В России предложили новую эффективную технологию очистки сточных вод
Учёные 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.
Учёные 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 подаётся в емкость-сатуратор, в нём нагнетается давление 4–6 атм. Воздух растворяется в воде, а при выплёскивании 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 неё 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.
По словам учёных, 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 учёные.
"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 бережёт их от преждевременного отрыва от уловленных частиц", – рассказал Сергей Степанов.
Учёные 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.
