Д.т.н. Гришин Б. М., к.т.н. Бикунова М.В., Титанов А.М.

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, г. Пенза, Россия

Безреагентная флотационная очистка сточных вод ТЭЦ с применением электрогидродинамического устройства

Одним из наиболее эффективных методов очистки промышленных нефтесодержащих стоков является метод флотации, который реализуется с использованием аппаратов и установок различных конструкций. Существенным фактором, влияющим на степень флотационной очистки сточных вод, является способ приготовления газожидкостной смеси, подаваемой во флотатор.

Большое распространение при очистке нефтесодержащих сточных вод получили установки напорной флотации с растворением воздуха в очищаемой воде. На байпасной линии насоса, работающего в схеме напорной флотации, устанавливается водовоздушный эжектор, подающий воздух в объеме 3-5%-ного расхода воды через насос. Полученная водовоздушная смесь выдерживается в напорном резервуаре (сатураторе) в течение 3-5 мин, после чего через дросселирующую арматуру подается во флотоотстойник, где пузырьки диаметром 50-150 мкм, проходя через слой воды, флотируют частицы нефтепродуктов.

При подаче воздуха в сатуратор с расходом, превышающим 5%-ный расход воды, происходит слипание и укрупнение пузырьков воздуха, выделяющихся из воды во флотаторе, что ухудшает эффективность очистки. Таким образом, интенсификация работы напорных флотационных установок за счет увеличения подачи воздуха в напорный резервуар сдерживается невозможностью увеличения удельной поверхности пузырьков.

Высокую степень диспергации воздушных пузырьков можно достичь в тех установках флотации, где для получения водовоздушных смесей используются смесители, создающие большие касательные напряжения на границе «пузырек воздуха – жидкость» [1]. В качестве такого смесителя применяется, например, электрогидродинамическое устройство (ЭГДУ), в котором диспергация пузырьков воздуха осуществляется за счёт воздействия на поток центробежных сил и наложения электрического поля. На рис. 1 представлена схема безнапорной прямой флотации замазученных стоков ТЭЦ-1 г. Пензы с применением ЭГДУ.

Рис. 1. Схема безнапорной флотации замазученных сточных вод ТЭЦ:

1 – центробежный насос; 2 – эжектор; 3 – вентиль; 4 – вихревое электрогидродинамическое устройство; 5 – диэлектрические вставки; 6 – камера с коалесцирующей загрузкой; 7 – классификатор фракций; 8 – радиальный флотатор;

9 – источник постоянного тока

В соответствии с предложенной технологией очистки на напорной линии насоса 1, перекачивающего сточные воды во флотатор, был установлен высоконапорный эжектор 2.

В стволе ЭГДУ турбулизация водовоздушной смеси достигалась за счет гидродинамического взаимодействия двух потоков, вращающихся в противоположных направлениях. Для предотвращения слипания образующихся диспергированных пузырьков воздуха за счет придания им одинакового электрического заряда стол ЭГДУ разделялся диэлектрическими вставками на катодные и анодные участки, которые присоединялись к соответствующим полюсам источника постоянного тока, работающего с напряжением 12 В. Этот прием позволил уменьшить эквивалентный диаметр наиболее крупных пузырьков воздуха в 1,4-1,5 раза.

Поскольку в водовоздушной смеси после ЭГДУ присутствовали отдельные пузырьки воздуха диаметром более 2·10^-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, а содержащийся в них воздух отводился в атмосферу. Среднее газонасыщение водовоздушной смеси в объеме флотатора находилось в пределах φ=0,08-0,12.

С целью большего повышения эффективности работы участка флота-ционной предочистки замазученных сточных вод, перед классификатором газовой фракции была установлена камера с коалесцирующей загрузкой. В качестве коалесцирующей загрузки использовались кольца Рашига диаметром 50 мм. Расчетная скорость фильтрования в камере составляла 80-100 м/ч, высота фильтрующей загрузки – 0,8 м.

В результате перехода со схемы напорной флотации на схему с ЭГДУ, удалось повысить эффект очистки нефтесодержащих стоков с 45-55% до 65-70% и увеличить продолжительность фильтроцикла адсорберов с активированным углем, работающих на доочистке стоков после флотаторов, с 11-12 до 22-24 суток.

Кроме того, установки флотационной очистки стоков с ЭГДУ позволяли снизить на 20% электропотребление по сравнению с установками напорной флотации.

Литература

1. Гришин Б.М. Очистка нефтесодержащих сточных вод ТЭЦ методом безнапорной флотации [Текст]: депонир. монография / Б.М. Гришин, С.Ю. Андреев, Т.В. Алексеева, М.В. Бикунова, В.А. Саранцев. – М.: ВИНИТИ, №1410-В2005. – 01.11.2005.