Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Очистка сточных вод: кинетика флотации и флотокомбайны

НОВЫЕ РАЗРАБОТКИ ПЕРСПЕКТИВНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ФЛОТАЦИОННЫХ МАШИН

Хорошо известно, что эффективность флотационного процесса во многом зависит от конструкций флотационных машин. В качестве примеров новых разработок рассмотрим некоторые флотомашины, разработанные автором с коллегами [87—89].

Разработана флотационная установка очистки сточных вод [87], которая включает узел подготовки водовоздушной смеси, состоящий из насоса со всасывающей линией с входными патрубками сточных вод и воздуха и нагнетательной линией с выходными соплами, и фло-токамеру в виде флотационной колонны, на внешней цилиндрической стороне которой расположены патрубки отвода очищенной жидкости и пенного продукта, а внутри — полупогружная перегородка, отличающаяся тем, что полупогружная перегородка выполнена сетчатой и подключена к отрицательному полюсу источника постоянного тока; и при этом между корпусом колонны и сетчатой перегородкой дополнительно установлен коаксиально к корпусу колонны цилиндрический электрод, подключенный к положительному полюсу источника постоянного тока.

При этом расстояние между сетчатой перегородкой и дополнительно установленным электродом составляет от 0,01 до 0,1 их высоты; а между сетчатой перегородкой и дополнительно установленным электродом размешена загрузка из дисперсного диэлектрического материала, причем дисперсная загрузка выполнена из сорбционного материала и размер частиц дисперсной загрузки составляет от 1 до 5 мм.

На рис. 11.1 представлена схема разработанной флотационной установки очистки сточных вод, которая включает узел подготовки водовоздушной смеси, состоящий из насоса 3 со всасывающей линией с входными патрубками сточных вод 1 и воздуха 2 и нагнетательной линией 4 с выходными соплами 8, и флотокамеру в виде флотационной

колонны 7, на внешней цилиндрической стороне которой расположены патрубки отвода очищенной жидкости 13 и пенного продукта 5, выгружаемого по наклонному днищу 6, а внутри — камера смешения 9 и полупогружная сетчатая перегородка 10. При этом полупо-гружная сетчатая перегородка подключена к отрицательному полюсу источника постоянного тока 14, причем между корпусом колонны и полупогружной сетчатой перегородкой /0 дополнительно установлен электрод 11. Расстояние 51 между полупогружной сетчатой перегородкой 10 и электродом 11 составляет от 0,01 до 0,1 высоты Я указанных электродов 10 и 11. В рабочем пространстве между электродами 10 и 11 размещена дисперсная загрузка 12 из диэлектрического материала, например шариков из керамического стекла, которые имеют размер от 1 до 5 мм. В качестве таких материалов могут быть использованы пористые шарообразные частицы из органического стекла, поро-вое пространство которых заполнено углеродистым сорбентом, например мелкодисперсным активированным углем. Использование пористых шарообразных частиц позволяет дополнительно повысить эффективность очистки сточных вод при прохождении пространства между электродами 10 и 11. Дополнительное действие электрического поля не только приводит к дополнительному эффекту, но и повышает эффективность использования загрузки из дисперсного пористого диэлектрического материала.

Использование этой флотационной установки очистки сточных вод позволяет достигать эффективности очистки до 96,2—98,7 % по гидрофобным загрязнениям, в частности по нефтепродуктам, маслам и жирам.

Принцип работы флотационной установки очистки сточных вод состоит в следующем. Сточные воды поступают через патрубок /, а воздух — через патрубок 2, которые с помощью насоса 3 нагнетаются в линию 4 и под избыточным давлением водовоздушная смесь пропускается через сопла 8. В результате пропускания через сопла 8 водовоздушная смесь диспергируется до мельчайших частиц, в частности, размеры пузырьков воздуха составляют 0,1—0,5 мм, которые при контакте с загрязнениями в камере смешения 9 образуют флото-комплексы частица—пузырек, всплывающие в рабочем пространстве флотокамеры в виде флотационной колонны 7. Всплывающие в верхний слой флотокомплексы образуют пенный слой, который удаляется по наклонному днишу 6 через патрубок 5. Очищаемая жидкость отводится через полупогружную сетчатую перегородку 10 и далее через слой дисперсной загрузки 12. При этом происходит дополнительная очистка воды за счет действия электрического поля между электродами 10 и //, подключенными к источнику постоянного тока 14. Расстояние 5 между электродами 10 и 11 должно составлять от 0,01 до 0,1 высоты Н этих электродов. Частицы дисперсной загрузки должны быть в пределах от 1 до 5 мм и изготовлены из диэлектрического материала, обладающего выраженными сорбционными свойствами.

Использование предлагаемой флотационной установки позволяет получить эффективность очистки сточных вод до 90—95 % при снижении энергозатрат по сравнению с известным техническим решением (прототипом) в 1,5—2 раза.

Использование рассмотренной выше установки возможно как в полном объеме, так и в неполном варианте. В случае применения только системы аэрации, используемой в этой флотационной установке, можно создать различные типы комбинированных установок для очистки воды на ее основе.

Для очистки сточных вод с использованием реагентной флотации разработана флотационная машина с кондиционирующей камерой [88]. Предложенная флотационная машина для очистки сточных вод (рис. 11.2) состоит из корпуса 1, разделенного перегородками 9 на камеры с блоком тонкослойного осветления 10 в выходной камере.

3 4 5 6 7 8 9

Схема флотомашины с кондиционирующей камерой

Рис. 11.2. Схема флотомашины с кондиционирующей камерой

Внутри корпуса 1 дополнительно расположена кондиционирующая камера, внутри которой установлена мешалка 12, имеющая от 2 до 6 лопастей, с приводом 5 и обсадной трубой 6 диаметром /), имеющей окна 7 диаметром с1. В верхней части корпуса / расположен пенный желоб 4 с патрубком 8 для отвода пены. В выходной камере корпуса / расположен блок тонкослойного осветления 10. С внешней стороны корпуса 1 расположены патрубки подачи исходной (грязной) воды 2, реагентов 3 и патрубки отвода пены 8, очищенной воды 11, а также патрубок ввода рабочей жидкости 13.

Для очистки сточных вод с устойчивыми хлопьями (например, сточная вода, загрязненная нефтепродуктами) обсадная труба может быть выполнена в виде цилиндра (рис. 11.2), а для очистки сточных вод с неустойчивыми хлопьями (например, очистка воды от активного ила) в виде конического диффузора с углом а (рис. 11.3). При этом устанавливается мешалка пропеллерного типа с углом наклона лопастей (3 (рис. 11.5). Указанные приемы позволяют сохранять структуру образующихся хлопьев, тем самым повышая степень очистки.

Принцип работы предложенной флотационной машины для очистки сточных вод заключается в следующем. Исходная (грязная) вода через патрубок 2 поступает в корпус 1 флотационной машины, куда

3 4 5 6 7 8 9

Флотомашина с кондиционирующей камерой, имеющей мешалку с обсадной трубой

Рис. 11.3. Флотомашина с кондиционирующей камерой, имеющей мешалку с обсадной трубой

Схема обсадной трубы

Рис. 11.4. Схема обсадной трубы

Схема мешалки

Рис. 11.5. Схема мешалки

через патрубок 3 подается раствор реагентов и рабочая жидкость (газовоздушная смесь) через патрубок 13.

Смешение этих потоков происходит за счет вращения мешалки 12 с помощью привода 5. Эффективность действия мешалки 12 зависит от количества лопастей и их углов наклона к горизонту (3, а также от угла конического диффузора а и площади окон 7 в обсадной трубе. Оптимальные параметры угла (3 составляют от 5 до 45°, а диаметр окон в обсадной трубе — от 0,1 до 0,5 диаметра обсадной трубы, а количество окон — от 2 до 4. При этом угол наклона лопастей мешалки составляет от 15 до 75°.

В результате смешения этих потоков происходит образование флотокомплексов загрязнения — газовые пузырьки. Образовавшиеся флотокомплексы всплывают, образуя пенный слой, который периодически сливается в пенный желоб, откуда удаляется через патрубок 8. Очищенная вода проходит через систему полок блока тонкослойного осветления 10 и далее через патрубок / / выводится из корпуса 1 флотационной машины.

Увеличение площади окон в обсадной трубе способствует повышению расхода прокачиваемой через них жидкости, что ведет к увеличению захватываемого из воронки, образующейся в обсадной трубе, воздуха, а также его более тонкому диспергированию. Это подтверждается проведенными нами многочисленными экспериментами. Увеличение количества подсасываемого воздуха и повышение его степени дисперсности способствует более высокой вероятности захвата частиц загрязнений пузырьками воздуха. Получаемый при этом спектр воздушных пузырьков при оптимальных параметрах кондиционирующей камеры способствует уменьшению времени флотации и, соответственно, уменьшению габаритов флотационной машины. Проявление указанных явлений в целом способствует повышению эффективности очистки флотационным способом.

Выбранные интервалы значений площадей окон обоснованы путем проведения экспериментальных исследований. При этом выбор площадей окон, оцениваемых по диаметрам, меньше минимального значения не дает повышения эффективности очистки, а при использовании значений площадей окон больше максимального значения достигнутый эффект не увеличивается.

В зависимости от вида сточных вод и используемых реагентов обсадная труба может быть выполнена в виде цилиндра или конического диффузора с углом а в интервале от 5 до 45°, и при этом выбирается количество лопастей от 2 до 6 и оптимальный угол наклона лопастей мешалки в интервале от 15 до 75°.

Указанные приемы позволяют сохранять структуру образующихся хлопьев, тем самым повышая степень очистки. Кроме того, введение реагента в этом случае оказывается наиболее эффективным, так как он равномерно распределяется по всему объему камеры, что способствует лучшему образованию и последующему сохранению хлопьев из частиц загрязнений.

В результате проведенной серии экспериментов было выяснено, что эффективность очистки грязной (сточной) воды в предложенной флотационной машине для очистки сточных вод составляет от 95 до 99 % по гидрофобным загрязнениям, а при использовании установки — прототипа степень очистки не превышает 80,0 %.

Таким образом, предлагаемая флотационная машина для очистки сточных вод позволяет повысить эффективность очистки воды примерно на 10—20 %, снизить расход реагентов за счет улучшения перемешивания на 20—25 %, а также уменьшить габариты, занимаемые флотационной машиной, на 25—35 %.

Разработана также флотационная машина оригинальной конструкции для очистки сточных вод [89], включающая корпус, разделенный перегородкой на флотационную камеру и камеру для очищенной воды с погружным насосом, с расположенными на его внешней стороне патрубками для подачи грязной воды, рабочей жидкости и воздуха и отвода очищенной воды и пенного продукта, установленное внутри корпуса аэрирующее устройство в виде эжектора и диспергатора, причем диспергатор выполнен в виде полого тела с рифленой поверхностью, перпендикулярно нарифлениям которой расположен щелевой элемент, конфигурация и размер которого могут быть различными, причем полое тело может быть в виде цилиндра или конуса с углом конусности 10—60° с нарифлениями как на внутренней, так и на внешней стороне, а в качестве нарифлений использованы стержни с полуцилиндрической формой, расположенные друг от друга на расстоянии 1—9 диаметров стержней (рис. 11.6). При этом аэрирующее устройство может быть расположено как на неподвижном, так и подвижном основании.

Предложенная флотационная машина для очистки сточных вод (см. рис. 11.6) включает корпус 1 с расположенными на его внешней стороне патрубками для подачи грязной воды 5, рабочей жидкости 2 и воздуха 3 и отвода очищенной воды 10 и пенным желобом 4 с патрубком отвода пенного продукта 6, патрубком для рецикла очищенной воды 11, а внутри корпуса расположены аэрирующее устройство в виде эжектора 17, щелевого элемента 16 и диспергатора 1, полупогружная перегородка 7с сеткой 14, и камера для очищенной воды 9 с регулятором 12. Диспергатор (рис. 11.7—14) выполнен в виде полого тела 18 с рифленой поверхностью с нарифлениями в виде полуцилиндрических стержней 19, перпендикулярно которым расположен щелевой элемент. При этом на-рифления выполняют как на внутренней (рис. 11—14), так и на внешней стороне полого тела (рис. 11.7—11.10), которое может быть

Схема флотационной машины с эжектором

Рис. 11.6. Схема флотационной машины с эжектором

и диспергатором

1 2

Диспергатор цилиндрической формы с внешними нарифлениями на неподвижном

Рис. 11.7. Диспергатор цилиндрической формы с внешними нарифлениями на неподвижном

Диспергатор цилиндрической формы с внешними нарифлениями на подвижной платформе

Рис. 11.8. Диспергатор цилиндрической формы с внешними нарифлениями на подвижной платформе

основании

Диспергатор конической формы с внешними нарифлениями на неподвижной платформе

Рис. 11.9. Диспергатор конической формы с внешними нарифлениями на неподвижной платформе

Диспергатор конической формы с внешними нарифлениями на подвижной

Рис. 11.10. Диспергатор конической формы с внешними нарифлениями на подвижной

платформе

выполнено в виде цилиндра (рис. 11.7, 11.8, 11.11, 11.12) или усеченного конуса с углом конусности 10—60° (рис. 11.9, 11.10, 11.13, 11.14). При этом полое тело может располагаться на подвижной платформе 20, и при этом щелевой элемент 16 располагается тангенциально к поверхности диспергатора (рис. 11.8, 11.10,11.12, 11.14).

Принцип работы предложенной флотационной машины заключается в следующем. Исходная (грязная) вода подается по патрубку 5 (рис. 11.6) в область диспергатора 15. Рабочая жидкость, расход которой регулируется вентилем 13, подается погружным насосом 12 и поступает через патрубок 2 внутрь эжектора 17 с большой скоростью, причем при проходе через эжектор в водной струе возникает зона пониженного давления, меньшего, чем атмосферное, что приводит к подсосу воздуха через патрубок 3 и его смешению с водным потоком. Полученная смесь через щелевой тангенциальный элемент 16 попадает на нарифления диспергатора 15 в виде полуцилиндрических стержней (рис. 11.7—11.14, поз. 19), установленных на поверхности полого тела (рис. 11.7—11.14, поз. 18). При контакте водовоздушной смеси и в первую очередь газовой фазы с нарифлениями происходит ее диспергирование до мельчайших пузырьков, при этом происходит интенсив-

Диспергатор цилиндрической формы с внутренними нарифлениями на непод

Рис. 11.11. Диспергатор цилиндрической формы с внутренними нарифлениями на непод

Диспергатор цилиндрической формы с внутренними нарифлениями на подвижной платформе

Рис. 11.12. Диспергатор цилиндрической формы с внутренними нарифлениями на подвижной платформе

вижной платформе , 1 2

Диспергатор конической Рис. 11.14. Диспергатор конической

Рис. 11.13. Диспергатор конической Рис. 11.14. Диспергатор конической

формы с внутренними нарифления- формы с внутренними нарифлениями

ми на неподвижной платформе на подвижной платформе

ное перемешивание водовоздушнои смеси с загрязненной водой, что приводит к существенному повышению степени аэрации воды и повышению эффективности очистки. Образовавшиеся флотокомплексы всплывают, образуя пену, которая поступает в пенный желоб 4 и отводится по патрубку 6. Далее вода проходит сквозь сетку 14 и по патрубку 9, из которой основная часть очищенной воды отводится по патрубку 10, а другая часть — через патрубок 11 для использования в качестве рабочей жидкости.

Использование новых технических решений позволяет повысить эффективность очистки на 15—20 % по сравнению с известным техническим решением при проведении процесса очистки сточных вод, содержащих гидрофобно-гидрофильные загрязнения.

Использование рассмотренной выше установки возможно как в полном объеме, так и в неполном варианте. В случае применения только системы аэрации, используемой в этой флотационной установке, можно создать различные типы комбинированных установок для очистки воды на ее основе.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >
 

Популярные страницы