Совместная разработка ученых из Самары и Пензы поможет эффективнее очищать сточные воды

Усовершенствованная технология очистки сточных вод от масел, нефтепродуктов и других несмачиваемых загрязнителей, которую разработали совместно ученые Самарского государственного технического университета (СамГТУ) иколлегами из Пензенского государственного архитектурно-строительного университета, позволяет повысить удельную производительность процесса на 10% без увеличения себестоимости.

Такая технология называется — технология напорной флотации.

Флотация – метод, используемый для обогащения полезных ископаемых. В его основе лежит то, 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. Таким методом можно разделить частицы по данному принципу.

Ученые-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.

Профессор кафедры водоснабжения и водоотведения АСА СамГТУ Сергей Степанов пояснил: «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».

Профессор также добавил, что пузырьки захватывают в пенный слой гидрофобные загрязнения – масла, нефтепродукты и взвесь. Благодаря этому сточные воды очищаются.

Также ученые рассказали, что в большинстве функционирующих сейчас установок флотационной очистки использует мелкую фракцию пузырей, размер которой не превышает 0,07 мм. Они предложили дополнительно использовать пузырьки средних размеров. Они разработали новую схему сатуратора – устройства, которое позволит получать и отделять пузырьки размером 0,2–0,3 мм. Как объяснили ученые, именно такие размеры пузырьков являются компромиссом между количеством захваченных примесей из воды и их скоростью всплытия.

Сергей Степанов пояснил: «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».

Предлагаемая учеными конструкция состоит из двух камер. В первой — мелкие пузырьки захватывают частицы загрязнений и образуют с ним первичные комплексы. Во второй камере эти комплексы подхватывают более быстрые средние пузырьки и, как на лифте, поднимают на поверхность для последующего пенообразования и удаления.

Свои разработки ученые намерены внедрить на действующие очистные сооружения.

Результаты исследования опубликованы в Chemical Engineering and Processing: Process Intensification.