Очистка сточных вод от нефтепродуктов, особенно эмульгированных, которые невозможно уже разделить гравитационными способами достаточно сложная техническая задача. Применение каталитических или других химических реакций, а также любых других энергетических воздействий, требующих дополнительное введение какого-либо вещества или применения электролиза, неизменно приводит к удорожанию способа очистки, усложнению конструкций, эффективность которых не всегда может быть оправдана.

С.Б. Федотов, К.Б. Леонов разработали способ извлечения эмульгированных и взвешенных веществ из растворов на основе флотации с использованием виброакустических воздействий. Акустические колебания, распространенные в жидкости, содержащей газовые пузырьки, неизбежно приводят к интересным эффектам: при совпадении частоты собственных колебаний пузырьков и внешних воздействий происходит явление резонанса, при котором пузырьки приобретают свойство «насоса», т.е. притягивают все мелкие включения, находящиеся на расстоянии диаметра от границы раздела фаз.

При очистке необходимо, чтобы флотокомплекс целиком перешел в пенный слой. Основная сложность состоит в том, что для продуктивной реализации резонансного эффекта требуется определенная частота и одинаковые или хотя бы близкие диаметры пузырьков воздуха.

Авторы предложили пневмогидравлический аэратор, который генерирует пузырьки воздуха за счет создания определенных гидравлических условий в сопле аэратора. В сопле аэратора можно получить до 80% пузырьков требуемого диаметра.

Необходимые эксперименты проводились на опытно-промышленной установке (рис.), состоящей из флотационной камеры 17 объемом 52 л, к которому был присоединен акустический модуль с вибратором 12 и пневмогидравлическими аэраторами 11. Вода и воздух поступали к аэраторам с гидропневматической установки 7. Бункер питания 4 имел возможность подачи исходной загрязненной воды как в акустический модуль 13, так и непосредственно во флотационную камеру через трубопровод 16. Вибратор 12 приводился в действие электродвигателем 1. Параметры акустических колебаний контролировались прибором ВШВ-003. Расход воды, поступающей в аэраторы, измерялся расходомером 10, а расход воздуха, поступающего в аэраторы - ротаметром 8. Принцип действия гидропневматической установки 7 достаточно прост: воздух поступал в верхнюю часть установки, а нижняя часть была заполнена водой. Таких установок было две, пока работала одна, другая заполнялась водой. Для предупреждения увеличения давления в верхней части установки находится клапан 6, который срабатывает при давлении 0.75 МПа. Для измерения колебаний на камере 17 и акустическом модуле 13 устанавливались пьезометрические датчики 14.

Пенный продукт переливался в верхний карман камеры и по трубопроводу 18 отводился на утилизацию. Очищенная вода через трубопровод 19 удалялась на последующую доочистку. Очищенная вода через трубопровод 19 удалялась на последующую доочистку. Частота вращения двигателя регулировалась электролатром 2.

Оценка параметров, при которых достигается наилучший результат очистки, позволила определить необходимую частоту акустических воздействий. Частота фиксировалась пьезоэлектрическими датчиками, а ее изменение задавалось различной частотой вращения двигателя. Оптимальные параметры: давление камеры - атмосферное, давление воды и воздуха в аэраторах - 0.7 МПа, диаметр насадки 1.5 мм, диаметр пузырей 1 мм, соотношение воды и воздуха в аэраторах - 1: 35, соотношение сточной воды и воздуха в камере - 1:1, время флотации - 3 мин.

Новые пневмогидравлические аэраторы можно применять для флотации взвешенных веществ. Наибольший эффект при флотации эмульгированных нефтепродуктов с применением виброакустических воздействий достигается на частотах близких к 330 Гц. Повышение эффективности очистки в значительной степени зависит от размера пузырьков одинакового диаметра в пределах 1 мм. Степень очистки составила 99.9%, при времени флотации - 3 мин., расходе - 60 м3/ч и концентрации нефтепродуктов 400 мг/л.

Данный способ не ограничивает возможности использования методов электрофлотации и напорной флотации, но в каждом конкретном случае следует определять экономическую целесообразность того или иного способа очистки.

Оценка фильтрующих материалов при очистке поверхностного стока с урбанизированных территорий

Перед сбросом в водные объекты дождевые и талые воды должны быть очищены. Значительные колебания загрязнений и их разнообразие требуют индивидуального подхода к разработке схем очистки нефтесодержащих дождевых стоков. Поэтому для каждого конкретного случая необходима тщательная оценка загрязненности сточных вод, а также анализ условий их образования с учетом характеристики конкретной территории водоотведения.

В настоящее время появились предложения по использованию в качестве фильтровального материала торфа. Исследования эффективности его применения проводились на одной из очистных станций в районе Марьино (г. Москва), куда поступает поверхностный сток с территории площадью 110 га.

Загрузочные фильтровальные материалы испытывались в воде после очистных сооружений. Исследования проводились на лабораторной установке, представляющей фильтр в виде колонке из оргстекла. Слой торфа в фильтре был принят равным 200 мм.

Исходная вода забиралась насосом из колодца перед отводом с территории очистных сооружений и подавалась в поточный распределительный трубопровод, из которого через патрубок со шлангом поступала на модели фильтров. Избыточная вода из распределительного трубопровода отводилась на очистные сооружения.

Фильтр диаметром 110 мм, загруженный торфом, работал при скорости фильтрования 4 м/ч. Расход воды, подаваемой на фильтр, соответствовал заданным скоростям. Скорость фильтрования контролировалась в процессе проведения эксперимента. Проба исходной воды отбиралась из патрубка распределительного трубопровода в течение эксперимента. Пробы отфильтрованной воды отбирались в начале исследований каждый час, затем через 3 часа.

При оценке пористости торфа по стандартной методике возникли трудности в определении объема скелета пробы, поэтому вместо плотности рассчитывали его объемную массу. В среднем пористость загрузки торфа составляет 85-86%. Объемная масса торфа равна 0.5 г./см3, что свидетельствует о его плавучести, поэтому слой торфа должен фиксироваться сеткой.

Сорбционные свойства торфа в первом приближении оценивались по следующей методике: навеска сухого торфа помещалась в сосуд с водой с известной концентрацией нефтепродуктов. Затем полученная суспензия встряхивалась в течение 5-20 мин. По истечении этого времени суспензия фильтровалась, в полученном фильтрате определялась концентрация нефтепродуктов. Результаты исследований приведены в таблице №

Таблица

Масса навески торфа в пробе, г	Содержание нефтепродуктов в пробе, мг/л	Период встряхивания, мин	Содержание нефтепрод-в в фильтрате после контакта с торфом, мг/л	Количество задержанных нефтепродуктов, мг	Удельная величина сорбции торфом, г/г
43	7.74	0	-	-	-
		5	4.3	5.59	0.13
		10	5.3	5.09	0.13
		20	2.2	6.64	0.15
6	7.74	0	7.74	-	-
		5	3.8	5.84	0.97
		10	2.5	6.49	1.08
		20

Торфяная загрузка фильтра слоем 200 мм с пористостью m = 85-86% при скорости фильтрования 4 м/ч позволяет обеспечить очистку воды по взвешенным веществам до 5-10 мг/л и по нефтепродуктам 0.4-0.5 мг/л.

Потери напора в торфяной загрузке в летний период могут достигать в течение месяца 1-1.2 м, в осенний - в течение 5-7 дней при той же эффективности очистки.

Сравнительно быстрый рост потерь напора в торфяной загрузке и невозможность ее регенерации свидетельствуют о целесообразности ее применения только при малых расходах поверхностного стока и ее замене и утилизации.

Список использованной литературы

1. «Водоснабжение и санитарная техника» №5, 2006.

2. «Водоснабжение и санитарная техника» №5, 2004.

3. «Водоочистка» №07, 2006.

4. «Водоочистка» №04, 2006.

5. «Водоочистка» №03, 2006.