CC BY
96
УДК 628.543
В.Ф. Богданов
БОГДАНОВ Владимир Федорович - кандидат технических наук, доцент кафедры инженерных систем зданий и сооружений Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток). E-mail: [email protected] © Богданов В.Ф., 2012
Струйная адгезионно-каскадная флотационная очистка морских нефтесодержащих вод
Показаны результаты исследований и возможности применения струйной адгезионно-каскадной флотационной очистки морских нефтесодержащих вод. Ключевые слова: струя, адгезия, каскад, флотация, очистка, вода.
Jet adhesion-cascade flotation purification of the sea oily water. Vladimir f. Bogdanov - School of Engineering (Far Eastern Federal University, Vladivostok).
Shows results researchers, facility jet adhesion cascade flotation purification of the sea oily water. Key words: jet, adhesion, cascade, flotation, purification, water.
К числу распространенных загрязняющих окружающую среду веществ относятся нефть и продукты ее переработки, которые представляют серьезную опасность для водоемов и наносят большой вред флоре и фауне. Особо значима защита от загрязнения воды в морях и океанах, покрывающих свыше двух третей поверхности нашей планеты и жизненно важных для человечества. Предотвращение загрязнения нефтепродуктами открытых морей кроме отечественного законодательства предусмотрено и международными соглашениями. Для России особенно необходимо поддерживать чистоту морских вод Тихоокеанского бассейна, на долю которого приходится свыше 30% производства всей рыбной продукции в стране.
Одним из источников нефтяного загрязнения морей являются суда. Судовые нефтесодержащие воды подразделяют на льяльные воды машинно-котельных отделений, балластные и промывочные воды. Для очистки сточных вод после основного узла отстаивания применяется флотация. Метод флотации заключается в том, что воздушные пузырьки, прилипающие к нефтяным частицам, поднимают их на поверхность воды в виде пены. Последняя быстро разрушается, и слой нефти удаляется нефтесборным устройством. Практическое применение получили флотационные установки двух типов, различающиеся способом диспергирования воздуха турбиной насосного типа (импеллерная флотация) или изменением давления (напорная флотация).
Сегодня чаще применяются адгезионно-каскадные очистные установки. Воздух в них вовлекается в воду, падающую струями с высоты около 6 м. Средняя степень очистки для пресных нефтесодержащих вод на данных установках составляет 34,7%. Вышеуказанный способ очистки является отечественной разработкой , он был внедрен на нефтеперерабатывающем заводе в Нижегородской области в 1970-х годах, а до этого его применяли при обогащении полезных ископаемых. Суть способа заключается в том, что исходный рудный материал крупностью менее 50 мкм и плотностью 150-250 г/л сначала кондиционируют с углеродными реагентами, потом сбрасывают пульпу в режиме «водопада» с большой высоты в специальную ванну, где в результате удара проходит аэрация. Далее пеногон перемещает полученную пену к цилиндру адгезионной выгрузки, затем она попадает в гранулятор, где происходит масляная грануляция, а полученные гранулы выделяются из пульпы с помощью грохота. Турбулентный режим перемешивания пульпы и реагента реализуется за счет ударной силы, возникающей при ударе струи воды о свободную поверхность жидкости.
Автором этой статьи совместно с Я.А. Карелиным и Ю.А. Заславским разработан способ флотационной очистки морских судовых нефтесодержащих вод с применением напорной струйной аэрации и методика его расчета [1-3]. Получены теоретические и экспериментальные зависимости показателей флотационной очистки судовых нефтесодержащих вод со струйной аэрацией от основных влияющих факторов, установлена целесообразность применения многоступенчатой схемы очистки судовых нефтесодержащих вод с аэрацией, рециркулирующей очищенной водой, разработана конструкция флотатора для реализации указанного способа очистки. На основании результатов экспериментальных исследований (в лабораторных и полупро-
мышленных условиях) доказана эффективность использования струйной аэрации при флотационной очистке судовых нефтесодержащих вод с солесодержанием свыше 5 г/л. Степень очистки удалось повысить до 95%. В ходе выполнения диссертационной работы получены два авторских свидетельства на изобретения.
Доказано, что струйная аэрация является эффективным способом высокопроизводительного воздухо-насыщения во флотационном процессе. Струйный флотатор в целом представляет собой резервуар, секционированный на отдельные флотоячейки, снабженный расположенными над ним напорным распределительным коллектором аэрирующей воды с заглубленными в нее изолирующими струйные воронки насадками, установленными соосно отверстиям коллектора. Ячейки флотатора имеют боковые карманы, служащие для сбора выделенных примесей. Флотационная очистка с аэрацией, рециркулирующей очищенной водой, в многоступенчатом режиме обеспечила высокую производительность процесса выделения нефтепродуктов, позволила до минимума снизить энергозатраты. Использование способа флотационной очистки судовых нефтесодержащих вод с применением струйной аэрации позволяет снизить концентрацию эмульгированных нефтепродуктов с 150-350 до 2-9 мг/л без применения реагентов. Полученные основные зависимости флотационной очистки с применением струйной аэрации подтверждаются современными термодинамическими и кинетическими представлениями теории флотации. Разработанный способ особенно эффективен при очистке судовых нефтесодержащих вод с высоким солесодержанием (например, применительно к Тихоокеанскому бассейну страны).
В настоящее время нами разрабатывается комплексный способ струйной адгезионно-каскадной безнапорной флотационной очистки нефтесодержащих вод. Такой способ, к примеру, подходит для условий перевалочной нефтебазы (г. Находка), расположенной в гористой местности, где перепад высот между приемными резервуарами морских балластных вод и отметкой выпуска очищенных сточных вод в море составляет более 30 м. Число ступеней очистки может составлять пять и более. Аэрация очищаемой воды осуществляется за счет естественного перепада высот, последовательно включаемых по ходу движения воды ячеек (ступеней очистки). Глубина и другие размеры ступеней очистки будут определяться параметрами струй. К примеру, глубина проникновения водовоздушного факела струй в воду зависит от числа Фруда, приведенного к скорости истечения струи из насадка. Коэффициент аэрации, равный отношению объемного количества захваченного струей воздуха к расходу воды через насадок, будет определяться высотой свободного падения струи и гидравлическим радиусом насадка. Так же как в многоступенчатых флотаторах с напорной струйной аэрацией, в установках струйно-адгезионной сепарации, работающих в безнапорном режиме, заглубление в воду изолирующего струйную воронку насадка выполняется минимальным. Главным условием является недопустимость снижения уровня свободной поверхности очищаемой воды ниже заглубленного края насадка. Основными параметрами, которые должны определяться теоретически и экспериментально, являются угол расширения, определяющий компактность струи, размеры факела струи. Входными факторами выступают диаметр насадка, его форма, давление (перепад высоты) перед ним [3].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Богданов В.Ф. Флотационная очистка судовых нефтесодержащих вод с применением струйной аэрации: дис. ... канд. техн. наук. М., 1984. 176 с.
2. Заславский Ю.А., Богданов В.Ф. Очистка морских нефтесодержащих вод в условиях Тихоокеанского бассейна. Владивосток: ДВГУ, 1992. 144 с.
3. Флотационная водоочистка с применением струйной аэрации / сост.: В.Ф. Богданов, О.Я. Евсеева, Ю.А. Заславский. Владивосток: ДВГУ, 1991. 52 с.
X
