Содержание к диссертации
Введение
1. Аналитический обзор конструктивных и технологических решений, используемых для очистки нефтесодержащих сточньгх вод ТЭЦ 7
1.1 .Источники образования, состав и свойства нефтесодержащих сточных вод ТЭЦ 7
1.2. Методы коалесценции нефтяных частиц в сточных водах 9
1.3. Методы и схемы очистки нефтесодержащих сточных вод ТЭЦ 16
1.3.1.Технологические схемы очистки 16
1.3.2.Отстаивание, сепарация, фильтрация, сорбция 16
1.3.3.Флотационная очистка сточных вод ТЭЦ 27
Выводы 36
Цель и задачи исследований 37
2. Теоретическое обоснование выбора направлений повышения эффективности флотационного метода очистки нефтесодержащих сточных вод 38
2.1. Методы теоретического описания процесса флотации 38
2.2. Термодинамические модели процесса флотации 39
2.3. Кинетические модели процесса флотации 44
2.4. Скорость всплывания газовых пузырьков в объеме флотатора 50
2.5. Критерий, описывающий процесс флотации безинерционных частиц 61
2.6. Теоретические основы очистки нефтесодержащих сточных вод методами напорной и безнапорной флотации 68
2.7. Диспергирование пузырьков газожидкостной смеси под действием турбулентных пульсаций в трубчатом гидродинамическом устройстве с закрученным потоком 78
Выводы 81
3. Лабораторные исследования режимов движения вращающихся закрученных потоков жидкости в гидродинамических устройствах различной конструкции 82
3.1. Объект исследований программы и методики проведения лабораторных испытаний : 82
3.1.1. Объект исследований 82
3.1.2. Описание лабораторной установки для проведения лабораторных исследований режима движения закрученных потоков жидкости 84
3.1.3. Программа и методика проведения лабораторных исследований режимов движения закрученных потоков жидкости 87
3.2. Результаты экспериментальных исследований режимов движения закрученных потоков жидкости в гидродинамических устройствах различной конструкции 89
3.3. Оценка достоверности полученных экспериментальных данных. Разработка математической модели закрутки потока жидкости в гидродинамических устройствах различной конструкции 100
Выводы 102
4. Лабораторные исследования технологии диспергирования водовоздушной смеси в электрогидродинамическом устройстве 103
4.1. Объекты исследований, программа и методика проведения лабораторных испытаний технологии диспергирования водовоздушной смеси 103
4.1.1. Объект исследований 103
4.1.2. Описание установки для проведения лабораторных исследований технологии диспергирования
водовоздушной смеси 103
4.1.3. Программа и методика проведения лабораторных исследований
технологии диспергирования водовоздушной смеси 105
4.2. Результаты экспериментальных исследований технологии диспергирования водовоздушной смеси 107
Вы воды 109
5. Производственные испытания технологии диспергирования водовоздушной смеси на участке очистки замазученных сточных вод ТЭЦ 111
5.1. Производственные испытания технологии диспергирования водовоздушной смеси 111
5.2. Рекомендации к проектированию и расчет экономического эффекта от внедрения 116
Выводы 118
Список использованной литературы 120
Приложение
- Методы коалесценции нефтяных частиц в сточных водах
- Кинетические модели процесса флотации
- Результаты экспериментальных исследований режимов движения закрученных потоков жидкости в гидродинамических устройствах различной конструкции
- Рекомендации к проектированию и расчет экономического эффекта от внедрения
Введение к работе
В настоящее время особую актуальность приобрела проблема охраны
окружающей среды и, в частности, рационального использования и охраны водных ресурсов, предотвращения и ликвидации последствий загрязнения водоемов.
Теплоэнергетическая промышленность относится к наиболее водоемким отраслям народного хозяйства, поэтому решение вопросов рационального использования воды и обеспечения современных требований к качеству очищенных сточных вод, сбрасываемых в водоем, имеет важное значение и требует постоянного совершенствования систем водоснабжения и водоотведен ия.
При решении проблемы охраны окружающей среды от загрязнений отходами производства, в частности, при переходе на технологию, обеспечивающую минимальный сброс глубоко очищенных сточных вод в водоем, основными задачами, стоящими перед теплоэнергетикой, являются:
- совершенствование существующих и разработка новых маловодных и
безводных технологических процессов;
- разработка и внедрение локальных схем очистки сточных вод с
утилизацией уловленных продуктов и повторным использованием очищенной
воды;
внедрение экономичных высокопроизводительных методов и конструкций установок глубокой очистки сточных вод;
- внедрение методов обработки и утилизации уловленных шламов и
осадков сточных вод;
- совершенствование узлов технологических установок с целью
сокращения водопотребления и водоотведения;
- комплексный подход к подготовке и использованию воды.
Современные тепловые электрические станции (ТЭС) являются одними
из крупнейших водопользователей. Так, на выработку 1 кВт-ч электроэнергии потребляется до 0,12 т воды для охлаждения, что составляет 97-98% всей потребляемой тепловой электростанцией воды. При этом безвозвратные потери составляют около 1% [63].
Во многих населенных пунктах используются тепловые электростанции, оснащенные теплофикационными турбинами, отдающими тепло отработавшего пара промышленным и коммунально-бытовым потребителям, называемые теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). Сбросы ТЭЦ при отсутствии надлежащих мер по их очистке могут в существенной мере загрязнять водоемы.
Снижения сброса вредных веществ на ТЭЦ добиваются при помощи различных мероприятий как организационного, так и технологического характера. Особое внимание при выполнении мероприятий экологического характера обращается на очистку нефтесодержащих сточных вод, являющихся серьезными загрязнителями водоемов. Одним из наиболее эффективных методов очистки нефтесодержащих стоков ТЭЦ является метод флотации, который реализуется с использованием аппаратов и установок различных конструкций. Одним из наиболее существенных факторов, влияющих на степень флотационной очистки сточных вод, является способ приготовления газо-жидкостной смеси, подаваемой во флотатор.
Целью работы является разработка и исследование новой технологии создания мелкодисперсной газо-жидкостной смеси для интенсификации процесса флотационной очистки нефтесодержащих сточных вод ТЭЦ.
В диссертации ставились следующие задачи исследований:
1 .Теоретические исследования путей повышения эффективности флотационной очистки нефтесодержащих стоков.
2.Теоретическое обоснование обработки во до воздушной смеси в вихревых гидродинамических устройствах для увеличения степени дисперсности воздушных пузырьков.
Гидравлические исследования работы вихревых гидродинамических устройств различных конструкций на однофазных и двухфазных средах.
Экспериментальные исследования влияния параметров обработки газо-жидкостной смеси «сточная вода-воздух» в электрогидродинамических устройствах (ЭГДУ) и коалесцирующих фильтрах на ее дисперсионный состав и эффективность последующей флотационной очистки.
5. Разработка новой технологии флотационной очистки
нефтесодержащих сточных вод ТЭЦ с использованием
элекгрогидродинамических устройств.
6.Разработка рекомендаций к расчету и проектированию ЭГДУ и коалесцирующих фильтров применительно к флотационной очистке нефтесодержащих сточных вод.
Научная новизна работы состоит в следующем:
1 .Теоретически и экспериментально обоснована новая технология флотационной очистки нефтесодержащих сточных вод с использованием электрогидродинамических устройств.
2.Установлено влияние технологических параметров обработки водовоздушной смеси в ЭГДУ и коалесцирующих фильтрах на степень дисперсности воздушных пузырьков и эффективность флотационной очистки.
3.Установлены зависимости, характеризующие потери энергии закрученных одно-и двухфазных потоков в вихревых гидродинамических устройствах.
Практическая значимость:
- предложена и апробирована в промышленных условиях новая
высокоэффективная технология флотационной очистки нефтесодержащих
сточных вод ТЭЦ;
- разработаны рекомендации к проектированию и расчету вихревых
электрогидродинамических устройств (ЭГДУ), и коалесцирующих фильтров,
используемых для обработки нефтесодержащих стоков.
Практическая реализация осуществлена на промышленной установке очистки замазученных и маслосодержащих сточных вод производительностью Q=100 м3/ч на ТЭЦ-1 г.Пензы.
По материалам диссертации опубликовано 16 работ. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на двенадцати всероссийских и международных конференциях в г.г.Пензе, Самаре, Тюмени в 1999-2003 г.г.
Методы коалесценции нефтяных частиц в сточных водах
Весьма эффективным и широко распространенным для интенсификации процесса очистки нефтесодержащих сточных вод является метод коалесценции частиц нефтепродуктов. Из всех известных способов коалесценции частиц нефтепродуктов, содержащихся в сточных водах наибольшее применение получила фильтрация стоков через гранулированные и волокнистые загрузки (прежде всего полимерные материалы), обладающие коалесцирующими свойствами.
Коалесцирующие насадки из твердых материалов разделяются на гидродинамические и контактные [1]. В гидродинамических насадках процесс коалесценции осуществляется путем принудительного сближения, контактирования, слияния и укрупнения диспергированных в воде частиц нефтепродуктов. Процесс и эффект коалесценции в таких насадках зависит от режима течения жидкости по поровым каналам и их размеров.
В контактных насадках процесс коалесценции основан на явлениях адгезии и смачивания, т.е. частицы нефтепродуктов вступают в контакт с поверхностью материала насадки, осаждаются на ней и накапливаются в виде пленки за счет адгезионного взаимодействия, а затем отрываются под гидродинамическим воздействием эмульсии и выносятся из насадки в виде капель.
В основном контактные насадки применяются как этап предварительной обработки нефтесодержащих сточных вод перед отстаиванием или флотацией как отдельно, так и в комбинациях с нагревателями, полочными блоками, коагулированием, обработкой в поле центробежных сил, воздействием ультразвукового и электрического полей [1].
Конструкции установок и аппаратов для коалесценции нефтепродуктов весьма разнообразны. Простейшей конструкцией коалесцирующего аппарата является вертикально стоящая цилиндрическая емкость с поддерживающими сетками, заполненная гранулированным материалом (рис. 1.3).
Сточная вода подается, как правило, снизу вверх, проходит гранулированную загрузку и через патрубок 5 отводится на отстаивание или насыщается воздухом для последующей флотации.
Существует ряд конструктивных исполнений отстойников с коалесцирующими насадками из гранулированных материалов [1]. Один из вариантов таких установок приведен на рис Л .4.
В качестве материалов пористой перегородки могут быть использованы полиэтилен, полипропилен, фторопласт, гидрофобизированный керамзит и другие. Укрупненные частицы нефтепродуктов всплывают вверх и по мере накопления удаляются из отстойника. Очищенная вода проходит под погружной перегородкой 6 и отводится через патрубок 5. На рис Л .5 представлено устройство с коалесцирующим фильтром патронного типа [57].
Цилиндрические стенки патрона изготавливаются из чередующихся слоев различных волокнистых материалов, имеющих различную структуру, пористость и плотность, например, из фибергласса, полистирола, полиэфирного волокна и других. Исходная эмульсия подается по патрубку 1 в патрон 2. Проходя через стенку из коалесцирующего материала, частицы нефти укрупняются, всплывают вверх и удаляются по патрубку 3. Очищенная вода отводится по патрубку 4.
Известно, что эффект коалесценции увеличивается за счет изменения направления движения сточной жидкости [69,70,81,82]. На рис. 1.6 представлено устройство очистки сточных вод такого типа [5].
Исходная вода подается снизу вверх через патрубок 1 со скоростью 30-25 м/ч и попадает в камеру коалесценции 2. Далее поток изменяет направление и поступает в стакан 3. Очищенная вода выводится через патрубок 4, размещенный соосно стакану 3 и опущенный в него. Нефтепродукты отводятся 13 через патрубок 5. Соотношение диаметра патрубка 4 (d) к диаметру стакана 3 (D) находится в диапазоне 0,7 d/D 0,9.Уменьшение соотношения d/D ниже 0,7 ухудшает степень очистки, т.к. скорость потока практически не изменяется. Увеличение соотношения d/D более 0,9 приводит к тому, что зазор между стаканом 3 и патрубком 4 становится слишком узким и резко увеличивается скорость движения потока. Вследствие этого нефтепродукты не успевают полностью отделиться от воды и значительная их часть выносится через патрубок 4.
С целью улучшения работы установок предусматривают регенерацию коалесцирующих насадок различными способами. Одно из таких устройств для очистки нефтесодержащих сточных вод показано на рис. 1.7 [6].
Сточная вода поступает через патрубок 1, установленный тангенциально, в контактную камеру 2. Нефтесодержащая сточная вода проходит через зернистую насадку 3, выполненную в виде гранул из полиэтилена. С целью восстановления коалесцирующей способности загрузки производится ее регенерация, для чего в устройстве предусмотрены направляющая труба 8, вал со шнеком 9 и спиралеобразными лопатками 10. При перемещении загрузки шнеком по направляющей трубе происходит интенсивное перемешивание зерен. В результате воздействия сил трения зерна насадки освобождаются от накопившихся на них загрязнений, которые затем выносятся потоком жидкости в зону отстаивания, где отделяются под действием сил гравитации.
В горизонтальном коалесцирующем фильтре фирмы «Дегремон» (Франция) регенерация загрузки производится другим способом. Фильтр работает следующим образом (рис. 1.8) [68].
Нефтесодержащая сточная вода подается в фильтр через патрубок 1, проходит через коалесцирующую гранулированную насадку и отводится через сборное устройство 3. Нефтепродукты удаляются через патрубок 4. Для регенерации предусмотрена подача воздуха и воды через патрубок 7. Промывная вода собирается лотком 5 и отводится через патрубок 6.
Использование мелкозернистых контактных насадок при относительно малых скоростях фильтрации неизбежно приводит к их засорению механическими примесями и нефтепродуктами, что требует тщательной и дорогостоящей регенерации или промывки загрузки, а также усложнения конструкций устройств.
В работе [1] установлена возможность применения гидродинамических насадок из крупнозернистых гидрофобных коалесцирующих материалов с повышенными скоростями фильтрации, работающих в режиме непрерывной саморегенерации для интенсификации процесса очистки нефтесодержащих сточных вод
Предварительная обработка исходного нефтесодержащего стока в насадках с вышеуказанными параметрами позволяет увеличить глубину очистки и сократить продолжительность последующего отстаивания более, чем в два раза; Очевидно, что подобная обработка стока позволит также значительно улучшить процесс флотации частиц нефтепродуктов.
Кинетические модели процесса флотации
Необходимость изучения кинетики флотации для более глубокого понимания явлений, лежащих в ее основе, впервые было отмечено академиком Фрумкиным А.Н. [85]. При этом под кинетикой флотационного процесса, как справедливо отмечено в [40], следует понимать рассмотрение во времени всех элементарных актов флотации и конечных ее показателей. Особый интерес представляет процесс осаждения частиц на поверхность единичного пузырька, его эффективность, а также скорость флотации коллективом пузырьков. Этим вопросам уделялось значительное внимание уже на ранних этапах развития кинетической теории флотации [9,60].
Для вывода уравнения скорости флотации авторами [60] был использован химический закон действия масс
Белоглазовым К.Ф. было предложено при оценке физико-химической кинетики процесса флотации не учитывать концентрацию воздушных пузырьков, так как она остается постоянной величиной. Полученное им уравнение скорости флотации имело вид Путем преобразования формулы (2.4) и ее интегрирования для случая а=1 была получена формула, описывающая процесс флотации моно дисперсных частиц коллективом пузырьков газа Если вместо значений N0 и JVT использовать понятие коэффициента извлечения частиц.
В качестве физической интерпретации констант скорости процесса флотации Белоглазовым К.Ф. было предложено рассматривать коэффициент К как произведение вероятности столкновения частиц с пузырьком и вероятности их закрепления на поверхности пузырька.
В работе Дерягина Б.В. [22] приводится следующее выражение для определения константы скорости извлечения взвешенных частиц в процессе флотации монодисперсных систем
В связи с тем, что распределение пузырьков по крупности в реальных полидисперсных процессах флотации близко к нормальному, в качестве радиуса пузырьков принимают его среднестатическое значение.
Феноменологический параметр Е является сложнейшей функцией, зависящей от многих факторов. Известно, что на ход флотационного процесса влияют такие факторы, как род флотируемого материала, размер частиц и пузрьков, эле ктрокинетический потенциал пузырьков воздуха и флотируемых частиц, наличие реагентов и т.д.
Первая попытка определить коэффициент эффективности захвата Е была сделана в работе [48] с опорой на математический аппарат, разработанный в механике аэрозолей Процессы сближения инерционных (крупных) и безинерционных частиц с поверхностью пузырька имеет качественные различия.
При приближении к поверхности пузырька инерционной частицы ее траектория почти не изменяется, так как силы инерции компенсируют гидродинамическое воздействие потока жидкости, изменяющего свою траекторию вблизи поверхности пузырька газа. Частица движется прямолинейно вплоть до столкновения с поверхностью пузырька воздуха, которое произойдет, если прицельное расстояние (расстояние между проекциями центра пузырька и центра частицы) меньше суммы радиуса пузырька и радиуса частицы.
Безинерционные частицы вблизи поверхности пузырька ведут себя иначе. При обтекании поверхности пузырька жидкостью линии тока искривляются, увлекая за собой частицу. Чем меньше размер частицы и разница ее плотности с веществом среды, тем меньше действующие силы инерции и больше приближение ее траектории к траектории линии тока жидкости.
Результаты экспериментальных исследований режимов движения закрученных потоков жидкости в гидродинамических устройствах различной конструкции
Лабораторные исследования режимов движения закрученных потоков жидкости в гидродинамических устройствах различной конструкции проводились в лаборатории очистки сточных вод ПГАСА г.Пензы.
Схема лабораторной установки для исследования режимов движения закрученных потоков жидкости представлена нарис. 3.3. Лабораторная установка включала в себя бак с водой 1, перекачивающий насос 2. Напор и расход перекачиваемого потока воды регулировался вентилем 3. Расход перекачиваемой жидкости измерялся водосчетчиком марки ВСК-15 4 и контролировался объемным методом. Напор во входном патрубке измерялся при помощи манометра марки МТП-160 6. Давления в стволе гидродинамического устройства контролировалось пьезометрами 7.
Измерялись давления на оси потока и у стенки вихревой камеры. Осевая скорость закрученного потока измерялась при помощи трубки Пито. Исследовались по три модификации каждой конструкции гидродинамического устройства. Общий вид гидродинамического устройства с тангенциальным щелевым входом представлен на рис.3.4. Входной патрубок и ствол гидродинамического устройства №\ имели одинаковые диаметры (0 20 мм). 88 Таким образом, средние осевые скорости потока во входном патрубке и вихревой камере были равны: Ут=Уж. Целью проведения первого этапа лабораторных исследований было установление влияния параметров потока во входном патрубке (средняя скорость потока V давление Р ) на параметры потока в вихревых камерах: напор в пристеночной Нс и осевой Н0 областях; величину окружной скорости VOK в пристеночной области различных гидродинамических устройств с щелевым входом.
Средняя осевая скорость потока в вихревой камере Voc рассчитывалась через секундный расход жидкости, который измерялся водомером марки ВСК-15 и контролировался объемным способом. Давление во входном патрубке измерялось при помощи манометра марки МТП-160.
Напор в пристеночной и приосевой областях вихревой камеры измерялся при помощи пьезометров. Окружная скорость VOK в пристеночной области вихревой камеры контролировалась трубкой Пито-Прандтля.
Рассчитывалась теоретическая окружная скорость потока в пристеночной области вихревой камеры VOK,m, м/с: Определялись коэффициент окружной скорости и коэффициент сопротивления щелевого входа Вычислялись тангенс угла закрутки и угол закрутки потока: В ходе проведения второго этапа лабораторных исследований изучались режимы движения закрученных потоков жидкости в вихревой камере гидродинамических устройств с соосно присоединенной камерой входа. Изучались гидродинамические устройства №1, № 2 , № 3 с отношением диаметра камеры DKB к диаметру вихревой камеры mt вк вх
Диаметры входного патрубка den и вихревой камеры в этой серии опытов так же были равны de„=deK=20 мм. Средние осевые скорости во входном патрубке и вихревой камере K =V0C. Целью проведения второго этапа лабораторных исследований было установление влияния параметров потока во входном патрубке (средняя скорость потока Кв„; напор Нв„) на параметры потока в вихревых камерах: (напор в пристеночной Нс и осевой Н0 областях; величину окружной скорости V0K в пристеночной области) различных гидродинамических устройств с соосно присоединенной камерой входа.
По методике используемой в первой серии опытов определялись: средняя осевая скорость потока в вихревой камере V , давление и напор во входном патрубке Нвп\ напор пристеночной и приосевой областях вихревой камеры Нсу Н0\ окружная скорость в пристеночной области вихревой камеры VOK.
Теоретическая окружная скорость потока в пристеночной области вихревой камеры вычислялась по формуле:
Расчет коэффициента окружной скорости q \ коэффициента сопротивления камеры входа ; угла закрутки потока а производился по методике, используемой в первой серии опытов.
Результаты экспериментальных исследований зависимостей средней осевой скорости Voc и средней окружной скорости V0K потока в вихревых камерах гидродинамических устройств (№ 1, № 2 ,№ 3) с тангенциальным щелевым входом и камерой входа от давления во входном патрубке представлены в виде графиков на рис. 3.6; 3.7; 3.8.
Значения теоретических величин окружных скоростей в вихревых камерах гидродинамических устройств, рассчитанных по значениям средних осевых скоростей так же приведены нарис. 3.6, 3.7, 3.8. Анализируя графики, представленные на рис. 3.6, 3.7, 3.8, можно сделать следующие выводы: 1 .Величина окружной скорости в пристеночной области вихревой камеры гидродинамических устройств с камерой входа в 1,24-2,22 раза выше значения окружных скоростей в вихревой камеры гидродинамических устройств с тангенциальным щелевым входом, при одинаковом давлении во входном патрубке. у 2.При увеличении отношения - - в 2.3 раза в вихревой камере ас гидродинамического устройства с тангенциальным щелевым входом у отношения - - возрастаете 1, 16-1,24раза. ос у З.При увеличении отношения -2 в 2,3 раза в вихревой камере ос V гидродинамического устройства камерой входа отношение - - возрастает в ос 1,24-1,25 раза. Результаты экспериментальных исследований зависимостей изменения напора в вихревых камерах гидродинамических устройств (№ 1,№ 2, №3) от величины средней осевой скорости представлены в виде фафиков на рисунках 3.9,3.10,3.11.
Значения коэффициента окружной скорости, коэффициента сопротивления, угла закрутки потока в вихревой камере гидродинамических устройств (№1,№2 ,№3) в зависимости от величины средней осевой скорости представлены в виде графиков на рис. 3.12, 3.13, 3.14.
Анализируя графики, представленные на рис. 3.10, 3.11, можно сделать следующие выводы: 1 .Максимальный угол закрутки потока, полученный в гидродинамическом устройстве с тангенциальным щелевым входом, составил 38,4. 2.Максимальный угол закрутки потока, полученный в гидродинамическом устройстве с камерой входа составил 42,8. 3.Коэффициент сопротивления гидродинамического устройства с тангенциальным щелевым входом при максимальной закрутки потока превысил аналогичный показатель гидродинамического устройства с камерой входа в 1,6 раза.
Рекомендации к проектированию и расчет экономического эффекта от внедрения
Практическое внедрение технологии диспергирования водовоздушной смеси, образующейся после эжектора, при ее обработке в электрогидродинамическом устройстве проводилось на участке очистки замазученных сточных вод ТЭЦ-1 г.Пензы. В состав участка очистки замазученных стоков входит: два флотатора конструкции Союзводоканалпроекта производительностью 50 м /ч каждый, фильтры механической очистки, фильтры глубокой доочистки сточных вод с загрузкой из активированного угля.
Опыт эксплуатации очистных сооружений замазученных сточных вод показал, что предварительная очистка безреагентной напорной флотацией является низкоэффективным методом (эффект удаления нефтепродуктов во флотаторе не превышал 40-50%).
В соответствии с прямоточной схемой, используемой на участке очистки замазученного стока, насыщение воздухом всего потока, подаваемого во флотатор производилось в напорном резервуаре-сатураторе. Воздух подсасывался в эжектор, установленный на линии рециркуляции, соединяющей напорный и всасывающий патрубок насоса. Объем подсасываемого воздуха не превышал 2-3% от расхода сточных вод, перекачиваемых через насос. Избыточное содержание воздуха в смеси, поступающей в центробежный насос, приводило к срыву режима его работы. Низкое газонасыщение рабочего объема флотатора и определяло невысокий эффект очистки сточных вод.
В результате проведения реконструкции вместо ранее существующей схемы, включающей приемный резервуар, насос, эжектор, напорный бак, дросселирующее устройство, флотатор, была внедрена схема, предусматривающая диспергирование водовоздушной смеси, образующейся после эжектора, устанавливаемого после центробежного насоса.
Схема реконструкции участка очистки замазученных сточных вод ТЭЦ-1 представлена на рис. 5.1.
В соответствии с предложенной схемой эжектор на байпасной линии насоса и сатуратор были отключены. На напорной линии насосов, перекачивающих сточные воды во флотатор, были установлены высоконапорные эжекторы. Общий вид узла эжекции воздуха показан на рис 5.2. Поскольку в водовоздушной смеси после ЭГДУ присутствовали отдельные пузырьки воздуха диаметром более 2-Ю"3 м, свободное всплывание которых в объеме флотатора могло создать локальные области турбулизации потока, был предусмотрен классификатор фракций воздушной эмульсии.
В качестве классификатора фракций использовался вертикальный стояк, по которому водовоздушная смесь подавалась во флотатор. При движении водовоздушной смеси сверху вниз со скоростью 0,1 м/с пузырьки воздуха диаметром менее 1-10"3 м увлекались потоком и вместе с очищаемым стоком поступали во флотатор. Более крупные пузырьки всплывали на поверхность и лопались. Содержащийся в них воздух отводился в атмосферу. Среднее газонасыщение водовоздушной смеси в объеме флотации определялось по разнице динамического уровня во флотаторе Нф и показания пьезометраН„ (рис. 5.1):
Результаты, полученные от внедрения технологии диспергирования водовоздушной смеси на участке очистки замазученных сточных вод ТЭЦ-1 г.Пензы, представлены в табл. 5.1.
Работа флотатора отслеживалась в течение периода между регенерациями фильтров участка глубокой доочистки сточных вод. Фильтры выводились на регенерацию при повышении концентрации нефтепродуктов в фильтрате до 0,3 мг/л.
Период работы фильтров глубокой доочистки до реконструкции участка флотационной предочистки замазученных сточных вод составил 11 суток. Эффект удаления нефтепродуктов методом безреагентной напорной флотации колебался в пределах 40-55%. После внедрения технологии диспергирования водовоздушной смеси удалось достичь повышения газонасыщения рабочего объема флотатора с 1,5-2,8% до 8-12%, при этом размеры воздушных пузырьков не превышали 110 м. Повышение коэффициента газонасыщения рабочего объема флотатора, при сохранении среднего уровня дисперсности газовой фазы (40-100 мкм), позволило повысить эффект удаления нефтепродуктов до 60-71% и увеличить фильтроцикл фильтров глубокой доочистки до 21 суток.
С целью еще большего повышения эффективности работы участка флотационной предочистки замазученных сточных вод перед классификатором газовой фракции была установлена камера с коалесцирующей загрузкой. В крупнозернистых коалесцирующих загрузках происходят гидродинамические процессы возникновения высокоградиентных турбулентных пульсаций в межпоро-вом пространстве и процессы адгезии — накопления на поверхности загрузки нефтепродуктов с образованием пленки, которая затем отрывается с образованием крупных нефтяных капель, участвующих в процессах гетерокоагуляции. В качестве коалесцирующей загрузки использовались кольца Рашига диаметром 50 мм. Расчетная скорость фильтрования в камере составляла =80-100 м/ч, высота фильтрующей загрузки-0,8м .Стабилизированная в результате электрообработки в ЭГДУ водовоздушная эмульсия не изменяла дисперсного состава пузырьков воздуха при пропускании через камеру с коалесцируюшеи загрузкой. Использование камеры с коалесцирующей загрузкой позволило увеличить эффект очистки до 65-77% и продлить фильтроцикл сорбционных фильтров до 26 суток.
При аппаратурном оформлении технологии утилизации избыточной энергии потока возвратного ила рекомендуется использовать высоконапорные эжекторы с отношением диаметра камеры смешения dK к диаметру рабочего со- І.1.4-1 энергии потока возвратного ила, представлена на рис. 5.1. Диаметр патрубка подвода смеси к эжектору, На основе теоретического анализа процесса флотации показано, что эффективность удаления мелкодисперсных эмульсий нефтепродуктов зависит от степени дисперсности водовоздушной смеси и величины ее газонасыщения.
