Особенности проектирования, наладки и эксплуатации флотационных установок

В настоящее время проектирование флотационных установок, предназначенных для очистки сточных вод, осуществляется на основании отдельных рекомендаций, разработанных в результате исследований по очистке тех или иных категорий сточных вод.

Выбор способа насыщения стоков воздухом и конструкции флотационных установок, как правило, делается на основе материалов, полученных при изучении методов очистки данных сточных вод. При этом следует учитывать, что импеллерная и пневматическая флотации, а также флотация с диспергированием воздуха через пористые материалы более приемлемы для очистки стоков от нефти, масел, жиров ( если стоки загрязнены преимущественно этими веществами) и для пенной сепарации растворенных соединений — СПАВ и др.

Флотационные установки большой производительности (более 150—200 м3/ч), а также при значительном содержании в стоках оседающих (нефлотирующихся) веществ, необходимо применять установки вертикального типа; горизонтальные же (если отсутствуют в стоках оседающие примеси) при производительности до 150—200 м3/ч, а при наличии оседающих примесей — до 100—120 м3/ч.

Размещают флотационные установки, работающие с накоплением и периодическим сбросом шлама, в отапливаемых помещениях (во избежание замерзания шлама на поверхности). Установки с непрерывным сбросом шлама при среднегодовой температуре до +3° помещают в отапливаемых помещениях, при среднегодовой температуре от +3° до +6° — в легких неотапливаемых, а при более высоких температурах их можно располагать на открытом воздухе. В помещениях должна быть вентиляция, обеспечивающая пятикратный обмен воздуха в 1 ч, а при электрофлотации и электрокоагуляции-флотации кратность воздухообмена определяется расчетом, исходя из количества выделяющегося при электролизе водорода, чтобы не создавались взрывоопасные концентрации. Над электродным отделением устраивается местный отсос воздуха.

Оборудуются флотационные камеры скребковыми механизмами для удаления шлама, регуляторами уровня воды в камере, регуляторами количества сбрасываемого шлама, трубопроводами для выпуска осадка, опорожнения.

Скребковые механизмы могут применяться различных конструкций в зависимости от типа и размеров флотационных камер. Скребковые транспортеры практически пригодны для прямоугольных флотокамер любых размеров, как с периодическим, так и с непрерывным сбросом осадка. Непригодны они только для периодической уборки хорошо уплотняющегося шлама, содержащего склеивающие (жиры) и волокнистые (шерсть) вещества (войлокообразная масса), как например, шлам шерстежироулавливателей кожевенных заводов. При таких шламах следует применять скребок-тележку, длина пути которого не должна превышать 8—10 м. Для флотокамер круглой формы рекомендуется применять скребок типа спирали Архимеда. Обычная глубина погружения скребков в шлам от 1/3 до 1/4 толщины шлама (но не менее 8—10 см), а ножа скребковой тележки — 1/2 толщины шлама.

Электродные камеры электрофлотационных установок покрываются изнутри электроизоляционными материалами, например, винипластом для предотвращения утечек тока. Во избежание образования отложений на электродах и для их равномерного срабатывания, предусматривается переключение полярности электродов (для профилактики один раз в смену, при неблагоприятном качестве стока два-четыре раза в час).

Питание электродной системы должно осуществляться постоянным током от выпрямителей, позволяющих регулировать рабочий ток в диапазоне 30—50% от расчетного, что обеспечит более экономную работу установки. Напряжение электролиза по соображениям техники безопасности не должно превышать 36 е.

Соединяются электроды как по монополярной, так и по биполярной схемам. При очистке жидкости с невысокой электропроводностью предпочтительнее монополярная схема. При ширине электродной камеры более 1 м электродную систему лучше проектировать в виде отдельных блоков с соединением электродов внутри блоков по одной из упомянутых схем. Это облегчит изготовление, монтаж и замену электродной системы во время эксплуатации.

Управление работой флотационных установок должно быть сосредоточено непосредственно у флотационных камер (рабочее место оператора). Оператор с пультов управления должен осуществлять следующие основные операции.

1. Управлять работой насосов, подающих сточную жидкость в камеры флотации.
2. Управлять работой насосов рециркуляции или рабочей жидкости и регулировать рециркуляционный расход или расход рабочей жидкости.
3. Регулировать давление, создаваемое насосами в напорном баке или напорном трубопроводе.
4. Регулировать подачу воздуха для флотации.
5. Регулировать подачу сточной жидкости в отдельные камеры.
6. Изменять электрические параметры работы электродной системы (при электрофлотации).
7. Осуществлять дозирование реагентов (если их подача предусматривается).
8. Включать и выключать скребковые механизмы и регулировать скорость их движения.
9. Управлять задвижками или шиберами на выпусках очищенной воды из каждой камеры.
10. Управлять задвижками или шиберами, регулирующими выпуск шлама из каждой камеры.
11. Включать механизмы для транспортировки шлама (если они предусмотрены).

У пультов управления должны быть сосредоточены все необходимые контролирующие, показывающие и регистрирующие приборы.

Обязательна установка двух пультов управления: первый — у места впуска стоков в камеры, второй — у места выпуска стоков и сброса шлама. С первого пульта осуществляется управление операциями с 1 по 7, а со второго — с 8 до 11. При большой длине и значительном количестве камер желательно, чтобы с каждого пульта можно было управлять всеми перечисленными операциями.

Эксплуатация флотационных установок, работа которых основана на сложных физико-химических явлениях, связана с постоянным наблюдением за процессом, что требует специальной подготовки и высокой квалификации эксплуатационного персонала.

Отработка режима эксплуатации флотационных установок, уточнение всех технологических параметров, обеспечивающих предусмотренный эффект очистки стоков, осуществляется в период пуско-наладочных работ.

Рекомендации по организации и проведению пуско-наладочных работ относятся к напорным и электрофлотациониым установкам, но в той или иной степени могут быть использованы и при других способах флотации (безнапорная, химическая, пневматическая, при подаче воздуха через пористые материалы).

Пуск и наладка флотационных установок осуществляется в следующей последовательности (здесь не учтены общепринятые работы, такие как сверка с проектом построенных сооружений, обкатка насосного и механического оборудования, проверка под нагрузкой электрохозяйства и т. п.).

1. Очищенная и рециркуляционная или рабочая жидкость равномерно распределяется по камерам флотации.

2. При напорной флотации регулируется и устанавливается расчетное давление в напорном баке и трубопроводах. При электрофлотации и электрокоагуляции-флотации регулируются и устанавливаются расчетные параметры электрического тока.

3. При напорной флотации регулируется подача воздуха во всасывающие патрубки насосов.

При электрофлотации и электрокоагуляции-флотации осуществляется наблюдение за работой электродной системы, в результате чего:

а) оценивается достаточность количества выделяющегося газа и катионов металла и производится подрегулировка электрических параметров по этим показателям;

б) устанавливается график корректировки электрических параметров по часам суток в связи с колебаниями качества поступающей на очистку сточной жидкости;

в) определяется оптимальная частота изменения полярности электродов;

г) определяется динамика и состав отложений на электродах, их влияние на изменение электрических параметров и качество очистки стоков, разрабатывается график вывода электродных блоков на промывку и очистку от отложений.

4. Проверяется равномерность распределения шлама по поверхности флотокамер, и при необходимости в работу включаются дополнительные трубопроводы или электродные системы.

5. Определяется периодичность сброса шлама.

6. Отрабатываются операции по сбросу шлама с поверхности камер.

7. Устанавливается периодичность и режим удаления осадка.

8. Определяется эффективность работы флотационной установки.

9. При отклонении фактического эффекта очистки стоков от проектного изменяются и корректируются основные технологические параметры (давление насосов, подача воздуха, рециркуляционное отношение) для установления оптимального режима работы.

10. Уточняются после выведения установки в нормальный режим параметры операций по удалению шлама и осадка.

Стоки по флотокамерам равномерно распределяются задвижками, которые должны быть установлены на всех видах трубопроводов при входе их в каждую камеру. Регулирование давления в напорной линии и баке производится задвижкой или регулятором давления «до себя», устанавливаемых на общем напорном трубопроводе перед камерами.

Электрические параметры регулируются на основании показаний контрольно-измерительных приборов первоначально для наиболее неблагоприятного периода работы установки (максимальный приток, наибольшая загрязненность, минимальная электропроводность жидкости).

Количество воздуха регулируется краном, установленным на воздушной трубке, подсоединенной к эжектору или непосредственно к всасывающему патрубку. Кроме того, подачу воздуха можно регулировать задвижкой или вентилем, установленным перед эжектором (изменяя иапор перед эжектором).

Для нормальной работы флотационной установки количество подсасываемого воздуха должно соответствовать необходимому удельному расходу его.

При регулировании количества подаваемого воздуха следует установить максимальную степень открытия воздушного крана эжектора, при которой нарушается или заметно ухудшается работа насоса, и минимальную степень открытия крана, при которой заметно ухудшается процесс флотации.

При установлении диапазона открытия воздушного крана следует помнить, что количество подсасываемого воздуха зависит от уровня сточной жидкости в приемном резервуаре насосной станции. Максимальная степень открытия воздушного крана устанавливается при минимальном уровне воды в резервуаре, а минимальная степень открытия воздушного крана при максимальном уровне воды.

Дальнейшее регулирование должно производиться в пределах установленного диапазона.

Регулирование количества воздуха можно считать законченным после того, как в приемном отделении флотационной камеры будет образовываться устойчивая водо-воздушная эмульсия и не будет происходить непрерывного выделения крупных пузырьков воздуха; выделение пузырьков говорит о ненужном избытке воздуха, который может ухудшать процесс «флотации, создавая пробки в напорной линии, уменьшая объем воды в баке и др.

Достаточное количество выделяющегося электролитического газа и металла электродов оценивается по качеству очищенной жидкости. Главной задачей данного цикла наладки является достижение предусмотренного эффекта очистки при минимальных затратах электроэнергии.

Для составления графика корректировки электрических параметров по часам суток необходимо вести постоянное наблюдение за изменением качества сточной жидкости по ее электропроводности или другим показателям, косвенно оценивающим электропроводность (рН, кислотность, щелочность, общая минерализация). При ручном регулировании электрических параметров число обязательных корректировок их не должно превышать двух-трех раз в смену.

Частота изменения полярности электродов непосредственно связана с динамикой образования отложений на электродах и их пассивацией. Поэтому определять оптимальную частоту изменения полярности следует с установления продолжительности нормальной работы электродной системы без смены полярностей. О нарушении нормальной работы электродной системы в связи с образованием отложений и пассивацией судят по увеличению напряжения и резкому падению силы тока.

Затем постепенно увеличивая частоту переключения полярностей необходимо найти такую частоту, дальнейшее увеличение которой положительного влияния на продолжительность работы электродной системы не оказывает. Ориентировочно оптимальная частота переключений полярности находится в пределах 15—120 мин.

На основании полученных данных о продолжительности нормальной работы электродной системы при оптимальной частоте переключений полярности составляют график вывода электродных блоков на промывку и очистку от отложений и по составу отложений уточняют способ восстановления поверхности электродов (промывка водой, кислотой, щелочью, механическая очистка и т. д.).

Равномерность распределения всплывающего шлама по поверхности камер проверяют после окончания работ по регулировке давления и подсоса воздуха и включения флотационных камер в непрерывный режим работы.

Для определения равномерности распределения шлама по поверхности камер через 1—2 ч после начала накопления шлама на поверхности камеры замеряют высоту слоя шлама по площади камеры стеклянной трубкой длиной 100 см, градуированной в см. К одному ее концу присоединяется резиновый шланг, свободный конец которого располагается ниже уровня воды во флотаторе. Опустив стеклянную трубку на глубину, заведомо большую высоты шлама, заряжают сифон и при медленном ее поднимании определяют момент, когда по трубке начнет идти шлам. Отметив на трубке уровень шлама в этот момент, ее вынимают и устанавливают высоту слоя шлама.

Замер шлама нужно производить в 3—4 точках по длине или радиусу (первая точка на расстоянии 1,5—2 м от приемной камеры, последняя — у борта шламоотводящего лотка). Если высота шлама в первой точке будет превосходить высоту шлама в конце камеры не более чем в два раза, распределение шлама по поверхности камеры следует признать удовлетворительным. В этом случае включение дополнительных напорных линий, подающих сток прямо в отстойную часть флотационных камер, нецелесообразно.

Если же высота шлама в начале камеры более чем в 2 раза превосходит высоту шлама в конце, а тем более, если в конце имеется непокрытое шламом водное зеркало, что может иметь место при камерах длиной более 10 м, то в работу включаются дополнительные напорные линии, которые рассчитываются на подачу не более 20% расхода сточных вод.

В зависимости от характера распределения шлама по длине камеры может быть включена одна или две дополнительные линии.

Нагружать дополнительные напорные линии следует постепенно, непрерывно наблюдая за качеством осветленной воды. Если после очередного увеличения подачи стока через дополнительные линии вынос взвешенных веществ увеличится, необходимо убедиться, что это влияет подача через дополнительные линии (несколько раз уменьшив и вновь увеличив расход по линиям) и после этого установить максимально допустимую степень открытия задвижек на дополнительных напорных линиях.

Сбросив затем накопленный шлам, снова произвести замер толщины шлама по длине камеры, чтобы удостовериться в достаточно равномерном распределении его по длине. Установление наилучшего режима работы дополнительных напорных линий можно ускорить, создавая в каждой камере разное соотношение подачи сточных вод.

Периодичность сброса шлама указывается в проекте.

Однако практически время накопления слоя шлама будет зависеть от колебания взвешенных веществ в пределах суток и от колебания расхода сточных вод, пропускаемых через флотатор. Поэтому для удобства эксплуатации следует установить график сброса шлама в конкретных условиях. Для этого необходимо в течение 10—15 дней производить круглосуточный контроль за приростом шлама, замеряя его высоту через каждый час и осуществляя сброс шлама по достижении им средней высоты, принятой в расчетах. Результатом работы должен явиться график, показывающий конкретное время начала операций по сбросу шлама в пределах суток.

При выполнении данных работ (а также работ предыдущего цикла наладки) необходимо, кроме того, установить, какой максимальный слой шлама может быть накоплен и сброшен без ухудшения качества очистки как в период работы флотатора, так и, в особенности, в период сброса шлама и работы скребков. В результате этого должен быть подтвержден или уточнен принятый в проекте слой шлама, при достижении которого начинается сброс шлама, и график сброса определен уже исходя из этой уточненной высоты слоя.

Отработка операций по сбросу шлама с поверхности флотационных камер может быть начата уже при выполнении второго цикла наладочных работ.

В процессе отработки этой операции необходимо добиться, чтобы, во-первых, со сбрасываемым шламом уходило возможно меньшее количество воды (точнее, только то количество, которое необходимо для движения шлама самотеком по отводящим лоткам и трубам) и, во-вторых, чтобы при сбросе не происходило взмучивания, перемешивания шлама и ухудшения качества очищенной жидкости.

Для соблюдения указанных условий необходимо, чтобы скорость движения скребков вдоль камеры при сбросе шлама была равна скорости движения шлама к борту шламоотводящего лотка. Поскольку конструкция скребкового механизма не всегда предусматривает регулирование скорости движения скребков, то регулировать в процессе наладки придется скорость движения шлама, т. е. количество шлама, переливающегося через борт шламоотводящего лотка, или его уровень над бортом лотка.

Таким образом, при отработке сброса шлама необходимо установить и зафиксировать оптимальный уровень шлама в камере при сбросе, т. е. уровень регулируемого водослива на выходе осветленной воды из камеры флотации, а также его расход, т. е. степень открытия шибера в шламоотводящем лотке.

Рабочие положения указанных регуляторов при сбросе шлама необходимо установить для трех случаев подачи стоков на флотацию, а именно: работа при максимальном, минимальном и среднем притоках сточных вод на флотацию.

Периодичность и режим сброса осадка через грязевые трубы устанавливается во время работы флотационных камер. Поскольку часть нерастворенных веществ неизбежно будет оседать на дно (2—5% от общего количества), то для их удаления предусмотрены грязевые трубы, сброс через которые выпавшего на дно осадка целесообразно производить при слое осадка в средней части камеры не менее 0,4—0,5 м.

Во время наладки устанавливается периодичность продувки флотационных камер. Для этого с начала эксплуатации камер наблюдают за приростом осадка, выпадающего на дно (за его уровнем). Эти наблюдения можно производить при помощи устройства, аналогичного описанному выше. Опуская в камеру градуированную трубку, соединенную с сифоном, можно достаточно точно (2—3 см) установить уровень стояния осадка в любой момент. Отбирая этой же трубкой пробы осадка, можно дать оценку его качества.

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>