X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно- бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.

Рисунок 1 — Методы отчистки сточных вод

Физико-химическая очистка воды объединяет в себя несколько методов:

коагуляцию — добавление в стоки коагулятов (соли железа, аммония и т.п.) при реакции с которыми получаются осадки в виде хлопьев, которые потом можно просто удалить.

флотацию — пропускание через стоки воздушных пузырьков. Они при движении вверх прихватывают с собой масла, поверхностно-активные вещества и прочие загрязнения. На поверхности сточных вод в результате образуется пена.

Адсорбцию — использование материалов, которые могут впитывать загрязняющие вещества (силикагель, глины, торф, активированный уголь).

Химические очистка воды:

Химическая очистка осуществляется с помощью разнообразных химических реагентов, вступающих в реакцию с загрязняющими веществами. В результате их воздействия образуются нерастворимые осадки.

Механическая очистка воды:

Механическая очистка осуществляется методами отстаивания, процеживания и фильтрования. С помощью них удаляется 60-90% механических взвесей. Для этого применяются отстойники, фильтры, песколовки, решетки, масло ловушки. Для животноводства — это один из наиболее экономичных способов. В частности, используется метод центрифугирования на жидкую и твердую фракцию. Первую в дальнейшем с помощью химических реакций превращают в гумус, твердую фракцию в виде компоста вывозят на поля. Выделяющиеся при разложении двуокись углерода, метан и сероводород в качестве биогаза можно использовать в качестве топлива для производства тепла

Биологическая очистка воды:

Биологическая очистка за счет воздействия определенных микроорганизмов обеспечивает восстановление или окисление различной органики, находящейся в стоках. Для этих микроорганизмов загрязняющие вещества являются питательной средой. Для биологической очистки применяются два типа сооружений:

с естественными (или близкими к ним) условиями;

искусственными условиями.

Метод флотации

Метод флотации, обла­дающий высокой эффективностью, производительностью и универсально­стью, то есть способный очищать стоки как от жидких, так и от твёрдых взве­сей. Вместе с тем, существующие способы флотации обладают высокими энергетическими затратами, вызванными необходимостью компремирования газа и экономическими затратами, связанными с высоким расходом коагулян­тов и флокулянтов. В связи с этим, представляется перспективной разработка эффективного способа флотации, позволяющая резко сократить энергетиче­ские затраты на процесс газонасыщения очищаемых стоков и существенно или полностью исключить из процесса дорогостоящие химические реагенты.

Способы флотационной очистки сточных вод

Для осуществления процессов флотационной водоочистки в настоящее время используются три основных типа аппаратов, в которых применены раз­личные способы организации взаимодействия фаз[1-6]:

Пневматические, механические и пневмомеханические аппараты, в ко­торых флотация осуществляется пузырьками, образующимися путём механи­ческого диспергирования воздуха (устройствами барботажного типа, механи­ческими турбинами-импеллерами);

Аппараты с изменением давления, аэрация в которых обеспечивается выделением газов из пересыщенных растворов воздуха в воде (вакуумные и напорные аппараты);

Электрофлотационные аппараты.

Наибольшее распространение получили аппараты первого типа. Пневма­тические флотационные аппараты наиболее просты по устройству и принципу действия (рис. 2.). Аэрация производится продуванием воздуха через отвер­стия под давлением 0,25-0,5 МПа. Струя воздуха при попадании в жидкость распадается на пузырьки средним диаметром 1,5 мм. Расход воздуха составля­ет 0,2-0,3 м на 1м объёма аппарата. Для повышения эффективности очи­стки жидкости в аппаратах пневматического типа возникает необходимость в увеличении столба жидкости над барботажными устройствами, что приводит к резкому возрастанию энергозатрат. Отсутствие турбулизации жидкой фазы в таких аппаратах не обеспечивает высокой степени очистки промышленных стоков от тонкодисперсных и коллоидных взвесей.

Среди рассматриваемых типов аппаратов можно выделить флотатор с са­мовсасывающей турбинной мешалкой - импеллером (рис. 3), который обес­печивает высокую степень аэрации жидкой фазы, достигающую до 1м на 1м объёма аппарата и позволяет очищать стоки с высокой концентрацией загряз­нений. Средний диаметр пузырьков, получаемых в аппарате импеллерного ти­па - 0,9 мм [1,2].

Рисунок 2 — Схема пневматической флотации.

Рисунок 3 — Схема импеллерной флотации.

Как показала промышленная эксплуатация аппаратов с мешалками, увеличение энергетических затрат не сопровождается адекватным повышением эффективности процесса. Только на начальной стадии рост эффективности аэрации в жидкой фазе имеет приблизительно линейный характер. Дальнейшее увеличение подводимой мощности не приводит к уменьшению диаметра пузырьков газа и росту межфазной поверхности. С другой стороны, усиление аэрации сопровождается снижением эффективности перемешивающего устройства из-за роста газосодержания и уменьшения плотности газожидкостной среды. Поэтому все аппараты с принудительным перемешиванием имеют высокий показатель удельных энергозатрат, а эффективность очистки в них не превышает 60-70%.

Другим типом флотаторов, получивших распространение в практике очистки сточных вод, являются флотаторы с выделением воздуха из раствора. Высокая дисперсность выделяющихся из раствора пузырьков позволяет получать большую межфазную поверхность, которая составляет 3-7 м² на 1м³ воды [1,2,4]. В зависимости от того, как создаётся пересыщенный раствор воздуха в воде, разделяют вакуумные рис. 4. и напорные рис. 5 флотационные аппараты.

Рисунок 4 — Схема вакуумной флотации

Рисунок 5 — Схема напорной флотации

Вывод: Проведён анализ технико-энергетических характеристик работы флотационных аппаратов, который показал, что наименьшими энергетическими затратами обладают струйные флотационные аппараты, отличающиеся высокой производительностью и эффективностью.

Список использованной литературы

Мацнев А.И. Очистка сточных вод флотацией. - Киев, Будiвельник, 1976, 132с.

Мацнев А.И. Применение флотации для очистки сточных вод. - Киев,

1965, 90с.

Матов Б.М. Флотация в пищевой промышленности. - М., Пищевая промышленность, 1976. 167с.

Проскуряков В.А., Шмидт Л.И. Очистка сточных вод в химической промышленности Л., Химия, 1977. 520с.

Очистка производственных сточных вод / Под ред. СВ. Яковлева, Я.А.

Карелина, Ю.М. Ласкова, Ю.В. Воронова. - М.: Стройиздат, 1979. 320с.

Мещеряков Н.Ф. Флотационные машины. - М.: изд-во "Недра", 1972, 250с.

Код для цитирования: Скопировать