МЕИ, МГСУ им. Куйбышева и т.д. Несмотря на это, до настоящего времени практически не решены полностью важнейшие вопросы, связанные с условиями образования
пузырей воздуха, процессами вихревого движения, а недостаток экспериментальных сведений не позволяет создать обоснованную теорию нестационарного совместного движения пузырьков воздуха, примесей и жидкости с точки зрения классической гидродинамики.
На практике это приводит к тому, что часто не удается снизить содержание нефтепродуктов в воде до предельно допустимых концентраций (ПДК) [8].
Поэтому целью настоящей диссертационной работы являлась разработка способа интенсификации флотационной очистки сточных вод обогатительного производства от нефтепродуктов путем применения более эффективных методов аэрации с учетом наложения виброакустического воздействия.
Поставленная цель включала в себя решение следующих задач:
теоретическое и экспериментальное исследование гидродинамики многофазных сред в процессе флотации;
разработка лабораторной и полупромышленной установки флотационной очистки сточных вод от нефтепродуктов;
исследование влияния виброакустического воздействия на эффективность флотационного выделения нефтепродуктов;
изучение способов применения пневмогидравлических устройств для флотационной очистки;
разработка технологической схемы флотационной очистки стоков обогатительного производства от нефтепродуктов.
Для решения перечисленных задач использовались методы лабораторного и промышленного конструирования испытательного оборудования, известные методы математического моделирования исследуемого процесса, физико-химические методы современного лабораторного анализа качественных и количественных показателей сточных вод.
Научная новизна работы заключается в следующем:
впервые обоснована возможность применения пневмогидравлических аэраторов для флотационной очистки стоков от нефтепродуктов;
впервые использовано виброакустическое устройство для интенсификации флотационного процесса очистки нефтесодержащих сточных вод;
определены отдельные механизмы виброакустического воздействия на процесс очистки, заключающиеся в притяжении эмульгированных частиц нефтепродуктов пузырьками воздуха при эффекте резонанса;
выявлены гидродинамические эффекты нестационарного движения газожидкостных потоков в камере флотации, заключающиеся в создании скачков уплотнений давления двухфазных потоков;
теоретически описаны отдельные вопросы динамики газожидкостных потоков в процессе флотации.
Практическая ценность работы:
предложено устройство для аэрации жидкости пневмогидравлического типа в комплекте с виброакустическим оборудованием;
разработан новый аэратор, генерирующий пузырьки воздуха одинакового размера;
предложена технологическая схема очистки сточных вод с применением виброакустической установки.
Положения, выносимые на защиту:
Эффект взаимодействия системы газ: жидкость в акустическом поле при очистке сточных вод от нефтепродуктов методом флотации.
Математические модели для описания: газожидкостного потока в канале аэратора, позволяющая определить максимальное соотношение расходов газ: жидкость; динамики газожидкостной струи, выходящей
из канала аэратора в камеру флотации; эффективности элементарного акта флотации в условиях вибрационного воздействия.
Полупромышленная установка очистки сточных вод обогатительного производства от нефтепродуктов.
Новое аэрационное устройство - пневмогидравлическии аэратор.
Определение траектории пузырькового факела, выходящего из канала аэратора в камеру флотации
К основным недостаткам этих методов относятся: высокие капитальные и эксплуатационные затраты, вызванные значительной стоимостью изготовления и эксплуатации электродных систем и систем электропитания; возникновение отложений на поверхности электродов, поскольку изменяется рН в приэлектродных слоях в результате электрохимических реакций [23]. Для борьбы с отложениями на электродах периодически изменяют полярность, т.е. осуществляют переполюсовку, которая требует изготовления катодов из тех же материалов, что и аноды, а это увеличивает стоимость электродной системы. Кроме того, при использовании электрохимических методов образуются взрывоопасные смеси газов, поскольку процессы очистки сопровождаются выделением водорода и кислорода. Последнее обстоятельство требует устройства специальных вентиляционных систем, что также удорожает строительство и усложняет эксплуатацию. Перечисленные недостатки часто являются причиной отказа от этих методов. Однако в ряде случаев электрохимические методы успешно конкурируют с реагентными.
Электрокоагуляцию применяют для удаления из сточных вод тонкодиспергированных примесей, например масел и нефтепродуктов, органических взвесей и т.д. Для удаления из воды истинно растворённых веществ этот метод не используют. Рекомендуется применять этот метод для очистки сточных вод, имеющих нейтральную или слабощелочную реакцию среды (рН 5- 9) [24]. Поскольку для осуществления электрокоагуляции требуются значительные затраты электроэнергии и листовой металл, ее можно рекомендовать для локальных схем очистки небольших количеств сточных вод (3(Н50 м /ч). При очистке электрокоагуляцией сточные воды сначала пропускают через электролизер, а затем направляют в аппараты для выделения продуктов реакций.
В настоящее время ведутся широкие исследования методов электрокоагуляции и электрофлотации сточных вод, однако общих зависимостей, позволяющих рассчитывать эти методы и конструкции для очистки любых сточных вод, пока нет. Поэтому в каждом конкретном случае требуется проведение исследований на лабораторных, полупромышленных и опытно-промышленных установках.
Одним из направлений совершенствования флотационных машин стало создание машин большой единичной производительности за счет многократного увеличения вместимости камер на основе применения принципов геометрического и гидродинамического моделирования. В результате вместимость камер флотационных машин увеличилась с 6,3 до 80 м3 [13].
Повышение эффективности работы флотационных машин для очистки сточных и оборотных вод, в которых флотация чаще всего осуществляется пузырьками газов, выделяющимися при падении давления над раствором, достигается использованием газов, более растворимых, чем воздух. Замена воздуха при напорной флотации углекислым газом или смесью углекислого газа с метаном или другими более растворимыми газами повышает скорость флотации и в значительной степени сокращает капитальные и эксплуатационные затраты на флотационную очистку загрязненных вод [13].
Исследование различных способов аэрирования водных систем и их применение позволяют выявить дальнейшие пути совершенствования флотационной техники. Например, при глубинном аэрировании поверхностными струями с обеспечением условий минерализации пузырьков в периодически взвешиваемом или кипящем слое повышается скорость флотации в несколько раз и приближается к теоретически возможному [13]. Получение другого газа, заменяющего воздух, эффективно, но дорогостояще.
Во флотационных машинах с циклонными и эжекторными аэраторами дисперсность воздушных пузырьков более высокая в сравнении с машинами механического, пневмомеханического или пневматического типов. В этих конструкциях при определенных условиях возможно получение более мелких пузырьков, чем в машинах с механическим перемешиванием. Исследования по подбору оптимального режима аэрации и диспергации в машинах различных конструкций при их применении для разнообразных случаев флотации проведены в недостаточном объеме. Полученные данные не позволяют сделать обобщающих выводов.
Поиск более интенсивных методов и устройств диспергации привел к появлению новых способов физико-химического воздействия на газожидкостную систему.
В последние годы предложены новые высокоэффективные устройства для распыления жидкости в газе, использующие, например, автоколебания эластичного флажка, закрепленного на сопле форсунки [25]; появилась также новая конструкция форсунки с газонаполненным упругим элементом, в которой реализуются колебания системы «жидкость-упругий элемент» [26]. Однако для использования в процессах озонирования такие устройства малопригодны вследствие дороговизны озона, а также большого удельного расхода газовой фазы.
Обычно под кавитацией подразумевают разрыв жидкости при создании в ней отрицательных давлений. При определенном растягивающем напряжении жидкость должна разрываться, образуя полости, в которые быстро проникают пары жидкости и растворенные в ней газы. При этом в жидкости всегда присутствуют «микрозародыши» кавитации, обусловленные наличием тепловых флуктуации, различных неоднородностей, нарушающих сплошность среды. Даже в специально обработанной (бидистиллированной) воде под действием космических лучей возникают микронеоднородности, являющиеся источниками образования кавитационных пузырьков [27].
Исследования динамического поведения роя пузырей в колеблющейся жидкости
Проведенные теоретические исследования позволили показать качественную картину течения двухфазной среды в канале пневмогидравлического аэратора и выявить ряд проблем, от решения которых зависит дальнейшее совершенствование конструкций аэраторов. Качественная оценка отдельных режимов течения газожидкостного потока в канале аэратора дала возможность построить математическую модель расхода газовой фазы пневмогидравлического аэратора. Решение выбранных уравнений дало результаты соотношения газ: жидкость, близкие по своим значениям к результатам, полученным в заводских условиях, что говорит о соответствии выбранной математической модели.
Теоретические результаты, полученные в процессе исследования движения газожидкостной струи (факела), выходящей из аэратора дают основание рассчитать габариты флотокамеры и выбрать месторасположение установки аэраторов в камере флотации.
Исследование влияния вибрации на процесс флотации показало теоретическую зависимость эффективности элементарного акта флотации от параметров вибрационного воздействия, что позволило в условиях эксперимента подбирать уже известные значения амплитуды и частоты вибрации.
Изучение динамики поведения газовой фазы во флотокамере в условиях вибрационного воздействия дало возможность найти параметры вибрации, при которых рой газовой фазы, ведет себя наиболее устойчиво, что позволяет рассчитывать на получение более интенсивных режимов флотации при одних и тех же расходах газа и жидкости через канал аэратора.
В целях проведения лабораторных исследований было разработано несколько конструкций лабораторных флотационных установок. Обработка конструкции велась в несколько этапов: 1) исследование газовой фазы в различных режимах насыщения камеры флотации; 2) изучение влияния вибрации на поведение газовой фазы в камере флотации; 3) применение вибраторов разного типа; 4) выбор конструкций камеры флотации. Экспериментальные исследования показали преимущества аэраторов пневмогидравлического типа, которые позволяли регулировать размер газовой фазы, максимально увеличивать объем газосодержания в камере флотации и легко менять месторасположение одного или нескольких аэраторов. Аэраторы изготавливались из оргстекла или металла, что давало возможность учитывать агрессивность среды в камере флотации. При этом расход жидкости через аэратор определялся давлением в подающем трубопроводе и диаметром сопла. Наиболее сложным этапом оказались выбор вибрационных устройств и определение механизмов вибрационного воздействия на состояние газожидкостной системы в процессе флотации.
Создание колебаний в жидкости путем вибрационного воздействия или так называемого акустического поля известно давно [99-405]. В этих работах обнаружен ряд специфических эффектов резонансного характера. Анализ этих эффектов условно разбит на три группы: низкочастотная (пульсационная), среднечастотная (акустическая) и высокочастотная (ультразвуковая). Большая часть перечисленных работ посвящена исследованию разделения твердой фазы в жидкости по весовому составу, виброперемешиванию, вибротранспортированию и т.д. Меньшая часть исследований посвящена радиальным колебаниям одиночных пузырей и их скоплений в колеблющейся жидкости. Причем, колебания пузырьков были исследованы в основном в ультразвуковом диапазоне частот. И лишь отдельный ряд работ в низкочастотном и акустическом диапазоне позволил обнаружить совершенно новые резонансные эффекты колеблющихся газовых пузырьков в жидкости [90, 99, 100, 104]. Однако, практически неизвестно пока поведение группы пузырей с учетом работы аэраторов при воздействии вибрации. Поэтому наибольший интерес при проведении экспериментальных исследований представлял процесс группирования пузырей, зоны их образования и влияние работы аэраторов на устойчивость гидродинамического режима в камере флотации, а также на эффективность насыщения жидкости газовой фазой и возможность ее удержания в жидкости.
Экспериментальные исследования показали, что в различных режимах вибрационного воздействия газожидкостная система обладает разными свойствами и в ней наблюдаются конкретные специфические эффекты.
К первой группе эффектов можно отнести возникновение газожидкостного облака при резонансных колебаниях свободной поверхности жидкости (рис. 25 и рис. 26). Возникновение газожидкостного облака обусловлено двумя основными параметрами. Первым - это разрушение поверхности под воздействием вертикальных колебаний столба жидкости и вторым - это возникновение резких перепадов (стратификации) давления по высоте столба жидкости. Механизм этих эффектов следующий. жидкости в камере жидкости в камере, В - вибратор
Если столб жидкости подвергать вертикальным вдоль его оси колебаниям, то на свободной поверхности столба будут возбуждаться стоячие волны с достаточно рельефным профилем. При повышении амплитуды вынуждающих колебаний гребни стоячих волн становятся неустойчивыми и начинают разрушаться, что приводит к образованию капель, которые, падая в жидкость, образуют капельно-струйное течение, усиливающееся за счет турбулентных потоков жидкости у стенок вертикально колеблющегося сосуда. Это приводит к образованию пузырькового шлейфа, двигающегося от поверхности вглубь столба жидкости до некоторой отметки Z, при этом шлейф расширяется, образуя облако. Во втором случае, при горизонтальном возбуждении колебаний в столбе жидкости, происходит стратификация давления по высоте столба сосуда. То есть с изменением высоты наблюдаются перепады давления за счет растягивающих и сжимающих усилий горизонтально колеблющейся жидкости. Это приводит также к возникновению волновых колебаний поверхности столба, но менее упорядоченным, чем в первом случае. Могут возникать также пристеночные турбулентные потоки жидкости, приводящие к общей неустойчивости жидкой системы, усиливающейся в месте расположения источника возмущения (вибратора). На определенных частотах вибрации растягивающие усилия приводят к разрывам жидкости и образованию локальных скоплений пузырей, которые наполняют слегка вытянутое от поверхности вниз облако. Таким образом, выявлены основные механизмы образования газожидкостной системы внутри вибрирующего столба жидкости.
Определение режимов наиболее эффективной очистки сточных вод от нефтепродуктов
Колебания роя пузырей или отдельного пузырька способствуют повышению степени извлечения загрязнений, что достигается путем получения гидродинамического резонанса, при котором пузырек притягивает к себе частицы загрязнений, образуя флотокомплекс, выносящий эти загрязнения в пенный слой.
Основная сложность остается в одном - для эффективной работы резонансного эффекта требуется одна частота и, соответственно, одинаковые или, хотя бы, близкие диаметры пузырьков воздуха. Получить примерно одинаковый размер генерируемых пузырей обычными способами достаточно сложно: обычно выходит полигамный спектр диаметров, или генерируются практически одиночные пузырьки, то есть очень маленькая производительность. Это относится ко всем известным способам: продавливание в полиэтиленовых трубах, пористых пластинах, генерация импеллерами и мешалками, электролиз и т.д.
В данном исследовании использовался разработанный нами в соавторстве [106] пневмогидравлический аэратор, который генерирует пузырьки воздуха за счет создания определенных гидродинамических условий в сопле аэратора. Используя эффекты «скачка уплотнения» в сопле аэратора, возможно, получить до 80% пузырьков требуемого диаметра.
Эксперименты производились на разработанной нами опытно-промышленной установке (рис. 38), которая состояла из флотационной камеры (1) объемом 52 л, к которой был присоединён акустический модуль (2) с вибратором (3) и пневмогидравлическими аэраторами (4). Вода с воздухом поступали к аэраторам (4) от гидропневматической установки (5). Бункер питания (6) имел возможность подачи исходной загрязненной воды, как в акустический модуль (2) посредством трубопровода (18), так и непосредственно во флотационную камеру через трубопровод (15). Вибратор (3) (планетарного типа) приводился в действие электродвигателем (7). Контроль параметров акустических колебаний производился прибором ИШВ-003 (8). Измерение расхода воды, поступающей в аэраторы, производилось типовым расходомером (9), а измерение расхода воздуха, поступающего в аэраторы, - ротаметром (10). Принцип действия гидропневматической установки (5) достаточно простой. Воздух поступал в верхнюю часть установки, а нижняя часть уже была заполнена водой. Таких установок было две. Пока работала одна, другая заполнялась водой.
Для предупреждения увеличения давления в верхней части установки находится клапан (13), который «срабатывает» при давлении 0,75 МПа. Для измерения колебаний на камере (1) и на акустическом модуле (2) устанавливались пьезометрические датчики (14). Удаление пенного продукта осуществлялось переливом в верхний карман камеры и по трубопроводу (16) удалялось на утилизацию. Очищенная вода через трубопровод (17) удалялась на последующую доочистку. Частота вращения двигателя регулировалась ЛАТРом (19). Для определения основной резонансной частоты внешних воздействий было проведено несколько серий опытов. 1 Первоначально, для получения фоновых результатов, определялось время флотации нефтепродуктов при обычных условиях: вибрационные воздействия отсутствовали, давление атмосферное над аппаратом, давление в аэраторах: воды и воздуха 0,5ч-0,7 МПа, подача сточной воды осуществлялась как непосредственно в камеру флотации, так и в акустический модуль, который представлял собой отдельную приставку к камере, с вмонтированным вибратором планетарного типа, вместе с аэраторами. График зависимости концентрации нефтепродуктов в воде от времени аэрации приведен на рисунке 39. Затем исследовали флотацию нефтепродуктов при наличии вибрационных (акустических) воздействий и без них (рис. 40). Результаты экспериментов показали, что при наличии акустических колебаний процесс очистки значительно интенсифицируется. Начальная концентрация нефтепродуктов составляла 190 мг/л - это соответствует средней концентрации загрязнений данного вида производства, но превышает в 1,3 раза концентрацию при базовом опыте (Рис.39). Следует учитывать, что помимо эмульгированных нефтепродуктов в воде содержалось значительное количество взвешенных (шламистых) веществ. Очевидно, что эмульгированные нефтепродукты адсорбировались на поверхности шламистых частиц. В связи с этим проводили эксперименты по извлечению (флотированию) взвешенных веществ без вибрационных воздействий (рис. 41). Подачу питания осуществляли как в сам аппарат, так и в акустический модуль. Результаты исследований по флотации взвешенных частиц с подключением вибрации представлены на рисунке 42. Подача питания осуществлялась только в камеру, без акустического модуля. Следует иметь ввиду, что данный способ подачи сточной воды был выбран из предшествующего опыта, так как подача воды в акустический модуль не позволяла нормально выйти флотокомплексу, а акустические колебания вполне достаточные, чтобы на уровне акустического модуля в аппарате иметь определенную область, подверженную акустическим воздействиям. Концентрация взвешенных веществ была в несколько раз меньше, чем концентрация нефтепродуктов. Время флотации при этом сократилось практически на целую минуту (Рис.42). При использовании сточных вод без шламистых частиц, подача сточной воды в акустический модуль дает больший эффект, чем в сам аппарат. Таким образом, проведенные эксперименты показали, что концентрация нефтепродуктов может достигать порядка 400 мг/л, а время флотации все равно не превышает трех минут. Данные результаты приведены на рисунке 43.
Определение оптимального диаметра пузырьков эффективного осуществления процесса флотации показало, что оптимальный диаметр пузырька находится в пределах 1 мм (рис.44). Пузырьки заданного диаметра генерировались аэратором пневмогидравлического типа [106].
Промышленные испытания технологии очистки с применением виброакустического эффекта
Известна методика снятия адсорбционного слоя с поверхности природных алмазов, разработанная еще в конце 40-х годов В.А.Глембоцким [107]. Для обогащения алмазов на Урале, найденными россыпными на реке Колва, поверхность у которых не была гидрофобной. Для снятия адсорбционного слоя, который возник на алмазе в процессе нахождения его в земле, В.А.Глембоцким было предложено обрабатывать поверхность алмазов в растворе сильнодействующей концентрированной соляной кислоты при температуре 70-90 С.
В нашем случае поверхность алмазов подвергалась обработке флотским мазутом, и процесс обогащения происходил методом пленочной флотации. Руда класса -0,2 +0,14 мм подвергалась грохочению. Затем производили операцию по обдирке пленки с поверхности частиц руды и одновременно обрабатывали флотским мазутом Ф-5 с расходом 1 кг/т. Полученный концентрат обрабатывали прокаливанием и выделяли алмазы в перечистных операциях. Слив сгущения, содержащий нефтепродукты, подавался на очистку предложенным в данной работе аппаратом. Данная технология предусматривала флотацию нефтепродуктов (то есть очистку сточной воды) в две стадии. Первая стадия включала флотацию нефтепродуктов, которые не были эмульгированы. Использовалась мелкопузырчатая аэрация мелкопузырчатая, которая генерировалась пневмогидравлическими аэраторами. Необходимость в данном случае мелких пузырьков (диаметром порядка 1 мм) обусловлена тем фактором, что мелкие пузырьки примерно одинакового размера намного меньше коалесцируют, чем пузырьки разных диаметров. Отсутствие же колесценции приводит к спокойному всплытию флотокомплексов и отсутствию барботажного режима. На второй стадии флотация производилась с применением акустических колебаний звукового диапазона частот (оптимальной считалась частота - 330 Гц). Для интенсификации процесса флотации генерировались пузырьки примерно одинакового диаметра. При применении акустических колебаний в жидкости известен эффект избирательного распределения вещества на упругой сферической оболочке [108]. Данный эффект можно применить и к флотации нефтепродуктов. Применение пневмогидравлических аэраторов было вызвано необходимостью генерации пузырьков одинакового размера. Для этого известная конструкция аэратора была модернизирована и разработан принципиально новый аэратор [106], схема которого показана на рис. 48.
Поскольку подача питания на флотацию и, соответственно, расход сточной воды, не был отрегулирован, необходимо было усреднить поток сточной воды. Для этого предусматривался усреднитель потока, который представлял собой емкость, в которой накапливалась сточная вода и подавалась на очистку с расходом 40 м /час.
Очищенная на первой стадии в первом аппарате флотационным способом вода подавалась на дополнительную глубокую очистку с применением акустических колебаний. Аппарат представлял собой емкость для флотации, к которой присоединен акустический модуль. В модуль были вставлены аэраторы и вибратор планетарного типа, применяемый в строительстве.
Утилизацию нефтепродуктов можно осуществлять путем сжигания в котельных, использующих мазут в качестве топлива. При этом сфлотированные нефтепродукты добавляют в существующее топливо в соотношении до 10%, что не приводит к значительному снижению КПД топливного (котельного) оборудования [10]. Технологическая схема очистки сточных вод от эмульгированных нефтепродуктов представлена на рис. 49.
Данная схема была предложена автором, исходя из возможностей предприятия. Так, например, цеолитные фильтры уже имелись на данном производстве, поскольку рядом находилось месторождение цеолитов. Хотя, очевидно, что активированный уголь имеет более высокую степень сорбционной способности для очистки от нефтепродуктов в сточных водах.
Схема выравнивания давления для аэрационной системы с использованием ресиверов также стала возможной благодаря наличию необходимого оборудования. вода. Когда вода полностью израсходуется из одного ресивера, включается в работу второй. Объем ресиверов по 270 л, что предполагает работу одного ресивера 75 мин при расходе воды через аэратор (8-ми сопловой) 33,6 л/мин. Данное решение позволяет отказаться от использования насосов для воды, а также предполагает поступление воды и воздуха в аэратор под одинаковым давлением. Ниже представлена схема установки (Рис. 51).
