В России предложили новую эффективную технологию очистки сточных вод
Ученые Самарского политеха в составе научного коллектива разработали схему эффективной очистки сточных вод от масел, нефтепродуктов и других несмачиваемых загрязнителей. По словам разработчиков, новая технология позволяет повысить удельную производительность процесса на 10% без увеличения себестоимости. Результаты исследования опубликованы в Chemical Engineering and Processing: Process Intensification.
Ученые Самарского государственного технического университета (СамГТУ) совместно с коллегами из Пензенского государственного архитектурно-строительного университета разработали новую технологию напорной флотации.
Флотация – метод, который используется для обогащения полезных ископаемых. Он основан на том, что на границе раздела жидкость/газ или масло/жидкость вещества удерживаются по-разному. Гидрофобные (несмачиваемые) частицы на ней закрепляются, а имеющие высокое сродство к воде – нет. Метод позволяет разделить частицы по этому принципу.
Разработчики предложили усовершенствовать использование напорной флотации в очистных сооружениях. В этом случае воздух подается в емкость-сатуратор, в нем нагнетается давление 4–6 атм. Воздух растворяется в воде, а при выплескивании этой смеси во флотатор давление резко понижается до атмосферного и образуются пузырьки газа.«
"Суть этого метода легче всего объяснить на примере открывания бутылки игристого. Пока бутылка закрыта, в ней нет пузырьков, но после открытия жидкость "вскипает". Из нее под высоким давлением выделяется в виде пузырьков растворенный газ", – пояснил профессор кафедры водоснабжения и водоотведения АСА СамГТУ Сергей Степанов.
Степанов добавил, что пузырьки захватывают в пенный слой гидрофобные загрязнения – масла, нефтепродукты и взвесь. Таким образом сточные воды очищаются.
Экспериментальная установка с ионообменными фильтрами (искусственный цеолит, природный цеолит, катионообменная смола), отбор пробы исходной воды
Лабораторные анаэробные реакторы для биологической очистки сточных вод в термостате, подготовка эксперимента
Фильтр с искусственным цеолитом
Отбор пробы чистой воды после фильтраЭкспериментальная установка с ионообменными фильтрами (искусственный цеолит, природный цеолит, катионообменная смола), отбор пробы исходной водыЛабораторные анаэробные реакторы для биологической очистки сточных вод в термостате, подготовка экспериментаФильтр с искусственным цеолитомОтбор пробы чистой воды после фильтра
По словам ученых, сейчас большинство установок флотационной очистки использует мелкую фракцию пузырей, размер которой не превышает 0,07 мм. Они предложили дополнительно использовать пузырьки средних размеров.
Исследователи разработали новую схему сатуратора – устройства, которое позволит получать и отделять пузырьки размером 0,2–0,3 мм. Именно такие размеры пузырьков являются компромиссом между количеством захваченных примесей из воды и их скоростью всплытия, объяснили ученые.
«Мелкие пузырьки захватят больше загрязнений, но будут медленнее всплывать. И тогда понадобится большая поверхность флотатора. А слишком большие пузыри не обеспечат эффективной очистки сточных вод, потому что смогут удержать меньшее количество загрязнителей. Пузырьки 0,2–0,3 мм не создают дополнительной турбулентности потока, что бережет их от преждевременного отрыва от уловленных частиц», – рассказал Сергей Степанов.
Ученые уточнили, что предлагаемая конструкция состоит из двух камер. В первой мелкие пузырьки захватывают частицы загрязнений и образуют с ним первичные комплексы. Во второй эти комплексы подхватывают более быстрые средние пузырьки и, как на лифте, поднимают на поверхность для последующего пенообразования и удаления.
В будущем ученые планируют внедрить свои разработки на действующих очистных сооружениях.
