CC BY
46
УДК 628.543
О. В. Козулина, Е. Ю. Ермакова, Ю. Ф. Коротков, А. А. Овчинников
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА СЕКЦИЙ В МНОГОСЕКЦИОННОМ БЕЗНАПОРНОМ ФЛОТАТОРЕ
Ключевые слова: Флотация, многосекционный безнапорный флотатор, очистка воды, примеси, секция.
Рассмотрена схема движения потоков обрабатываемой газом загрязненной жидкими нерастворимыми примесями воды в n-секционном безнапорном флотаторе. Приведены уравнения материального баланса для каждой секции аппарата, совместное решение которых позволяет определить расчетное значение примесей в окончательно очищенной воде. Дан пример расчета по заданным производительности флотатора, содержанию трансформаторного масла в исходной воде и эффективности очистки воды в зависимости от поступающей в секцию воды.
Keys wolds: Flotation, multisection, without-pressure the flotation units, water treating, admixtures, section
The schema of movement of streams of the polluted water processed by gas liquid insoluble impurities in n-section without-pressure the flotation units is considered. Material balance equations for each section of the device which joint decision allows to define settlement value of impurities in definitive to treated water are resulted. The calculation example on set productivity флотатора, to the insulating oil maintenance in initial water and efficiency of water treatment depending on water arriving in section is set.
Огромные объемы сбрасываемых в водные бассейны загрязненных промышленными и бытовыми отходами вод делают проблему очистки этих вод все более актуальной. По санитарным нормам сбрасываемая после очистки, например, от жидких нерастворимых примесей вода не должна содержать этих примесей более 60-80мг/л. Однако и такие жесткие нормативы не обеспечивают защиту окружающей среды от загрязнения и заражения.
Содержание жидких нерастворимых примесей в очищенной воде до 40мг/л удается достигнуть в многосекционных безнапорных флотаторах[1-3], имеющих большую пропускную способность и наименьшие энергозатраты по сравнению с другими такого же назначения. Количество потребных секций аппарата можно определить, если известно влияние на степень очистки содержания примесей в поступающей в каждую последующую секцию воде. В[4] приведены данные по очитке воды от трансформаторного масла, полученные последовательной многократной ее обработки пузырьками воздуха в односекционном безнапорном флотаторе.
Эффективность работы флотатора с понижением содержания примесей в исходной воде имеет тенденцию к понижению, о чем свидетельствует используемое в расчете уравнение:
где хн, хк - начальное и конечное содержание примесей в загрязненной воде, мг/л, Е-эффективность очистки, %
В самом деле, если хн по величине мало отличается от хк, то эффективность очистки флотатора Е ~0.
На рис. 1 показана схема движения потоков в вертикальном п-секционном безнапорном флотаторе.
Материальные балансы потоков по секциям аппарата представим следующими уравнениями:
Е=(Хн-Хк) /Хн-100
(1)
Lo=Li+Li и LoXo=LiXi+Li Хі для секции 1;
(2)
Ц=Ь2+Ь2 и ЦХ-| = Ь2Х2+Ь2Х2 для секции 2; Ь2=Ьз+Ьз и Ь2х2=ЬзХз+ЬзХз для секции 3
(3)
(4)
Ьп-1=Ьп+Ьп и 1_п-1хп-1=_пхп+_пхп для секции П, 1_о, Ц, 1_2, 1_п-1 —объемные потоки поступающей в секции воды, мг/л;
Ц , 1_2, 1_з, 1_п — объемные потоки сбрасываемого с секций пенного продукта, л/ч;
Хо, Х1, Х2, Хз,... хп-1 ,хп- содержание жидких нерастворимых примесей в поступающей в секции в воде, мг/л;
Х1 ,Х2 ,Хз ....Хп-содержание жидких нерастворимых примесей в сбрасываемом с секций пенным продукте, мг/л. Известными параметрами являются 1_о, Хо, а Хп должно быть не выше норматива.
Рис. 1 - Схема движения потоков в многосекционном флотаторе
Пенный продукт во избежание его большой обводненности целесообразно отводить из секций аппарата периодически при сохранении сплошной пленки этого продукта на поверхности обрабатываемого пузырьками газа воды. Можно принять следующие отношения: Ц’=0,02и(5) _2’=0,015Ц,(6) _з=0,01_2,(7) _4=0,005_з,(8) _5=0,003_4,(9) т.е. чтобы обводненность пенного продукта составляла примерно 5% от объемного потока очищаемой воды. Определению подлежат Х1 , Х2, Хз,.. ..Хп .
Пример. Требуется очистить 10000л/ч загрязненной трансформаторном маслом воды до содержания в ней примесей не более 45мг/л. Загрязненность исходной воды 170мг/л.
Согласно уравнениям материального баланса имеем:
Ц'=0,02-и=0,02-10000=200л/ч, Ц=и-Ц'=10000-200=9800л/ч;
Е1=0,43 по данным [4]
Xi=(1-E) x0=(1-0,43) 170=97мг/л;
Lo Xo=LiXi+Li х1 или 104-170=9800-97+200 x1, откуда x1 =3747мг/л- для секции1;
Ь2 = 147л/ч; L2=9653л/ч; E2=0,3; х2=68мг/л; х2 =2001,3 мг/л- для секции 2;
L3 =96,53л/ч; Lз=9556,47мг/л- для секции 3;
L4=47,78л/ч; L4=9508,69л/ч; Е4=0,13;
Х4=49,7мг/л; Х4 = 1536мг/л- для секции 4
L5=28,52л/ч; L5=9480,17л/ч; Еб=0,11; Х5=44,2мг/л; Х5=2786мг/л
Таким образом, пять секций в аппарате обеспечивают очистку воды до содержания в
ней трансформаторного масла менее 45мг/л. Однако для более тонкой очистки воды с
содержанием жидких нерастворимых примесей ниже 45 мг/л., флотационный метод является
непригодным.
Литература
1. Михалкина, Г.С. Комплексная подготовка воды тепловых электростанций/ Г.С.Михалкина, Н.А.Николаев. - Казань: Отечество, 2007. - 96 с.
2. Патент №24996 РФ. МПК 7 СО2Б1/00. Флотатор/ Коротков Ю.Ф., Миронова Е.Н., Короткова Е.Ю. 2002. Бюл. №25.
3. Гуменюк, А.С. Исследование флотации с использованием падающей струи/ Гуменюк А.С., Адамянц П.П., Гайнутдинов Р.С., Коротков Ю.Ф //Тр. Тат НИИ нефтемаш. Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в области нефтепромышленного оборудования. М.: ЦИНТИ и ТЭИ по химическому и нефтехимическому машиностроению. 1992. - С. 29-34.
4. Плановский, А.Н. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии/ А.Н Плановский, П. Н. Николаев. - М.:Химия, 1987. - 496 с.
5. Савдур, С.Н. Системный подход в моделировании технологического процесса очистки нефтесодержащих сточных вод /С.Н. Савдур, С.А. Понкратова// Вестник Казан. технол. ун-та. -2010. -№7. - С.218-226.
6. Козулина, О.В. Флотационный метод очистки загрязненных вод /О.В Козулина, М.Г. Кузнецов, Е.Ю. Ермакова, В. А. Моско // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2011. - Т. 14, №4. - С.164-169.
© О. В. Козулина - канд. техн. наук, доц. каф. оборудования пищевых производств КНИТУ, орр-srv@rambler.ru; Е. Ю. Ермакова - инж. ОАО «Тат НИИнефтемаш», г.Казань; Ю. Ф. Коротков - канд. техн. наук, доц. каф. оборудования пищевых производств КНИТУ; А. А. Овчинников - канд. техн. наук, доц. той же кафедры.
