Другие журналы
|
научное издание МГТУ им. Н.Э. БауманаНАУКА и ОБРАЗОВАНИЕИздатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211. ISSN 1994-0408
77-30569/223719 Исследование влияния вибрации на флотационную обработку сточных вод
# 10, октябрь 2011
Файл статьи:
Иванов_P.pdf
(363.44Кб)
УДК.628.321 МГТУ им. Н.Э. Баумана Для описания флотационного процесса в последнее время используется многостадийная модель [1]. В случае применения интенсифицирующих воздействий, например виброакустических, приводящих к дополнительному диспергированию воздушных пузырьков (результаты применения виброакустического воздействия см. в [2]), такая модель представляется схемой (рис. 1), которая может быть описана следующей системой уравнений: Рис. 1. Схема флотационного процесса с наложением вибровоздействий Система уравнений: где А - исходное состояние частиц; В и С - состояние прилипания и закрепления диспергированных частиц на пузырьках; D - состояние частиц в пенном слое; СА, СВ, СС, СD – концентрация частиц в состояниях А, В, C и D соответственно; K1, K2, K3, K4, K5, K6, K7, K8, K9, K10 - константы переходов флотируемых веществ из одного состояния в другое. Константы перехода могут быть определены из следующих выражений: · Константы K1, K3, характеризующие вероятность образования флотокомплекса частица-пузырек в течение времени Т0: ; где: q – скорость барботирования, Е – эффективность захвата, k0 – коэф. полидисперсности пузырей, - эффективный диаметр пузырьков воздуха. Нами впервые указано на необходимость использования в качестве среднего размера пузырьков величины (эффективного радиуса, диаметра), характеризующей усредненную оценку размера пузырьков Rr, которые образуют флотокомплексы (рис.2), а не всех образуемых в жидкости пузырьков как это рекомендуется в известных литературных источниках. Например, в [3] рекомендуется определять средний размер пузырьков Rср, исходя из общего спектра пузырьков. Последнее утверждение, по нашему мнению, не является корректным, так как часть пузырьков больших размеров (размером Rd примерно 2 мм и более) не образует флотокомплексов. При этом следует отметить, что граничный размер пузырьков зависит от ряда факторов. Рис.2. Определение среднего размера пузырьков Rr, образующих флотокомплексы · Вероятность разрушения образовавшихся флотокомплексов характеризуется константами: ; , где А – коэффициент, Сf – концентрация флотокомплексов, Ga– градиент скорости аэрации, М – отношение размера частицы и пузырька. · Перемещение флотокомплесков частица-пузырек в пенный слой характеризуется константами: ; , где υr – скорость подъема флотокомплекса; h – расстояние от зоны аэрации до пенного слоя (глубина флотокамеры). · Выпадение флотокомплексов из пенного слоя при условии его мгновенного удаления, определяется константами: ; , где F – коэффициент пропорциональности; Gs – градиент скорости в околопенном слое; Cf – концентрация пузырьков в пенном слое; dr – эффективный диаметр пузырьков воздуха в пене. · Константа К9, определяющая выпадение частиц твердой фазы из пенного слоя в зону аэрации где υос – скорость осаждения частиц твердой фазы, выпадающих из пенного слоя, как правило, может рассчитываться по формуле Стокса. · Вероятность перехода частиц твердой фазы из жидкости в пену характеризуется константой: где t – время, х – текущее расстояние от границы пенного слоя, D – коэффициент диффузии частиц твердой фазы в жидкости. Предлагаемая теоретическая модель проверялась экспериментально. Исследования воздействия вибрации на флотационную очистки проводились на сточной воде лакокрасочного производства. Лакокрасочные материалы — это сложные многокомпонентные системы, содержащие пленкообразователи, пигменты, наполнители и др. Значительной составляющей большинства лакокрасочных материалов являются органические растворители. В качестве пигментов используются неорганические соединения: оксиды, соли тяжелых металлов. Отходы производства, предоставленные для анализа представляют собой остатки сырья, материалов или полуфабрикатов, образовавшихся при изготовлении продукции, а также продукты физико-химической или механической переработки сырья. Точный состав предоставленных отходов предоставлен не был, анализ жидкости также не производился. Однако наиболее распространен и типичен состав жидких отходов производства лакокрасочных материалов, представленный в таблице 1 [4]:
Визуально отходы представляют собой вязкую маслянистую жидкость желтого цвета. Характерен сильный едкий запах. В жидкости имеется большое количество твердых частиц, выпадающих в осадок. При проведении экспериментов использовалось два типа осадка: отстоенный (в течение не менее суток) и набранный после перемешивания. Для анализа эффективности очистки проводилось измерение мутности с помощью турбидиметра фирмы HACH, США типа 2100 AN. Мутность измерялась в нефелометрических единицах мутностиNTU. Флотация производилась в колонне. Высота столба жидкости составляла 500 мм. Пена отводилась в пеносборник. Критерием завершения процесса флотации служило прекращение пенообразования и, соответственно, пеноотведения в пеносборник. Для определения требуемого режима вибрационного воздействия было произведено предварительное исследование влияния вибрации на аэрацию в водопроводной воде с заданной высотой столба жидкости. Результаты исследования показали, что для данных условий наименьший диаметр пузырьков воздуха и наиболее равномерное их распределение по площади колонны имели место при вибрационном воздействии на частоте 130 Гц, при уровне вибрации 2g. Результаты эксперимента сведены в таблицу 2.
Рис. 3. Сравнительные данные влияния вибровоздействий на флотационную очистку сточных вод лакокрасочного производства Таким образом, очевидно существенное влияние вибрации на процесс флотации. Стоит отметить, что существенного различия в типе пробы на результате не отмечено, те нерастворенные частицы загрязнений, которые попали в пробу, отобранную после перемешивания остались и осадились в стоке и после флотации. Время флотации с вибрацией составляло 10 минут, после которого количество производимой пены было незначительно, увеличение времени флотации еще на 5 минут привели лишь к незначительному улучшению результатов. Время флотации без вибрации составляло 5 минут, по истечении которых пена также уже практически не производилась, однако флотация проводилась еще в течение 10 минут. Стоит отметить, что если после завершения флотации в режиме без вибрации, ее добавить в заданном режиме, пена снова начинала производиться, а сток, соответственно продолжал флотироваться.
Список литературы: 1.Ксенофонтов Б.С. Флотационная обработка воды, отходов и почвы. М.: Новые технологии. – 2010.-272 с. 2. Ксенофонтов Б. С., Иванов М. В., Геворкян Р. Э. «Флотационная очистка сточных вод с использованием вибровоздействий» // Безопасность жизнедеятельности ╧9 2011 3. Дерягин Б.В. Микрофлотация.М.: Химия.- 1987. 4. Кузьмин Р.С. Компонентный состав отходов. Часть 1: монография / Р.С. Кузьмин. - Казань.: Дом печати, 2007. - 156 с. Публикации с ключевыми словами: вибрация, сточные воды, флотация, кинетика Публикации со словами: вибрация, сточные воды, флотация, кинетика Смотри также: Тематические рубрики: Поделиться:
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|