Совершенствование береговых систем очистки судовых нефтесодержащих вод тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.08, кандидат наук Сазонов Дмитрий Васильевич

• Сазонов Дмитрий Васильевич
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Сазонов Дмитрий Васильевич

ВВЕДЕНИЕ

1 Нефтесодержащие воды, образующиеся при использовании водного транспорта, и варианты их очистки

1.1 Варианты обработки нефтесодержащих вод

1.2 Основы флотационной очистки воды

1.3 Пути повышения эффективности флотационных аппаратов очистки воды

1.4 Обзор существующих способов аэрации для флотационной очистки сточных вод

1.4.1 Напорная флотация

1.4.2 Пневматическая флотация

1.4.3 Электрофлотация

1.4.4 Механическая (импеллерная) флотация

1.4.5 Пневмогидравлический способ аэрации

1.5 Усовершенствованный вариант пневмогидравлической системы аэрации (с подачей воздуха перед насосом)

1.6 Сравнение наиболее распространённых типов флотации

1.7 Выводы по главе

2 Уточнение модели флотации применительно к проточным флотационным аппаратам

2.1 Уточнение модели флотации для варианта А

2.2 Уточнение модели флотации для варианта Б

2.3 Оценка влияния зоны постоянной интенсивности аэрации

2.4 Выводы по главе

3 Экспериментальные исследования флотационного процесса с использованием пневмогидравлической системы аэрации

3.1 Лабораторная установка

3.2 Изучение основных параметров предлагаемой системы аэрации

3.2.1 Определение размеров пузырьков, генерируемых предлагаемой пневмогидравлической системой аэрации

3.2.2 Определение интенсивности аэрации в лабораторной установке

3.3 Влияние состава загрязнений воды и применяемых реагентов на характеристики флотокомплексов

3.3.1 Определение скорости всплытия флотокомплексов

3.3.2 Эксперименты по изучению размеров пузырьков, образующих флотокомплексы

3.4 Очистка воды на лабораторной установке

3.4.1 Очистка воды в периодическом режиме

3.4.2 Очистка воды в проточном режиме

3.5 Выводы по главе

4 Технико-экономические рекомендации по использованию флотаторов с пневмогидравлической системой аэрации для очистки нефтесодержащих вод и использование результатов на практике

4.1 Методика расчёта флотационной машины с пневмогидравлической системой аэрации

4.2 Технико-экономическая оценка предлагаемого технического решения

4.3 Рекомендации по использованию флотационных аппаратов с ПГСА в технологической схеме очистки судовых нефтесодержащих вод на береговых очистных сооружениях

4.4 Использование результатов на практике

4.5 Перспективы развития очистки нефтесодержащих вод с использованием флотаторов с ПГСА

4.6 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А. Сравнение численных решений системы уравнений

Приложение Б. Пример расчёта флотационного аппарата

Приложение В. Копия акта внедрения в учебный процесс

Приложение Г. Копия акта о внедрении

Приложение Д. Копия справки

Приложение Е. Копия патента на полезную модель

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование береговых систем очистки судовых нефтесодержащих вод»

Актуальность работы

Анализ официально публикуемых докладов о состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации и о состоянии и использовании водных ресурсов [1, 2] показывает, что объём сточных вод, не соответствующих нормативам, остаётся достаточно большим: более 10 % загрязнённой воды сбрасывается без очистки и более 30 % - недостаточно очищенной, а доля оборотного (повторно-последовательного) использования воды в валовом водопотреблении на производственные нужды в последние годы почти не изменяется и составляет около 81 %. Причём часть из этого используется в замкнутых контурах.

Одной из отраслей экономики, в которой стоит вопрос очистки сточных вод, является транспорт (на транспорт и связь приходится сброс более 30 млн м3 загрязнённых сточных вод в год [2]). При его эксплуатации и обслуживании образуются сточные воды разного состава. Например, для автомоек характерны сточные воды с высоким содержанием поверхностно-активных веществ (ПАВ) различного типа, входящих в состав моющих средств, нефтепродуктов (НП) и взвешенных частиц [3]. На водном транспорте можно выделить льяльные или подсланевые воды, образующиеся в машинном отделении и содержащие повышенные концентрации НП [4], а также хозяйственно-бытовые сточные воды, связанные с нуждами пассажиров и членов экипажа судна. Также возможно образование грязных балластных вод, которые необходимо очищать перед их сбросом [4]. Особенностью морского водного транспорта является то, что загрязнённая вода образуется вне централизованных систем водоотведения. Поэтому стоит вопрос: очищать воду на самом судне, везти загрязнённую воду до специализированных причалов, куда передавать её для последующей очистки, или периодически перекачивать воду на спец. судна [5, 6]. Для железнодорожного [7] и авиационного [8] транспорта также стоит проблема очистки образующейся

сточной воды, например, поверхностного стока, содержащего НП. При этом по экономическим или технологическим причинам большое количество сточной воды не соответствует требованиям для сброса.

Флотационный способ весьма распространён для очистки сточных вод, особенно нефтесодержащих. Однако этот способ не всегда является простым или эффективным. В отдельных случаях бывает необходимо повысить качество флотационной очистки воды за счёт модернизации существующего оборудования без увеличения занимаемой им площади.

Важность работы подтверждается также целью 6 Транспортной стратегии Российской Федерации на период до 2030 года «Снижение негативного воздействия транспортной системы на окружающую среду» [9]. Согласно этой стратегии должен развиваться и сам водный транспорт, из-за чего будет соответственно увеличиваться количество нефтесодержащих вод, которые должны сначала отдельно собираться на судах, а потом очищаться. Также увеличится объём нефтесодержащих сточных вод, образующихся при подготовке судов к холодному отстою, ремонту или утилизации. Поэтому актуальным является поиск новых путей совершенствования очистных сооружений, используемых в транспортном комплексе, включая береговые очистные сооружения, куда со специализированных причалов передаются нефтесодержащие воды, принятые с судов. Этого можно добиться, например, за счёт применения флотационных установок с пневмогидравлической системой аэрации (ПГСА) и уточнения методик расчёта очистных сооружений.

Степень разработанности темы работы

Проблемой очистки судовых нефтесодержащих вод занимались многие учёные и специалисты, среди которых можно выделить следующих: И. Г. Берёза, В. И. Истомин, А. С. Курников, В. С. Наумов, В. И. Решняк, Г. И. Тихомиров, В. Л. Этин и др.; а среди тех, кто занимался вопросами флотационной очистки воды, в том числе нефтесодержащих вод, - Е. В. Алексеев, С. Ю. Андреев,

А. М. Годэн, Б. В. Дерягин, В. И. Классен, В. А. Колесников, Б. С. Ксенофонтов, А. И. Мацнев, В. Д. Назаров, А. А. Петрунин, Ю. Б. Рубинштейн, Е. А. Стахов, М. Ю. Толстой, J. K. Edzwald, P. Li, J. Rubio, I. M. Sherrell, A. Vazirizadeh и др. Несмотря на большое количество работ, вопросы очистки нефтесодержащих вод, расчёта флотационных аппаратов, а также получения большого количества мелких пузырьков газов для флотации относительно простым способом до сих пор остаются актуальными.

Объектом исследования диссертационной работы являются технологии очистки нефтесодержащих вод, образующихся при эксплуатации водного транспорта, а предметом исследования - совершенствование флотационного способа очистки нефтесодержащей воды.

Цель и задачи работы

Целью работы является интенсификация очистки судовых нефтесодержащих вод на береговых очистных сооружениях.

Для выполнения заданной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Уточнение математической модели флотационного процесса применительно к проточным горизонтальным флотаторам с ПГСА.

2. Создание лабораторной установки с ПГСА.

3. Экспериментальное определение основных параметров аэрации исследуемой системы, определяющих эффективность очистки нефтесодержащей воды во флотационных аппаратах.

4. Экспериментальная проверка применимости предлагаемой модели флотации с учётом найденных параметров аэрации в случае очистки нефтесодержащей воды и сточной воды.

5. Разработка и обоснование методики расчета флотационных аппаратов с пневмогидравлической системой аэрации для горизонтальных флотаторов.

6. Разработка технико-экономических рекомендаций по использованию

флотационных аппаратов с предлагаемым вариантом ПГСА для очистки нефтесодержащих вод, образующихся при эксплуатации водного транспорта.

Методология и методы исследования

Эксперименты проводились на специально созданной лабораторной установке. Определение размеров пузырьков и скоростей всплытия флотокомплексов осуществлялось фотографическим методом с применением цифрового микроскопа. Для обработки экспериментальных данных использовались методы математической статистики. Для анализа загрязнённой воды на различные показатели использовались общепринятые фотометрические методы. Теоретические исследования проводились с использованием программных комплексов.

Научная новизна работы

1. Впервые в многостадийной модели флотации предложено учитывать изменение интенсивности аэрации по длине флотационного аппарата. Обоснована необходимость учёта изменения интенсивности аэрации в проточных флотационных установках.

2. Получены зависимости для расчёта интенсивности аэрации, учитывающие её изменение по длине флотатора.

3. Доказано влияние типа насоса на размеры пузырьков, генерируемых ПГСА.

Теоретическая и практическая значимость работы

1. Скорректирована модель флотационного процесса применительно к проточным флотационным установкам.

2. Предложено использовать пневмогидравлические флотационные установки вместо напорных флотаторов для очистки нефтесодержащих вод, образующихся при эксплуатации водного транспорта.

3. Предложена для практического применения оригинальная методика расчёта проточных флотаторов с ПГСА.

4. Предложена и защищена патентом РФ (патент на полезную модель №123001, приор. 24.07.2012) новая конструкция флотационной установки с пневмогидравлической системой аэрации.

5. Разработаны рекомендации по проектированию флотаторов с ПГСА с учётом её особенностей.

6. Результаты работы апробированы на нескольких очистных сооружениях.

Реализация и внедрение результатов работы

Созданная лабораторная установка применяется в учебном процессе. Даны рекомендации по использованию флотации с применением реагентов для очистки судовых нефтесодержащих вод. По результатам диссертации были разработаны флотационные установки, входящие в технологическую схему очистки сточных вод нескольких автомоек.

Степень достоверности полученных результатов обеспечивается применением современных методов анализа полученных результатов, проведением экспериментов по известным методикам, использованием современного оборудования, а также многолетним сроком эксплуатации успешно работающих внедрённых флотаторов.

Личный вклад автора состоит в анализе литературных источников, создании лабораторной установки, проведении теоретических и экспериментальных исследований, обработке и обобщении полученных данных, написании публикаций и заявки на патент на полезную модель, апробации материалов диссертационной работы в различных конференциях; участии во внедрении флотатора для очистки сточных вод.

Положения, выносимые на защиту 1. Математическая модель флотационного процесса, скорректированная применительно к проточным флотационным установкам.

2. Результаты экспериментальных исследований по определению параметров предлагаемой пневмогидравлической системы аэрации и скоростей всплытия флотокомплексов.

3. Результаты экспериментов по очистке нефтесодержащей воды и сточной воды.

4. Методика расчёта проточных флотаторов с предлагаемой ПГСА.

5. Технико-экономические рекомендации по использованию флотаторов с ПГСА для очистки судовых нефтесодержащих вод.

Апробация работы

Результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях различного уровня: XIX школа-семинар молодых учёных и специалистов под руководством академика А. И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках» (2013 г., г. Орехово-Зуево Московской области); VII всероссийская молодежная научно-инженерная выставка «ПОЛИТЕХНИКА» (2013 г., Москва), где был получен диплом III степени в номинации «Экологически чистые энергетические системы и установки»; международная конференция 14th SGEM GeoConference on Ecology, Economics, Education And Legislation (2014 г., Болгария); Девятая всероссийская конференция молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России» (2016 г., Москва); Межвузовская научно-практической конференции «Естественно-научные и математические дисциплины в транспортной отрасли» (Московская государственная академия водного транспорта, 2017 г.); IV Всероссийская научная конференция «Проблемы экологии Волжского бассейна 2019» («Волга-2019», Нижний Новгород).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 12 работ, включая 4 статьи в изданиях, входящих в международные реферативные базы данных и системы цитирования

(1 - Web of Science, 2 - Scopus, 1 - Chemical Abstracts), 2 статьи в рецензируемых научных журналах из перечня ВАК и 1 патент на полезную модель.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка сокращений, списка использованной литературы и 6 приложений. Работа изложена на 133 страницах машинописного текста, основная часть работы содержит 3 таблицы и 57 рисунков, библиографический список из 128 источников.

Содержание работы соответствует п. 3.3 паспорта специальности 03.02.08: «научные исследования в области разработки и совершенствования методов проектирования природоохранной техники для железнодорожного, водного, автомобильного и авиационного транспорта».

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цель и задачи работы, отражены новизна и практическая значимость результатов исследований, а также приведены основные результаты работы, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены виды сточных вод, образующихся при эксплуатации судов. Особое внимание уделено нефтесодержащим водам (НВ). Среди различных вариантов обработки НВ приоритет отдан очистке на береговых сооружениях. В качестве основного этапа очистки НВ предложено использовать флотационный способ с предварительной реагентной обработкой. Для описания флотационного процесса выбрана многостадийная модель флотации Ксенофонтова. Приведён обзор наиболее распространённых способов аэрации, используемых для флотационной очистки сточных вод. Рассмотрены основные пути развития флотационной очистки воды. Подробнее рассмотрены разновидности пневмогидравлической системы аэрации. Показано, что для неё наиболее эффективно подавать воздух перед насосом. Проведено сравнение перечисленных способов флотации по основным параметрам: средний размер генерируемых пузырьков газов, энергопотребление и главные недостатки.

Во второй главе изложены принципы моделирования флотационного процесса для проточных аппаратов. Показана необходимость учёта изменения интенсивности аэрации по длине аппарата, в связи с чем предложена формула для определения интенсивности аэрации и уточнена многостадийная модель флотации.

В третьей главе описана созданная лабораторная установка и методы экспериментальных исследований. Описаны способы определения размеров генерируемых пузырьков воздуха, скоростей всплытия флотокомплексов. Также в этой главе приведено оборудование, использованное для определения концентрации загрязняющих веществ. Представлены результаты экспериментальных исследований по определению дисперсного состава генерируемых пузырьков газа, по влиянию различных факторов на скорость всплытия образующихся флотокомплексов. Приведены результаты экспериментов по очистке нефтесодержащих вод, на основе которых показана возможность использования трёхстадийной модели флотации для расчёта проточной флотационной установки с ПГСА для очистки нефтесодержащей воды.

В четвёртой главе представлена разработанная методика расчета флотационной установки с ПГСА. Также в главе даны рекомендации по использованию флотаторов с ПГСА для очистки нефтесодержащих вод. Показано, что разработанные технические решения позволяют снизить капитальные и эксплуатационные затраты на очистку нефтесодержащих вод, а также площадь, занимаемую оборудованием. Помимо этого представлена информация о применении созданной лабораторной установки в учебном процессе и о внедрённых флотаторах с ПГСА.

1 Нефтесодержащие воды, образующиеся при использовании водного транспорта, и варианты их очистки

Использование водного транспорта влечёт за собой образование сточных вод на различных этапах: непосредственно на судах при их эксплуатации, при подготовке к холодному отстою, ремонту или утилизации судна. Среди сточных вод, образующихся на судах, согласно действующим отечественным [10] и международным [11] нормам и правилам, отдельно выделяют нефтесодержащие воды (смесь воды с любым содержанием нефти) и другие сточные воды, включая стоки помещений пищеблока, душевых, туалетов и прочее.

Вторую группу сточных вод по сути составляют хозяйственно-бытовые и хозяйственно-фекальные сточные воды, которые близки по составу к сточным водам, идущим от населения. Объём этих вод во многом будет зависеть от количества людей (команды и пассажиров), находящихся на судне, и от его специализации. В некоторых случаях может быть целесообразно отдельно собирать хозяйственно-бытовые сточные воды и отдельно хозяйственно-фекальные сточные воды ввиду их разного состава, а затем отдельно очищать [13].

Нефтесодержащие воды (НВ) образуются в первую очередь в машинных и котельных отделениях кораблей и судов. Состав и количество льяльных НВ будет зависеть от мощности энергоустановки судна, технологии обслуживания судна и инженерной культуры обслуживающего персонала [14].

Надо отметить, что помимо собственно нефтепродуктов НВ часто загрязнены поверхностно-активными веществами (ПАВ), входящими в состав в частности моющих средств, а также взвешенными веществами. ПАВ в свою очередь могут способствовать образованию нефтеводяных эмульсий, что затрудняет очистку от НП [15].

Нефтесодержащие воды представляют дополнительную опасность при попадании в окружающую среду даже несмотря на то, что их объём значительно меньше, чем других сточных вод. Поэтому проблеме очистки НВ уделяется особое

внимание.

Концентрация нефтепродуктов в НВ может изменяться в широких пределах: в одних случаях относительно небольшое содержание (1-20 мг/л), в других -300-5000 мг/л и может доходить до 10-18 г/л [4, 16-19], в связи с чем их обязательно необходимо очищать.

1.1 Варианты обработки нефтесодержащих вод

Можно выделить три варианта обработки НВ:

• очистка на самом судне до нормативных показателей и сброс их в водный объект, если это не запрещено международными и национальными правилами;

• очистка на самом судне, а потом передача вод на внесудовые водоохранные средства для доочистки и сброса в водный объект;

• накопление на судне и передача на внесудовые водоохранные средства для последующей очистки.

К внесудовым водоохранным средствам относятся специализированные суда (плавучие природоохранные технические средства) и береговые технические средства. В свою очередь спец. суда могут быть как самоходными, так и несамоходными [20].

Выбор варианта обработки зависит как от применяемых норм и правил, так и от технико-экономической целесообразности и возможностей, включая береговую инфраструктуру [5, 6, 12, 16, 21, 22].

Морские перевозки характеризуются длительным плаванием без возможности захода в порт или сдачи НВ на спец. суда, поэтому морские суда, как правило, оборудованы системами очистки НВ. При этом требования, предъявляемые к сбрасываемым в море обработанным НВ, по содержанию нефтепродуктов следующие: не более 15 ррт. Такая концентрация связана с тем,

что при превышении её возможно образование видимой плёнки нефтепродуктов на поверхности воды. Но в открытых морях и океанах идёт сильное разбавление, поэтому концентрация НП сильно снижается и становится относительно безопасной для морских обитателей. Сброс такой воды разрешён согласно МАРПОЛ [11] в общем случае на расстоянии 12 миль от берега. Пример судовой системы очистки НВ, обеспечивающей концентрацию нефтепродуктов не более 15 ррт, представлен на рис. 1.1 [23]. Нефтесодержащая вода последовательно проходит два этапа очистки. Сначала вода нагревается в отстойной камере, что улучшает процесс всплытия части нефти, затем вода проходит через коалесцирующий и фильтровальный элементы. На втором этапе НВ проходит через адсорбирующие картриджи, заполненные активированным углём. Такие аппараты выпускаются производительность от 0,1 до 10 м3/ч.

Рисунок 1.1 - Сепаратор нефтесодержащих (льяльных) вод RWO SKIT/S-DEB

Подобные системы, включающие на первом этапе очистки коалесценцию и отставание, а на втором этапе - фильтры доочистки, производятся и в России, например, фирмой «Винета» [24]. Бывают случаи использования гидроциклонов вместо стадии отстаивания в судовых системах очистки НВ (рис. 1.2, [25]).

Во внутренних водах и бухтах перемешивание воды идёт слабее. Предъявляются более строгие требования к степени очистки НВ от нефтепродуктов: для станций очистки, установленных на судах после 1997 г., эксплуатирующихся на внутренних водных путях России - 8 мг/л нефтепродуктов, а на специализированных очистных судах - 5 мг/л [10]. Примеры станций очистки, позволяющих достичь таких значений представлены на рисунке 1.3 [26] и рисунке 1.4 [27]. В первом случае для достижения качества очистки 5 ррт используется специальная мембрана, следовательно, полностью освободится от НВ невозможно из-за наличия потока концентрата. Во втором случае в качестве основного выбран мало распространённый способ -биологическая очистка. Также некоторые компании выпускают судовые системы очистки НВ, включающие в себя реагентную обработку и флотацию (рисунок 1.5 [28]). Однако эти концентрации (5 и 8 мг/л) на порядки больше, чем предельно допустимая концентрация НП при сбросе в водные объекты рыбохозяйственного значения (ПДКрх), которая составляет 0,05 мг/л [29]. Указанные требования не соответствуют и ПДКх-б (для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования), которая

Рисунок 1.3 - Судовая система очистки НВ ULTRA-SEP™ Standard

Рисунок 1.4 - Судовая система очистки НВ PetroHmmator

составляет - 0,3 мг/л [30]. Следовательно, степень очистки на таких судах может быть недостаточна для сброса в водный объект, и необходимо будет передавать предварительно очищенные НВ на берег. Там вода будет очищаться либо портовыми (береговыми)/промышленными системами очистки, либо уходить в централизованную систему канализации населённого пункта. Оператор системы

канализации должен принимать сточную воду с содержанием НП до 8 мг/л согласно Правилам холодного водоснабжения и водоотведения [31], что соответствует качеству очистки, предъявляемым к станциям очистки НВ судов внутреннего водного транспорта России.

Рисунок 1.5 - Судовая система очистки НВ Wartsila BWG

Также международные соглашения (например, [36]) обязывают определённые категории портов иметь пункты приёма и переработки НВ. При наличии приёмных устройств в морских портах загрязнённые воды, включая НВ, следует откачивать на береговые очистные сооружения [32]. В случае принятия НВ напрямую с судов, не имеющих станций очистки НВ, концентрация НП скорее всего будет превышать 8 мг/л, следовательно, их нельзя будет сбрасывать в систему канализации, не говоря уже о сбросе в водный объект. В связи с этим необходима очистка принятых НВ.

При этом при повышении объёма судоходства в России, которое запланировано в нашей стране [9], возрастёт нагрузка на береговые очистные сооружения, следовательно, необходимо как модернизировать существующие

мощности, так и создавать новые.

Также надо отметить, что согласно Резолюции №21 (второй пересмотренный вариант) о «Предотвращении загрязнения внутренних водных путей с судов» [36] на внутренних водных путях предпочтительным вариантом является сбор отходов, включая НВ, образующихся на борту, и передача их на берег для переработки. В связи с этим в данной работе рассматривается вариант очистки НВ на береговых очистных сооружениях.

Возникает вопрос, как их очищать, учитывая большие возможности очистки на берегу. Существуют различные способы очистки воды от НП, основными из которых являются отстаивание, использование центробежных сил (более эффективный, но и более энергозатратный метод, чем отстаивание), фильтрование, флотация, реагентная обработка (коагуляция для выделения НП, находящихся в растворённом и эмульгированном состояниях) и сорбция. Иногда используются биологические методы очистки. Возможен вариант доочистки НВ мембранным способом [34], который позволит уменьшить количество НВ за счёт сброса пермеата с допустимой концентрацией нефтепродуктов, что можно использовать для повышения автономности плавания по количеству НВ, находящихся на борту. Также проводятся исследования по применению озона для очистки НВ [35]. Выбор способов очистки будет зависеть не только от состава загрязнений и требований к очищенной воде, но и от места размещения очистного оборудования. Существенную роль также будет играть тот факт, что НП будут присутствовать в воде в разном состоянии: в виде капель, в эмульгированном и растворённом состояниях, в последних двух случаев механические способы будут мало эффективны.

Целесообразно рассмотреть варианты схем, применяемых для очистки нефтесодержащих вод, в том числе судовых НВ, на береговых очистных сооружениях и очистных промышленных предприятий. В обзоре [37] способов очистки НВ, образующихся на морских судах, приведены современные методы с примерами установок и отмечено, что эффективной очистка может быть только

при применении нескольких методов. Во многих случаях одним из методов предлагается либо обычная коагуляция, либо электрокоагуляция. В работе [38] рассмотрена обработка нефтесодержащих сточных вод нефтеперерабатывающего завода и предложена схема очистки, состоящая из песколовки, нефтеловушки, напорной флотационной установки и аппаратов глубокой доочистки (механический фильтр и сорбционный угольный фильтр), а также рекомендовано применение флокулянтов. А в морском порту Мурманска применяется следующая схема очистки льяльно-балластных вод: первичная сепарация, пенно-флотационная сепарация, фильтрация на фильтрах грубой очистки и тонкой очистки, обработка озоном [39].

В результате за основу взята последовательность стадий очистки НВ, представленная на рисунке 1.6. Необходимость в стадии сорбционной доочистки определяется требованиями к качеству очистки.

Исходная

НВ

отстаивание

реагентная обработка

флотация

механическое фильтрование

^ очищенная I сорбинонная вода ^ доочистка

Рисунок 1.6 - Схема очистки нефтесодержащих вод

В этом случае важной стадией очистки НВ будет флотация - широко применяемый метод очистки воды от нефтепродуктов. Этот метод также возможно применять для очистки НВ, образующейся при подготовке судна к ремонту, холодному отстою или утилизации, а также сточной воды, образующейся при ремонте судна. Во всех случаях флотация будет дополнена предварительной реагентной обработкой, которая необходима для повышения эффективности извлечения НП, в особенности находящихся в эмульгированном состоянии.

1.2 Основы флотационной очистки воды

Флотация при очистке воды заключается в извлечении из неё загрязнений за счёт их соединения с пузырьками газов и всплытии образующихся агрегатов, называемых флотокомплексами, за счёт силы Архимеда. Газы образуют флотокомплексы с гидрофобными загрязнениями. Также многие загрязнения при добавлении химических реагентов образуют комплексы, которые относительно легко флотируются. А некоторые загрязнения могут иметь такую структуру, в которую будут внедряться пузырьки газа.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Сазонов Дмитрий Васильевич, 2021 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1 Государственный доклад «О состоянии и использовании водных ресурсов Российской Федерации в 2017 году». - М.: НИА-Природа, 2018. - 298 с.

2 Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2017 году». - М.: Минприроды России; НПП «Кадастр», 2018. - 888 с.

3 Ксенофонтов, Б. С. Опыт внедрения локальных очистных сооружений на автомобильных мойках / Б. С. Ксенофонтов, А. С. Козодаев, Р. А. Таранов, А. А. Воропаева, М. С. Виноградов, Д. В. Сазонов, Е. В Сеник // Экология и промышленность России. - 2015. - №6. - С. 29-31.

4 Тихомиров, Г. И. Современное состояние проблемы очистки судовых нефтесодержащих вод и экологическая безопасность судовых энергетических установок. / Г. И. Тихомиров // Транспортное дело России. - 2015. - №6. -С. 263-267.

5 Назаров, В. Д. Опыт эксплуатации судовой установки для очистки нефтесодержащих вод / В. Д. Назаров, М. В. Назаров, С. М. Большаков, Ю. Н. Насыров // Экология и промышленность России. - 2008. - №4. -С. 23-25.

6 Решняк, В. И. Разработка комплекса организационных мероприятий по предотвращению эксплуатационного загрязнения внутренних водных путей при судоходстве / В. И. Решняк // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2017. - Т. 9. -№5. - С. 965-972 (DOI: 10.21821/2309-5180-2017-9-5-965-972).

7 Отчет о деятельности в области устойчивого развития ОАО «РЖД» за 2017 г. [Электронный ресурс]. Режим доступа:

rzd.ru/dbmm/download?vp=1&load=y&col_id=121&id=86890, свободный

(дата обращения: 04.09.2019).

8 Лесечко, А. С. Особенности технологической схемы очистки ливневых

стоков в аэропортах / А. С. Лесечко, А. И. Курбатова // Вестник РУДН, серия Экология и безопасность жизнедеятельности. - 2016. - №2. - С. 104-109.

9 Распоряжение Правительства РФ от 22 ноября 2008 г. N 1734-р «О Транспортной стратегии Российской Федерации» (в ред. от 12.05.2018).

10 Российский Речной Регистр. Правила предотвращения загрязнения окружающей среды с судов. 2019.

11 Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов 1973, измененная и дополненная, протоколом к ней 1978 г., или, сокращенно, МАРПОЛ 73/78: в 2 т. - М.: Изд-во ЦНИИМФ, 2012. - 762 с.

12 Мизгирёв, Д. С. Использование судов комплексной переработки отходов в современной системе обслуживания флота / Д. С. Мизгирёв, А. С. Курников // Судостроение. - 2017. - №4. - С. 24-26.

13 СанПиН 2.5.2-703-98. Суда внутреннего и смешанного (река-море) плавания.

14 Решняк, В. И. Исследование процесса образования сточной воды на судах /

B. И. Решняк, С. Е. Посашкова, К. В. Решняк // Журнал университета водных коммуникаций. - 2010. - №4. - С. 97-103.

15 Кучинская, А. А. Разработка технологии сорбционной очистки судовых нефтесодержащих вод / А. А. Кучинская, И. Г. Берёза // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала

C. О. Макарова. - 2013. - №2. - С. 164-169.

16 Васькин, С. В. Выбор типа и производительности судовых установок для очистки сточных и нефтесодержащих вод танкера-бункеровщика экологического судна, эксплуатируемого на озере Байкал / С. В. Васькин, И. Е. Леушова // Вестник ВГАВТ. - 2019. - Вып. 60. - С. 34-45.

17 Касперович, Е. В. Судовые нефтесодержащие (льяльные) воды, их физико-химические параметры и очистка / Е. В. Касперович // Вестник Камчатского государственного технического университета. - 2005. - №4. - С. 63-66.

18 Минаева, И. А. Кинетика электрофлотационной очистки судовых сточных

вод от нефтепродуктов / И. А. Минаева, В. А. Колесников, Ю. И. Капустин, Е. В. Матвеева // Химическая промышленность сегодня. - 2009. - №10. -С. 32-38.

19 Курников, А. С. Актуальные проблемы очистки судовых нефтесодержащих вод / А. О. Писарев, А. С. Курников // Вестник ВГАВТ. - 2009. - №27. -С. 97-108.

20 Решняк, В. И. Система управления экологической безопасностью при эксплуатации судов на внутренних водных путях: монография / В. И. Решняк. - СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2017. - 148 с.

21 Этин, В. Л. Выбор основных характеристик судна экологического назначения как элемента внесудовой природоохранной технологии / В. Л. Этин, С. В. Васькин, М. С. Дмитриева // Вестник ВГАВТ. - 2017. -№52. - С. 125-129.

22 Курников, А. С. Решение экологических и энергетических проблем на водном транспорте и предприятиях речного флота / А. С. Курников, Д. С. Мизгирев, Т. А. Михеева. - Н. Новгород : Изд-во ФБОУ ВПО «ВГАВТ», 2012. - 300 с.

23 Сайт ООО «НОРТА МИТ». Сепаратор нефтесодержащих (льяльных) вод RWO SKIT/S-DEB [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://norta.net/ru/ catalog/ separator-rwo/skit-s-deb.html, свободный (дата обращения: 12.01.2021).

24 Петров, П. Ю. Оборудование для предотвращения загрязнения вод мирового океана / П. Ю. Петров, Л. В. Медовников // Морской вестник - 2017. -№2 (62). - С57-58.

25 GEA Group Aktiengesellschaft. Separators for Marine [Электронный ресурс]. -Режим доступа: https://www.gea.com/en/products/centrifuges-separation/centrifugal-separator/separator/separators-marine.jsp, свободный (дата обращения: 12.01.2021).

26 Compass Water Solutions. Oily Water Separators [Электронный ресурс]. -

Режим доступа: https://compasswater.com/productmenu/oilywatermenu.html, свободный (дата обращения: 12.01.2021).

27 Oily Bilgewater Separators, US EPA reports EPA 800-R-11-007, Washington DC, US [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www3.epa.gov/npdes/pubs/vgp_bilge.pdf, свободный (дата обращения: 12.01.2021).

28 Wartsila Bilge Water Guard [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.wartsila.com/marine/build/marine-brochures-pardot-redirects/wet-dry-waste/oily-water-systems/environmental-product-guide, свободный (дата обращения: 19.01.2021).

29 Приказ Минсельхоза России от 13.12.2016 N 552 «Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения».

30 ГН 2.1.5.1315-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования.

31 Постановление Правительства Российской Федерации 29 июля 2013 года N 644 «Об утверждении Правил холодного водоснабжения и водоотведения и о внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации».

32 СП 377.1325800.2017. Сооружения портовые. Правила эксплуатации.

33 План управления судовыми отходами в морских портах Новороссийск, Анапа, Геленджик. ФГБУ «Администрация морских портов Черного моря». Новороссийск. - 2020 г.

34 Karakulski, K. The application of ultrafiltration for treatment of ships generated oily wastewater / K. Karakulski, M. Gryta // Chemical Papers. - 2017. - N71. -P. 1165-1173 (DOI: 10.1007/s11696-016-0108-1).

35 Решняк, В. И. Применение озона в процессах очистки нефтесодержащей

льяльной (подсланевой) воды / В. И. Решняк, А. Е. Пластинин, В. С. Наумов, А. С. Слюсарев // Морские интеллектуальные технологии. - 2019. - №4(46). -Т.2. - С. 169-173.

36 Предотвращение загрязнения внутренних водных путей с судов. Резолюция № 21, второй пересмотренный вариант (принята Рабочей группой по внутреннему водному транспорту 8 ноября 2019 года) / ECE/TRANS/SC.3/179/Rev.1.

37 Han, M. Research Progress and Prospects of Marine Oily Wastewater Treatment: A Review / M. Han, J. Zhang, W Chu, J Chen, G Zhou // Water. - 2019. No 11(12). 2517. (DOI: 10.3390/w11122517)

38 Ульрих, Е. В. К вопросу об очистке нефтесодержащих сточных вод физико-химическими методами / Е. В. Ульрих, Е. С. Берлинтейгер // Экология и промышленность России. - 2014. - №3. - С. 40-43.

39 План управления судовыми отходами в морском порту Мурманск. ФГБУ «Администрация морских портов Западной Арктики». Мурманск. - 2020 г.

40 Мацнев, А. И. Очистка сточных вод флотацией / А. И. Мацнев. - Киев: Будивельник, 1976. - 132 с.

41 Shammas, N. K. Principles of Air Flotation Technology / N. K. Shammas, G. F. Bennett // Handbook of Environmental Engineering (Humana Press, Totowa, NJ). - 2010. Flotation Technology. (vol. 12). P. 1-47.

42 Ксенофонтов, Б. С. Флотационная обработка воды, отходов и почвы / Б. С. Ксенофонтов. - М.: Новые технологии, 2010. - 272 с.

43 Алексеев, Д. В. Комплексная очистка стоков промышленных предприятий методом струйной флотации / Д. В. Алексеев, Н. А. Николаев, А. Г. Лаптев. -Казань: КГТУ, 2005. - 156 с.

44 Sherrell, I. M. Development of a Flotation Rate Equation from First Principles under Turbulent Flow Conditions. Dissertation submitted to the faculty of the Virginia Polytechnic Institute and State University in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy In Mining and Minerals

Engineering / Ian Michael Sherrell. July 30, 2004. Blacksburg, Virginia.

45 Немаров, А. А. Теоретические и экспериментальные исследования параметров пневмогидравлических аэраторов / А. А. Немаров, Н. В. Лебедев, Ю. И. Карлина // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2015. - №4 (48). - С. 44-50.

46 Bu, X. Kinetics of flotation. Order of process, rate constant distribution and ultimate recovery / X. Bu, G. Xie, Y. Peng, L. Ge, C. Ni // Physicochem. Probl. Miner. Process. - 2017. - N53(1) - P. 342-365 (DOI: 10.5277/ppmp170128).

47 Prakash, R. Flotation technique: Its mechanisms and design parameters / R. Prakash, S. M. Majumder, A. Singh // Chemical Engineering and Processing -Process Intensification. - 2018. - Vol. 127. - Р. 249-270 (DOI: 10.1016/j.cep.2018.03.029).

48 Jovanovic, I. Modelling of flotation processes by classical mathematical methods - a review. / I. Jovanovic, I. Miljanovic // Arch. Min. Sci. - 2015. -N4 (Vol. 60). - P. 905-919 (DOI: 10.1515/amsc-2015-0059).

49 Andraos, J. J. Corrections for A Streamlined Approach to Solving Simple and Complex Kinetic Systems Analytically (Journal of Chemical Education 1999, 76, 1578-1583) / J. J. Andraos // Journal of Chemical Education. - 2008. -№85 (12). - P. 1624 (DOI: 10.1021/ed085p1624).

50 Сеник, Е. В. Повышение экологической эффективности технологии очистки сточных вод флотационно-гравитационным способом: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 03.02.08 / Сеник Елена Владимировна. - М., 2016. - 24 с.

51 Петрунин, А. А. Совершенствование технологии флотационной очистки нефтесодержащих производственных сточных вод с использованием роторно-диспергирующего устройства: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.04 / Петрунин Алексей Алексеевич. - Пенза, 2016. - 161 с.

52 Rubio, J. Overview of flotation as a wastewater treatment technique / J. Rubio, M. L. Souza, R. W. Smith // Minerals Engineering. - 2002. - N15. - P. 139-155.

53 Vazirizadeh, A. The relationship between hydrodynamic variables and particle

size distribution in flotation. Thèse. Doctorat en génie des matériaux et de la métallurgie Philosophiœ Doctor (Ph.D.) / Ali Vazirizadeh. - Québec, Canada, 2015.

54 Устройство для очистки нефтесодержащих и сточных вод: пат. 155705 Рос. Федерация: МПК C02F 1/00 / А. А. Еськин, Г. А. Захаров, К. В. Цыганкова, Н. С. Ткач; заявитель и патентообладатель ДВФУ - №2014150107/05; заявл. 10.12.2014; опубл. 20.10.2015, Бюл. № 29.

55 Флотационная установка для очистки сточных вод: пат. 2595680 Рос. Федерация: МПК C02F 1/24, B03D 1/14, B01F 3/04, C02F 1/74 / Б. С. Ксенофонтов, А. С. Антонова, И. И. Старостин, Е. В. Старостина; заявитель и патентообладатель: Ксенофонтов Б. С. - №2014151118/05; заявл. 17.12.2014; опубл. 27.08.2016. Бюл. №24.

56 Каратаев, О. Р. Моделирование сепарационных процессов в гидроциклонах-флотаторах / О. Р. Каратаев, З. Р. Шамсутдинова // Вестник технологического университета. - 2015. - Т. 18. - №16. - С. 117-119.

57 Xu, M. A comparison of removal of unburned carbon from coal fly ash using a traditional flotation cell and a new flotation column / M. Xu, H. Zhang, C. Liu, Yi Ru, G. Li, Y. Cao // Physicochem. Probl. Miner. Process. - 2017. - N53 (1). -P. 628-643 (DOI: 10.5277/ppmp170149).

58 Li, X. A cyclonic-static micro bubble flotation column for enhancing coalescence of oil droplets from emulsion / X. Li, X. Yan, H. Zhang // Physicochem. Probl. Miner. Process. - 2017. - N53 (1). - P. 307-320 (DOI: 10.5277/ppmp170125).

59 Флотоотстойник: пат. 132434 Рос. Федерация: МПК C02F 1/24 / Б. С. Ксенофонтов Б. С., Е. В. Петрова; заявитель и патентообладатель: МГТУ им. Н. Э. Баумана - №2013108965/05; заявл. 28.02.2013; опубл. 20.09.2013. Бюл. №26.

60 Толстой, М. Ю. Интенсификация процесса флотации / М. Ю. Толстой, Т. И. Шишелова, В. М. Толстой // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. - 2015. - №1 (12). С. 120-126.

61 Иванов, М. В. Виброфлотационная очистка сточных вод как способ уменьшения экологического ущерба окружающей среде: дисс. ... канд. техн. наук: 03.02.08 / Иванов Михаил Витальевич. - М., 2012. - 200 с.

62 Антонова, Е. С. Моделирование процесса очистки сточных вод во флотационной установке с эжекционной системой аэрации с диспергатором / Е. С. Антонова // Безопасность в техносфере. - 2017. - Т. 6. - №1. - С. 43-50 (DOI: 10.12737/article_590199b9952dc2.23575176).

63 Андреев, С. Ю. Совершенствование флотационной очистки производственных сточных вод / С. Ю. Андреев, И. А. Гарькина, А. А. Петрунин // Региональная архитектура и строительство. - 2014. - №2. -С. 157-162.

64 Павлов, Д. В. Интенсификация и повышение эффективности электрофлотомембранного процесса очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.17.03 / Павлов Денис Владимирович. - М., 2009. - 18 с.

65 Колесников, В. А. Повышение эффективности электрофлотационной очистки сточных вод производства печатных плат от ионов меди в присутствии комплексообразователей, поверхностно-активных веществ и флокулянтов / В. А. Колесников, А. Ф. Губин, О. Ю. Колесникова, А. В. Перфильева // Журнал прикладной химии. - 2017. - Т. 90. - Вып. 5. -С. 598-603.

66 Wilinski, P. R. Dissolved Ozone Flotation as a innovative and prospect method for treatment of micropollutants and wastewater treatment costs reduction [Электронный ресурс] / P. R. Wilinski, J. Naumczyk // 12th edition of the World Wide Workshop for Young Environmental Scientists (WWW-YES-2012) - Urban waters: resource or risks?, May 2012, Arcueil, France. Режим доступа: https://hal-enpc.archives-ouvertes.fr/hal-00709736, свободный (дата обращения: 20.02.2018).

67 Курников, А. С. Вопросы проектирования современных судовых систем

очистки сточных вод / А. С. Курников, Д. С. Мизгирев // Журнал университета водных коммуникаций. - 2012. - Вып. 1. - С. 154-164.

68 Kwak, D.-H. Feasibility of carbon dioxide bubbles as a collector in flotation process for water treatment / D.-H. Kwak, M.-S. Kim // Journal of Water Supply: Research and Technology — AQUA. - 2013. - Vol. 62, Issue 1. - P. 52-65. (DOI: 10.2166/aqua.2013.156).

69 Wastewater Treatment System Having High Efficiency Using Dissolved Carbon Dioxide Flotation and Carbon Dioxide Micro Bubbles: pat. 101718828B1 South Korea: IPC C02F 1/24, B01F 3/04, B01F 5/04, C02F 1/40, C02F 1/52, C02F 1/66 (заяв. KR1020160007172A 20.01.2016).

70 Стахов, Е. А. Очистка нефтесодержащих сточных вод предприятий хранения и транспорта нефтепродуктов / Е. А. Стахов. - Л.: Недра, 1983. -263 с.

71 Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением». (Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору. Приказ от 25 марта 2014 года N 116).

72 Андреев, С. Ю. Теоретические основы процессов генерации динамических двухфазовых систем водовоздушных систем вода-воздух и их использование в технологиях очистки воды / С. Ю. Андреев. - Пенза: ПГУАС, 2005. - 194 c.

73 Eskin, A. A. Intensification dissolved air flotation treatment of oil-containing wastewater / A. A. Eskin, G. A. Zakharov, N. S. Tkach, K. V. Tsygankova // Modern Applied Science. - 2015. - Vol. 9. - Issue 5. - P. 114-124 (DOI: 10.5539/mas.v9n5p114).

74 Остапюк, В. А. Технология очистки сточных вод флотацией с применением трубного сатуратора / В. А. Остапюк // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. - 2013. - №4 (13). - С. 57-62.

75 Сатуратор: пат. 162450 Рос. Федерация: МПК B01F 3/04, B01F 5/06, C02F

1/24, C02F 1/74 / О. В. Дубов, С. В. Петров, Д. С. Петров, М. В. Волков, П. К. Кузин; заявитель и патентообладатель: ЗАО «Научно-производственное предприятие «БИОТЕХПРОГРЕСС» - 2015151936/05; заявл. 03.12.2015; опубл. 10.06.2016. Бюл. №16.

76 Флотационные установки серии «СЕЙМ» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://insteb.ru/catalog/flotacionnye-ustanovki-serii-«sejm», свободный (дата обращения: 29.04.2018).

77 Опимах, Е. В. Расчет пневматического аэратора колонного флотационного аппарата для разделения смеси измельченных пластмасс / Е. В. Опимах // Труды БГТУ. - 2016. - №3. - С. 127-135.

78 Барыбин, А. И. Конструкция пневматического аэратора сточных вод, альтернативного эжекторным устройствам аэрации / А. И. Барыбин // Экология и промышленность. - 2010. - №2. - С. 29-32.

79 Керамические аэраторы [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ntcbacor.ru/activities/ aeration/aeration_produkciya/ aerator/aerator/, свободный (дата обращения: 4.12.2013).

80 Cheng, G. A study of bubble-particle interactions in a column flotation process / G. Cheng, C. Shi, X. Yan, Z. Zhang, H. Xu, Y. Lu // Physicochem. Probl. Miner. Process. - 2017. - N53 (1). - P. 17-33. (DOI: 10.5277/ppmp170102).

81 Колесников, В. А. Электрофлотационная технология очистки сточных вод промышленных предприятий / В. А. Колесников, В. И. Ильин, Ю. И. Капустин и др.; под ред. В. А. Колесникова. - М.: Химия, 2007. - 304 с.

82 Alam, R. Fundamentals of Electro-Flotation and Electrophoresis and Applications in Oil Sand Tailings Management [Электронный ресурс] / R. Alam // Electronic Thesis and Dissertation Repository. - 2015. - 3269. Режим доступа: https://ir.lib.uwo.ca/etd/3269/?utm_source=ir.lib.uwo.ca%2Fetd %2F3269&utm_medium=PDF&utm_campaign=PDFCoverPages, свободный (дата обращения: 19.02.2019).

83 Фесенко, Л. Н. Исследование влияния концентрации хлоридов на

образование активного хлора при прямом электролизе / Л. Н. Фесенко, И. В. Пчельников, А. С. Териков, Нгуен Тхи Туан Зьеп // Водоснабжение и санитарная техника. - 2018. - №8. - С. 10-15.

84 Лепеш, Г. В. Современные методы очистки сточных вод промышленных предприятий / Г. В. Лепеш, А. С. Панасюк, А. С. Чурилин // Технико-технологические проблемы сервиса. - 2016. - №3 (37). - С. 14-23.

85 Мишурина, О. А. Химические закономерности очистки сточных вод от ионов марганца, меди и железа / О. А. Мишурина, Э. Р. Муллина, Л. В. Чупрова, О. В. Ершова // Вектор науки ТГУ. - 2014. - №4 (30). -С. 13-17.

86 Алексеев, Е. В. Основы технологии очистки сточных вод флотацией / Е. В. Алексеев. - М.: Изд-во Ассоц. строит. вузов. - 2009. - 135 с.

87 Филатова, Е. Г. Деманганация техногенных вод электрохимическим способом / Е. Г. Филатова, Л. А. Минаева, Д. В. Минаев // Экология и промышленность России. - 2016. - Т. 20. - №2. - С 18-21.

88 Бондаренко, А. В. Флотационная обработка сточных вод лакокрасочного производства [Электронный ресурс] / А. В. Бондаренко, Я. С. Васильева // Молодежный научно-технический вестник. Электрон. журн. - 2014. №11 (ноябрь). Режим доступа: http://sntbul.bmstu.ru/doc/738453.html, свободный (дата обращения 06 февраля 2016 г.).

89 Jiménez, C. Optimization of a combined electrocoagulation-electroflotation reactor / C Jiménez, C. Sáez, P. Cañizares, M. A. Rodrigo // Environmental Science and Pollution Research. - 2016. - Vol. 23. - P. 9700-9711 (DOI: 10.1007/s11356-016-6199-y).

90 Ксенофонтов, Б. С. Моделирование очистки сточных вод электрофлотацией / Б. С. Ксенофонтов, Е. С. Антонова, А. В. Бондаренко, С. Н. Капитонова, О. А. Юрьева // Экология промышленного производства. -2015. - №1. - С 36-40.

91 Электрофлотатор для очистки сточных вод [Электронный ресурс]. Режим

доступа: http://enviropark.ru/course/view.php?id=4, свободный (дата обращения: 19.05.2017).

92 Painmanakul, P. Effect of bubble hydrodynamic and chemical dosage on treatment of oily wastewater by Induced Air Flotation (IAF) process / P. Painmanakul, P. Sastaraveta, S. Lersjintanakarn, S. Khaodhiar // Chemical Engineering Research and Design. - 2010. - N88. P 693-702.

93 Скороходов, В. Ф. Совершенствование технологии получения нефелинового концентрата / В. Ф. Скороходов, Р. М. Никитин, А. С. Степанникова // Вестник Кольского научного центра РАН. - 2014. - №2. - С. 74-79.

94 Ксенофонтов, Б. С. Исследование процесса кондиционирования сточных вод на лабораторной установке / Б. С. Ксенофонтов, М. С. Виноградов,

A. В. Бурков, А. Л. Ершов // Естественные и технические науки. - 2017. -№4 (106). - С. 184-187.

95 Лавриненко, А. А. Современные флотационные машины для минерального сырья / А. А. Лавриненко // Горная техника. - 2008. - С. 186-195.

96 Souza Pinto, T. C. Analysis of key mixing parameters in industrial Wemco mechanical flotation cells / T. C. Souza Pinto, A. S. Braga, L. S. Leal Filho, D. A. Deglon // Minerals Engineering. - 2018. - Vol. 123. - P. 167-172 (DOI: 10.1016/j.mineng.2018.03.046).

97 Mazahernasab, R. Determination of bubble size distribution in a laboratory mechanical flotation cell by a laser diffraction technique / R. Mazahernasab, R. Ahmadi // Physicochem. Probl. Miner. Process. - 2016. - N52 (2). - P. 690-702 (DOI: 10.5277/ppmp160214).

98 Сазонов, Д. В. Повышение эффективности очистки воды в пневмогидравлических флотационных установках / Е. С. Антонова, Д. В. Сазонов // Вода и экология: проблемы и решения. - 2019. - №1 (77). -С. 3-9.

99 Воронов, Ю. В. Струйная аэрация: Научное издание / Ю. В. Воронов,

B. Д. Казаков, М. Ю. Толстой. - М.: Издательство АСВ, 2007. - 216 с.

100 Орлов, А. В. Интенсификация работы очистных сооружений с использованием пневмогидравлических аэраторов: дисс. ... канд. техн. наук: 05.23.04 / Орлов Александр Викторович. - Иркутск, 2010. - 139 с.

101 Lima Neto, I. E. Horizontal Injection of Gas-Liqud mixtures in a Water Tank / I. E. Lima Neto, D. Z. Zhu, N. Rajaratnam // Journal of Hydraulic Engineering. -2008. - N12 (Vol. 134). - P. 1722-1731.

102 Varley, J. Submerged gas-liquid jets: Bubble size prediction / J. Varley // Chem. Eng. Sci. - 1995. - Vol. 50. - Issue 5. - P. 901-905.

103 Levitsky, S. P. Water oxygenation in an experimental aerator with different air/water interaction patterns / S. P. Levitsky, L. N. Grinis, J. Haddad, M. P. Levitsky // HAIT Journal of Science and Engineering B. - 2005. - Vol. 2. -Issues 1-2. - P. 242-253.

104 Parhizkar, M. Stride Effect of operating conditions and liquid physical properties on the size of monodisperse microbubbles produced in a capillary embedded T-junction device / M. Parhizkar, M. Edirisinghe, E. Stride // Microfluidics and Nanofluidics. - 2013. - Vol. 14. - Issue 5. - P. 797-808.

105 Fu, T. Bubble formation and break-up mechanism in a microfluidic flow-focusing device / T. Fu, Y. Ma, D. Funfschilling, H. Z. Li // Chemical Engineering Science. - 2009. - Vol. 64. - Issue 10. - P. 2392-2400.

106 Garstecki, P. Formation of bubbles and droplets in microfluidic systems / P. Garstecki, A. M. Gañán-Calvo, G. M. Whitesides // Bulletin of the Polish Academy of Sciences, Technical Sciences. - 2005. - Vol. 53, N4. P. 361-372.

107 Казаков, В. Д. / Экспериментальные и теоретические исследования вращающегося пневмогидравлического аэратора // В. Д. Казаков, А. Г. Полканов, М. М. Ратинер, М. Ю. Толстой // Вестник ИрГТУ. - 2009. -№2 (38). - С. 163-167.

108 Li, P. Water Treatment by Induced Air Flotation Using Microbubbles / P. Li, H. Tsuge // Journal of Chemical Engineering of Japan. - 2006. - Vol. 39. - N8. -P. 896-903.

109 Li, P. Development of Advanced Water Treatment Technology using Microbubbles. Ph. D. Dissertation / Pan Li. Keio University, Tokyo, Japan. - 2006.

110 Edzwald, J. K. Dissolved air flotation and me / J. K. Edzwald // Water Research. - 2010. N44. - P. 2077-2106.

111 Rykaart, E. M. Behaviour of air injection nozzles in dissolved air flotation / E. M. Rykaart, J. Haarhoff // Water Science and Technology. - 1995. - Vol. 31. -N3. Р. 25-35.

112 Crossley, I. A. A review of the technological developments of dissolved air flotation / I. A. Crossley, M. T. Valade // Journal of Water Supply: Research and Technology - AQUA. - 2006. - Vol. 55. - N7-8. P. 479-491.

113 Behin, J. Modeling an industrial dissolved air flotation tank used for separating oil from wastewater / J. Behin, S. Bahrami // Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. - 2012. - Vol. 59. P. 1-8.

114 Oliveira, C. A new technique for characterizing aerated flocs in a flocculation-microbubble flotation system / C. Oliveira, R. T. Rodrigues, J. Rubio // International Journal of Mineral Processing. - 2010. - Vol. 96. - Issues 1-4. -P. 36-44.

115 Ксенофонтов, Б. С. Интенсификация флотационной очистки промышленных сточных вод с использованием комбинированной системы аэрации, включающей эжекторы и диспергаторы / Б. С. Ксенофонтов, Е. С. Антонова // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. - 2016. - №9. - С 27-30.

116 Coward, T. The effect of bubble size on the efficiency and economics of harvesting microalgae by foam flotation / T. Coward, J. G. M. Lee, G. S. Caldwell // Journal of Applied Phycology. - 2015. - Vol. 27. - Issue 2. P. 733-742 (DOI: 10.1007/s10811-014-0384-5).

117 Описание и инструкция по применению тест-наборов для спектрофотометрического определения анионных ПАВ в питьевых, природных и очищенных сточных водах. ООО «МедЭкоТест», Москва, 2016.

118 Сазонов, Д. В. Влияние типа насоса на параметры пневмогидравлической

системы аэрации во флотационных аппаратах / Д. В. Сазонов // Водоснабжение и санитарная техника. - 2017. - №10. - С. 40-45.

119 Сазонов, Д. В. Определение интенсивности барботирования в лабораторной флотационной установке [электронный ресурс] / Д. В. Сазонов, А. Н. Карелин // Сетевое издание «Молодежный научно-технический вестник». 2013. №10. - Режим доступа: http://ainsnt.ru/doc/634866.html, свободный (дата обращения: 10.05.2019).

120 Сазонов, Д. В. Подбор систем аэрации для флотационной очистки воды различного состава / Д. В. Сазонов, Е. С. Антонова // Вода: химия и экология. - 2018. - №1-3. - С. 62-67.

121 Sazonov, D. Wastewater treatment by flotation with modern system of aeration / D. Sazonov, B. Ksenofontov, V. Ushinov, E. Antonova // 14th SGEM GeoConference on Ecology, Economics, Education And Legislation, SGEM2014 Conference Proceedings. - 2014. - Book 5. - Vol. I. - P. 815-819 (DOI: 10.5593/SGEM2014/B51/S20.111).

122 Сазонов, Д. В. Очистка сточных вод от поверхностно-активных веществ во флотационных аппаратах с пневмогидравлической системой аэрации / Д. В. Сазонов // Девятая Всероссийская конференция молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России» : сборник докладов. -2016. - С. 581-584.

123 Панасенко, А. В. Альтернативные решения проблем очистки производственных и ливневых сточных вод от нефтепродуктов и поверхностно-активных веществ / А. В. Панасенко, Е. В. Кондратюк, Л. Ф. Комарова // Ползуновский вестник. - 2010. - №3. - С. 287-289.

124 Sazonov, D. Kinetic Model of Wastewater Treatment in Horizontal Flow Flotation Tank / E. Antonova, D. Sazonov // Journal of Ecological Engineering. -2019. - No20 (11). - P. 190-196 (DOI: 10.12911/22998993/113150).

125 Ксенофонтов, Б. С. Использование многостадийной модели флотации и разработка флотокомбайнов типа КБС для очистки воды /

Б. С. Ксенофонтов. - М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019. - 160 с.

126 Истомин, В. И. Повышение эффективности очистки судовых нефтесодержащих вод с применением современных фильтрующе-адсорбционных материалов / В. И. Истомин, С. Е. Тверская, В. В. Хлебникова // Актуальные вопросы проектирования, постройки и эксплуатации морских судов и сооружений: труды региональной науч.-техн. конф. - 2017 г. С. 109-117.

127 Сазонов, Д. В. Флотационная очистка сточных вод от поверхностно-активных веществ : учебно-методическое пособие / Д. В. Сазонов. - М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2018. - 12 с.

128 Комарова, Л. Ф. Новые сорбенты из отходов растениеводства для очистки воды от нефтепродуктов / А. А. Акинбаде, В. А. Сомин, Л. Ф. Комарова // Ползуновский вестник. - 2017. - №4. - С. 114-117.

Приложение А. Сравнение численных решений системы уравнений

В приложении представлены графики решения системы уравнений (2.9) для трёх вариантов изменения интенсивности аэрации q:

qсp - интенсивность аэрации постоянна по всей длине аппарата; qo - интенсивность аэрации сразу начинает падать;

q,0 - интенсивность аэрации постоянна в течение времени f, а затем падает. Рассмотрены три варианта коэффициента kpж и три варианта времени (см. табл. А.1). Также для расчёта использовались следующие значения: Т = 1500 с; h =0,8 м; kз = 3,1310-3 с-1; kвозд = 0,04 с-1; Упуз = 0,003 м/с; £д = 3,7510-3 с-1.

Таблица А.1 - Данные для расчёта

№ 1 2 3 4 5 6 7 8 9

£ Лрж 0,25 0,5 0,25 0,5 0,25 0,5 0,333 0,333 0,333

с 300 300 600 600 900 900 300 600 900

Ф 8,00-10-3 1,33 10-2 8,0010-3 1,3310-2 8,0010-3 1,33-10"2 1,00 10-2 1,00-10-2 1,00 10-2

дср, м/с 4,27 10-6 7,1110-6 4,27 10-6 7,11-10-6 4,27 10-6 7,11-10-6 5,33 • 10-6 5,33 • 10-6 5,33 • 10-6

д0, м/с 2,4110-5 4,0110-5 2,41 • 10-5 4,0110-5 2,41 -10-5 4,0110-5 3,01 10-5 3,01 -10-5 3,01 10-5

м/с 1,66 10-5 2,76 10-5 1,0210-5 1,70 10-5 7,04 10-6 1,17 10-5 2,07 10-5 1,27 10-5 8,8010-6

Е = 0,05

£1, 1/с 2,1310-3 3,56-10-3 2,13 10-3 3,56-10-3 2,1310-3 3,5610-3 2,67 10-3 2,67 10-3 2,67 10-3

£10, 1/с 1,20-10-2 2,0110-2 1,20 10-2 2,0110-2 1,20 10-2 2,0110-2 1,5110-2 1,5110-2 1,5110-2

£'ю, 1/с 8,28 10-3 1,38-10-2 5,0910-3 8,49 10-3 3,5210-3 5,8710-3 1,03 10-2 6,3710-3 4,40 10-3

Е = 0,025

£1, 1/с 1,06 10-3 1,78 10-3 1,0610-3 1,78-10-3 1,06 10-3 1,7810-3 1,3310-3 1,3310-3 1,33 10-3

£10, 1/с 6,010-3 1,0110-2 6,0 10-3 1,0110-2 6,0-10-3 1,0110-2 7,5510-3 7,5510-3 7,55 10-3

£'ю, 1/с 4,14-10-3 6,9 10-3 2,5510-3 4,24 10-3 1,76 10-3 2,93 10-3 5,1510-3 3,19-10-3 2,20 10-3

На рисунках А.1-А.9 представлены графики для эффективности образования флотокомплексов Е = 0,05.

Рисунок А.1 - kpж = 0,25; t = 300 с.

Рисунок А.2 - kpж = 0,25; t = 600 с.

Рисунок А.4 - kpж = 0,33; t = 300 с.

Рисунок А.5 - kpж = 0,33; t = 600 с.

Рисунок А.7 - kpж = 0,5; t = 300 с.

Рисунок А.8 - kpж = 0,5; t = 600 с.

На рисунках А.10-А.18 представлены графики для эффективности образования флотокомплексов Е = 0,025.

Рисунок А.10 - kрж = 0,25; Г = 300 с.

Рисунок А.11 - kрж = 0,25; Г = 600 с.

Рисунок А.12 - kpж = 0,25; t = 900 с.

Рисунок А.15 - kpж = 0,33; t = 900 с.

Рисунок А.16 - kpж = 0,5; t = 300 с.

Рисунок А.18 - kpж = 0,5; t = 900 с.

Приложение Б. Пример расчёта флотационного аппарата

Исходные данные:

Qоч = 3 м3/ч; Снач = 75 мг/л; сШн = 8 мг/л. Расчёт:

1. Задаёмся коэффициентом расхода воздуха: &возд = 0,04.

2. Выбираем рабочую высоту флотомашины Н = 1 м, расход воздуха Qвозд = 0,015 м3/ч и горизонтальную скорость течения воды игор = 1,5 мм/с.

3. Определяем коэффициент расхода рабочей жидкости и суммарный расход воды, проходящей через флотатор: Qрж = Qвозд / kвозд = 0,015 /0,04 = 0,375 м3/ч,

тогда kрж = -рж = 0375 = 0,125; -и = Qоч + Qрж = 3 + 0,375 = 3,375 м3. Ширина

Q 3

, В 3,375/3600 0625 06

флотатора составит: В = —— = 1А-3 1 = 0,625 * 0,6 м.

V Н 1 -10 -1,5

гор 7

4. Выберем упрощённый вариант модели флотации:

сс dt dC1 dt

С dt

А~ -k1(tС;

В kl(t)СА КСВ;

С k3CB.

5. Рассчитываем константы kг■:

Скорость подъёма флотокомплексов (2 мм/с) и всплытия пузырьков (2,5 мм/с) приняты из приведённых ранее опытов, тогда ^ = 0,0025 с-1; ^ = 0,002 с-1. Начальная интенсивность аэрации определяется

-возд kq 0,015/3600 0,0025 11 , 5 . по формуле (2.6): Я0 ^~ =-06--15/1000 *1,16-1°- м/с. В этом

гор ? ?

1 5Е

случае ) = -¡-=q0 ехр(- и )= 0,0116ехр(- 0,0025?)

^ и

6. Решаем систему уравнений, график изменения концентрации загрязнения представлен на рис. Б1.

Рисунок Б.1 - Определение времени флотации

7. По графику определяем время флотации и сравниваем с рекомендуемым значением: Т ~ 22 мин < 30 мин. Следовательно, можно переходить к следующему пункту.

8. Определяем габариты флотатора:

1,12

V = QУT = 3,375 • 22/60 «1,24 м3; L = ^— « 2,07 м. Е 0,6-1

По конструктивным соображением примем длину 2,1 м.

9. Определяем требуемое количество аэраторов: т. к. ширина флотатора менее одного метра, то потребуется N = 1 аэратор.

10.0пределяем расход рабочей жидкости через один аэратор:

а*=0,375=0375 м3,

Q = ^-= 0,375 м3/ч.

N 1

а

11.Определяем диаметр аэратора dа исходя из рекомендуемой скорости струи Vстр (16-20 м/с):

, = = 4 • О.375/3600 = 0,0029.0,0025 м.

Выбираем стандартный диаметр отверстия 2,7 мм (скорость струи 18,2 м/с). 12.Требуемый напор воды перед аэратором рассчитывается с учётом расстановки оборудования и потому здесь не приводится.

Приложение В. Копия акта внедрения в учебный процесс

УТВЕРЖДАЮ

Первый проректор -проректор по учебной работе

об использовании (внедрении) результатов диссертационной работы

Сазонова Д. В.

в учебном процессе кафедры Э9 «Экология и промышленная безопасность»

Комиссия в составе: Девисилова В. А. — первого зам. зав. каф. Э9, Симаковой Е. Н. - зам. зав. каф. Э9 по учебной работе, Кириковой О. В. - учёного секретаря каф. Э9 составила акт в том, что результаты кандидатской работы Сазонова Д. В. используются в учебном процессе кафедры «Экология и промышленная безопасность» (Э9).

В ходе работы над диссертацией Сазоновым Д. В. была создана лабораторная установка флотационной очистки воды с пневмогидравлической системой аэрации, на которой студенты каф. Э9, обучающиеся по направлению подготовки бакалавра 20.03.01 («Техносферная безопасность»), выполняют лабораторную работу «Флотационная очистка сточных вод от поверхностно-активных веществ» по курсу «Системы обеспечения техносферной безопасности». Для проведения работы соискателем Сазоновым Д. В. были написаны методические указания (Сазонов, Д. В. Флотационная очистка сточных вод от поверхностно-активных веществ ,: учебно-методическое пособие / Д. В. Сазонов. - М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2018. - 12 е.). Для студентов материал также доступен в электронном виде по адресу:

Приложение Г. Копия акта о внедрении

промышленная безопасность

Россия, 105005, г. Москва, Лефортовская наб., д.1. тел./факс. [phone]

Водные технологии и

E-mail: [e-mail] Сайт: http://ecowts.ru

АКТ

о внедрении результатов кандидатской диссертационной работы Сазонова Дмитрия Васильевича

Комиссия в составе:

председатель: ведущий инженер Голованова К.Ю.

члены комиссии:

от ООО «Водные технологии и промышленная безопасность»: главный технолог Масленкин Э. В., инженер Сеник Е. В.

составила настоящий акт о том, что по рекомендациям, изложенным в диссертационной работе Сазонова Д. В., был изготовлен, испытан и запущен в эксплуатацию флотационный аппарат с пневмогидравлической системой аэрации для очистки сточных вод, образующихся на автомойке. Также следует отметить, что по сравнению с ранее проектируемым оборудованием использование флотационного аппарата с пневмогидравлической системой аэрации позволило повысить эффективность очистки по нефтепродуктам на 10-15%, что снизило нагрузку на фильтры доочистки.

ая безопасность»:

К. Ю. Голованова

Э. В. Масленкин

Инженер

Е. В. Сеник

Приложение Д. Копия справки

Приложение Е. Копия патента на полезную модель

РСССНЙСКЛ Д ФЕДЕРАЦИЯ

{191

ни

123 001 " 111

я гч

01

|5И М 11 К

С01Р Г2006.<|]>

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА П О ИНТВЯЛЕКТУАЛ ЫЦОЯ ООЯСТА ЛНЙйг ГК

<1:■ТИТУЛЬНЫЙ ЛИСТ ОПИСАНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТННТУ

нииизнн. ii.07.I011

\14„! Д;и_1 начал а ¡Исчета, срока лг-йс л ним патента:

м .07,20 и

1¡рПррАтп^Ы)!:

1' 12.) ■ _■ имд^'ш 'мнлхл: 24.C7-.ltHl

(4Л) ОпуЛли иоваыи: 20.12.1В 12 Ь»л. №

АдрЁи .].чн мирсплссл:

Мсскла, ум. ■ Ьжунаисиал, 5, стр.].. М ГТУ вк. Н .3 К в у ил П, ЦЗ ИС Он* Ь.С. Ксевофовтга»»., Д,В. Сшяш НУК "Э")

\71) А ыгир1 ы I:

Кирифрвтрр Варне СеЛЕЯаиич {ВЧ)-Сиавои ДимТриИ Влсвл^евеч (ШТ)

(ТЗ) [ I иытмйл адамя ь( III:

<Эе^ерл:и.к1ое гп^уд* рстирштр* ЁЦ1 диетике 0-брЙЗВЛЛТ«ЛЬааЦ учргвдемн^ йыйшсг^а

1[;юф«е«{юииигвгв обрусил<Н1 'М-рекд^цнй грсуд»рст»сявнв тчннчсскжй улвтвсрпсгет им спи 13.3. Ьаумапаи {(УП'ТУ ки. Н,Э. Ыаумапл;! [И.1Г1

(Н I ФЛОТ МАИ он НАЛ УСТАНОВКА ОЧИСТКИ СТочных ВОД

(57.) Формула поденной мидели

1. Флотнфнонлля у^таиома очистки сточных код. шю^шоща! узел подготовки йОДОвйадуиШОЯ СнССИ, СйстЛЩНВ ит пнакз СО нсаСЫЬй.1СчЦ4Н рнясй с 1лоДНЦШ ЕАГруСК&иН СТОЧНЫХ ЬОД ]1 ВОадухЙ Н к£п Е1СТДТелшоЙ ЩШЩб С выПОЛНЫМП СОПЛАШ, И

фДйтЛИ^Меру £ виде ^СТЩНЛИВоЛ колонны, на ли 1ГН[^ цилиндрической стороне которой расположены плтруоки о твода ачшцемНОВ ЙИДКОСТН и П-ени-ОГ-О продуктл, д &нутри -1юлупогруиная сср^горюдиа, отдичайщаяся тем, чти подулогружна.й перегородка биПйДНен! иСпйтоВ м нидключснм к отрицательному инлклд1 источника ПОСТОЯННОГО тока, при атом между корпусац 1й]10ВЛ11 н «тчлтоА перегородкой до с о ля игедьяо установлен яоанснально к корпусу колонны цилиндрический алястрод, подключенный к подо* нтрльночу полюсу источника постоянного ТряЛ.

2. Флотационная установка очистки сточяыл код по п. I, отличающаяся гем( что расстояние между с-етадтйй перегородкой и дополнительно улйВйШИНЕШ

эл(ИтроДОМ сосгйнддет от 0,0] до [!. I ИХ высоты.

3. ФлОТаЦИОННая уртанОМй очистки СТОЧНЫХ вод По п. I, отличающаяся тем. ЧТО между сетчатой (ирегородьйй и дополнительно установленным электрод-йи размещена ч;и руэьа ИЗ /^НСЩрсаогО ДИЗЛЯ^трлЧСОЬйго матйрЩлй..

А. Флотационная уотанома очистки СТОЧНЫХ вод ПО п.Л, отличающаяся тем. что диснсрсЕ1ая Загрузка выполнена и1! сориционного ИЦТернылы..

5. ФлОТаЦИОННая установка очистки СТйЧВШ вод По п.Л, отличающаяся тем. ЧГ0 размер часгин дисперсной наг рузки составляет оч ] до 5 м м.

Я С

ю

и

Z)

a.