В работе рассмотрено математическое моделирование флотационного процес- са. Отмечено, что в случае присутствия в воде загрязнений разного типа нужно получить пузырьки широкого дисперсного состава. Рассмотрена флотационная установка с эжекционной системой аэрации с диспергатором, позволяющая гене- рировать пузырьки, дисперсный состав которых характеризуется несколькими совокупностями со своими значениями среднего диаметра. Предложена математическая модель флотационного процесса с учетом разделения пузырьков на несколько групп по размерам и гидродинамической обстановки во флотационных камерах. На основе предложенной модели получены модели, описывающие извлечение определенных загрязнений, учитывающие их свойства, при этом исходная модель дополнена стадиями других процессов: осаждения при флотации взвешенных веществ с плотностью больше плотности воды, самостоятельного всплытия при флотации загрязнений с плотностью меньше плотности воды, обратимости при флотации гидрофобно-гидрофильных загрязнений. Приведен пример определения времени процесса очистки воды от взвешенных веществ и нефтепродуктов. Показано, что двухкамерную флотационную машину с эжекционной системой аэрации с диспергатором можно рассмотреть в виде последовательно соединенных реакторов идеального смешения и вытеснения. С учетом уравнений для реакторов идеального смешения и вытеснения и предлагаемых моделей описания процессов, проходящих в камерах, получены зависимости для определения концентрации и времени очистки в каждой камере. Отмечена важность математического моделирования при проектировании флотационных установок. Применение научно-обоснованного подхода при проектировании позволяет создавать установки, обладающие большей экономичностью и компактностью при достижении требуемой эффективности.
флотационная очистка сточных вод, математическая модель, параметры системы аэрации, диаметр пузырька, эжектор, диспергатор.
1. Введение
Математическое моделирование флотационного процесса играет важную роль при разработке флотационных установок. Кинетическая модель позволяет определить время процесса при достижении требуемой эффективности, а более точное определение времени позволяет точнее определить габаритные размеры флотатора.
1. Рубинштейн Ю. В., Филиппов Ю. А. Кинетика флотации. М.: Недра, 1980. 374 с.
2. Белоглазов К. Ф. Закономерности флотационного процесса. М.: Металлургиздат, 1947. — 144 с.
3. Polat M., Chander S. First order flotation kinetics models and methods for estimation of the true distribution of flotation rate constant. International Journal of Mineral Processing, 2000, Vol. 58, № 1, pp. 145–166.
4. Yianatos J. B. Fluid flow and kinetic modelling in flotation related processes. Columns and Mechanically Agitated Cells-A Review. Chemical Engineering Research and Design, 2007, Vol. 85, № 12, pp. 1591–1603.
5. Ксенофонтов Б. С. Очистка воды и почв флотацией. М.: Новые технологии, 2004. 233 с.
6. Ксенофонтов Б. С. Флотационная обработка воды, отходов и почвы. М.: Новые технологии, 2010. 272 с.
7. Ксенофонтов Б. С., Антонова Е. С. Оптимизация флотационной очистки сточных вод // Водоочистка. 2015. № 3. С. 20–24.
8. Ксенофонтов Б. С. Флотационная машина для очистки сточных вод / Б С. Ксенофонтов, Е. С. Антонова. // Патент на полезную модель № 149273 РФ, C02F1/24. Заяв. 24.02.2014; Опубл. 27.12. 2014. Бюл. № 36. 5 с.
9. Ксенофонтов Б. С., Антонова Е. С. Исследование дисперсного состава водовоздушной смеси, генерируемой эжекционной системой аэрации, в процессе флотационной очистки сточной воды // Безопасность в техносфере. 2016. Т. 5. № 4. С. 38–44.
10. Андреев С. Ю., Гришин Б. М., Ширшин И. Б. Хромова А. М. Математическое моделирование процессов флотационной очистки сточных вод // Труды Международного симпозиума «Надежность и качество». 2009. Т. 2. С. 256–257.
11. Дерягин Б. В., Духин С. С., Рулев Н. Н. Микрофлотация: Водоочистка, обогащение. М.: Химия, 1986. 112 с.
12. Edzwald J. K. Developments of high rate dissolved air flotation for drinking water treatment. Journal of Water Supply: Research and Technology-AQUA, 2007, Vol. 56, № 6–7, pp. 399–409.
13. Бояринов А. И., Кафаров В. В. Методы оптимизации в химической технологии. М.: Химия, 1969. 564 с.
14. Смирнов Н. Н., Волжинский А. И. Химические реакторы в примерах и задачах: Учебное пособие для ВУЗов. 2-е изд., перераб. Л.: Химия, 1986. 224 с.
