ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД ПУТЕМ ДЕЗАГРЕГАЦИИ ФАЗОВО-ДИСПЕРСНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ
Аннотация
Сточные воды от различных промышленных производств представляют наиболее сложную задачу для проектировщика в области разработки эффективной схемы очистки, поскольку их состав и свойства крайне разнообразны, а методы очистки возможны как химические и физико-химические, так и биологические. Для подбора наиболее действенного метода очистки конкретного вида сточных вод, необходимо установить, в каких фазово-дисперсных состояниях находятся примеси. Авторами в данной статье дополнена существующая классификация фазово-дисперсных состояний загрязнений в сточных водах переходными состояниями: ультравзвешенное, постколлоидное и атомарно растворенное. Для одновременного выделения загрязнений, находящихся в нескольких группах состояний по приведённой классификации, разработан фазовый сепаратор дисперсий, включающий в себя несколько последовательно расположенных зон очистки и заменяющий крупногабаритные и дорогостоящие сооружения. На разработанной установке проведено компьютерное моделирование в программе ANSYS с целью получения линий тока и давления движения потока жидкости, векторы скоростей в формате 3д с их значениями, а также определен коэффициент полезного использования установки. Для наиболее оперативной оценки процесса очистки сточных вод в фазовом сепараторе разработана автоматизированная система управления в программе Овен. Подобраны запорная и регулировочная арматура, установлены контрольно-измерительные приборы, позволяющие оператору осуществлять поэтапный контроль по основным видам загрязнений. С целью проверки эффективности сепаратора дисперсий проведены эксперименты на сточных водах разных составов от нескольких промышленных производств. Полученные результаты позволяют рекомендовать фазовый сепаратор в качестве сооружения предварительной очистки сточных вод на ряд промышленных предприятий.
Скачивания
Литература
References
Abrosimov M.V., Serpokrylov N.S., Yakovleva E.V. Tekhnologii ochistki vody “TEKhNOVOD-2018”. Materialy XI Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii [Water purification technologies “TECHNOVOD-2018”. Materials of the XI International Scientific and Practical Conference]. 2018, pp. 79-84.
Kul’skiy L.A., Strokach P.P. Tekhnologiya ochistki prirodnykh vod [Technology of purification of natural waters]. K.: Vishcha shk. Golovnoe izd-vo, 1986, 352 p.
Serpokrylov N.S., Yakovleva E.V., Shpilova N.N. Inzhenerno-stroitel’nyy vestnik Prikaspiya, 2015, no. 4 (14), pp. 52-59.
Acharya, T., Potter, T. A CFD study on hydrocarbon mean residence time in a horizontal oil–water separator. SN Appl. Sci., 2021, vol. 3, 492. https://doi.org/10.1007/s42452-021-04483-x
Ademola, O. , Akpa, J. and Dagde, K. Modeling and Simulation of Two-Staged Separation Process for an Onshore Early Production Facility. Advances in Chemical Engineering and Science, 2019, vol. 9, pp. 127-142. https://doi.org/10.4236/aces.2019.92010
Bae, H., Lee, M.H., Kim, Y. et al. Knowledge-based unmanned automation and control systems for the SBR wastewater treatment process. Artif Life Robotics, 2003, vol. 7, 107. https://doi.org/10.1007/BF02481157
Elena G. Tsurikova, Alla Smolyanichenko, Oksana P. Shishova. Possibility of Conducting Flow Structure Studies on a Large-Scale Hydraulic Test Bench. Materials Science Forum, 2018, vol. 931, pp. 970-973. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.931.970
Ghaffarkhah, A., Dijvejin, Z.A., Shahrabi, M.A. et al. Coupling of CFD and semiempirical methods for designing three-phase condensate separator: case study and experimental validation. J Petrol Explor Prod Technol, 2019, vol. 9, pp. 353–382. https://doi.org/10.1007/s13202-018-0460-5
Ivanenko, A.Y., Yablokova, M.A. & Petrov, S.I. Simulation of the separation of emulsified oil products from water in an apparatus with sinusoidal-profiled oleophilic plates. Theor Found Chem Eng, 2010, vol. 44, pp. 729-741. https://doi.org/10.1134/S0040579510050143
Khalifat, Z., Zivdar, M. & Rahimi, R. New design and optimization of an industrial three-phase boot separator using the coupled CFD-RSM models. Braz. J. Chem. Eng., 2021. https://doi.org/10.1007/s43153-021-00158-7
Lekomtsev, A.V., Mordvinov, V.A., Ilyushin, P.Y. et al. Centrifugal Separation in the Treatment of Produced Water for its Subsequent Injection into a Reservoir. Chem Petrol Eng, 2021, vol. 56, pp. 979–987. https://doi.org/10.1007/s10556-021-00872-6
Liu, J., Liu, Hy., Guo, J. et al. Experimental Research on a Cyclone Air Flotation Separator for Polymer-Containing Wastewater. Chem Technol Fuels Oils, 2021, vol. 57, pp. 705–712. https://doi.org/10.1007/s10553-021-01296-x
Losev, O.L., Plesovskikh, V.A., Voloshchuk, L.L. et al. Automation of industrial wastewater quality monitoring. Chem Technol Fuels Oils, 1984, vol. 20, pp. 467–469. https://doi.org/10.1007/BF00725233
Nikolay S. Serpokrylov, Alla S. Smolyanichenko, Elena V. Yakovleva Sewage cleaning by using a phase separator. E3S Web of Conferences, 2020, vol. 164, 01020. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202016401020
Mehmet Oruç, Sedat Yayla. Experimental investigation of oil-in water separation using corrugated plates and optimization of separation system. Separation Science and Technology, 2022, vol. 57(5), pp. 788-800. https://doi.org/10.1080/01496395.2021.1939377
Pang, C., He, C., Hu, Z. et al. Aggravation of membrane fouling and methane leakage by a three-phase separator in an external anaerobic ceramic membrane bioreactor. Front. Environ. Sci. Eng., 2019, vol. 13(50). https://doi.org/10.1007/s11783-019-1131-6
Shin, SH., Kim, YH., Jung, SK. et al. Combined performance of electrocoagulation and magnetic separation processes for treatment of dye wastewater. Korean J. Chem. Eng., 2004, vol. 21, pp. 806-810. https://doi.org/10.1007/BF02705524
Tao Song, Bo Wang, Long Ni. Particle image velocimetry for investigating the effect of liquid rheology on flow field of liquid–solid hydrocyclone. Separation Science and Technology, 2022, vol. 57(12), pp. 1992-2003. https://doi.org/10.1080/01496395.2022.2026387
Wang, Y., Li, T., Hou, X. et al. Hydraulic modeling of water flow in the thick vadose zone under precipitation. Geoenviron Disasters, 2022, vol. 9(7). https://doi.org/10.1186/s40677-022-00207-4
Xi-Lun Wang, Can-Hong Ni, Jun-Wei Chang, Ya-Yu Chiang. Continuous low surface tension and high viscosity two phases liquid separation. Sensors and Actuators B: Chemical, 2022, vol. 365, 131957. https://doi.org/10.1016/j.snb.2022.131957
Список литературы
Абросимов М.В. Дополнения к классификации фазово-дисперсных состояний примесей в воде / Абросимов М.В., Серпокрылов Н.С., Яковлева Е.В. // Технологии очистки воды «ТЕХНОВОД-2018». Материалы XI Международной научно-практической конференции. 2018. С. 79-84.
Кульский Л.А. Технология очистки природных вод / Л. А. Кульский, П. П. Строкач. 2-е изд., перераб. и доп. К.: Вища шк. Головное изд-во, 1986. 352 с.
Серпокрылов Н.С., Яковлева Е.В., Шпилова Н.Н. Дезагрегация фазово-дисперсных загрязнений производственных сточных вод // Инженерно-строительный вестник Прикаспия. 2015. №4 (14). С. 52-59.
Acharya, T., Potter, T. A CFD study on hydrocarbon mean residence time in a horizontal oil–water separator // SN Appl. Sci. 2021, vol. 3, 492. https://doi.org/10.1007/s42452-021-04483-x
Ademola, O. , Akpa, J. and Dagde, K. Modeling and Simulation of Two-Staged Separation Process for an Onshore Early Production Facility // Advances in Chemical Engineering and Science, 2019, vol. 9, pp. 127-142. https://doi.org/10.4236/aces.2019.92010
Bae, H., Lee, M.H., Kim, Y. et al. Knowledge-based unmanned automation and control systems for the SBR wastewater treatment process // Artif Life Robotics, 2003, vol. 7, 107. https://doi.org/10.1007/BF02481157
Elena G. Tsurikova, Alla Smolyanichenko, Oksana P. Shishova. Possibility of Conducting Flow Structure Studies on a Large-Scale Hydraulic Test Bench // Materials Science Forum, 2018, vol. 931, pp. 970-973. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.931.970
Ghaffarkhah, A., Dijvejin, Z.A., Shahrabi, M.A. et al. Coupling of CFD and semiempirical methods for designing three-phase condensate separator: case study and experimental validation // J Petrol Explor Prod Technol, 2019, vol. 9, pp. 353–382. https://doi.org/10.1007/s13202-018-0460-5
Ivanenko, A.Y., Yablokova, M.A. & Petrov, S.I. Simulation of the separation of emulsified oil products from water in an apparatus with sinusoidal-profiled oleophilic plates // Theor Found Chem Eng, 2010, vol. 44, pp. 729-741. https://doi.org/10.1134/S0040579510050143
Khalifat, Z., Zivdar, M. & Rahimi, R. New design and optimization of an industrial three-phase boot separator using the coupled CFD-RSM models. // Braz. J. Chem. Eng. 2021. https://doi.org/10.1007/s43153-021-00158-7
Lekomtsev, A.V., Mordvinov, V.A., Ilyushin, P.Y. et al. Centrifugal Separation in the Treatment of Produced Water for its Subsequent Injection into a Reservoir // Chem Petrol Eng, 2021, vol. 56, pp. 979–987. https://doi.org/10.1007/s10556-021-00872-6
Liu, J., Liu, Hy., Guo, J. et al. Experimental Research on a Cyclone Air Flotation Separator for Polymer-Containing Wastewater // Chem Technol Fuels Oils, 2021, vol. 57, pp. 705–712. https://doi.org/10.1007/s10553-021-01296-x
Losev, O.L., Plesovskikh, V.A., Voloshchuk, L.L. et al. Automation of industrial wastewater quality monitoring // Chem Technol Fuels Oils, 1984, vol. 20, pp. 467–469. https://doi.org/10.1007/BF00725233
Nikolay S. Serpokrylov, Alla S. Smolyanichenko, Elena V. Yakovleva Sewage cleaning by using a phase separator // E3S Web of Conferences, 2020, vol. 164, 01020. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202016401020
Mehmet Oruç, Sedat Yayla. Experimental investigation of oil-in water separation using corrugated plates and optimization of separation system // Separation Science and Technology, 2022, vol. 57(5), pp. 788-800. https://doi.org/10.1080/01496395.2021.1939377
Pang, C., He, C., Hu, Z. et al. Aggravation of membrane fouling and methane leakage by a three-phase separator in an external anaerobic ceramic membrane bioreactor // Front. Environ. Sci. Eng., 2019, vol. 13(50). https://doi.org/10.1007/s11783-019-1131-6
Shin, SH., Kim, YH., Jung, SK. et al. Combined performance of electrocoagulation and magnetic separation processes for treatment of dye wastewater // Korean J. Chem. Eng., 2004, vol. 21, pp. 806-810. https://doi.org/10.1007/BF02705524
Tao Song, Bo Wang, Long Ni. Particle image velocimetry for investigating the effect of liquid rheology on flow field of liquid–solid hydrocyclone // Separation Science and Technology, 2022, vol. 57(12), pp. 1992-2003. https://doi.org/10.1080/01496395.2022.2026387
Wang, Y., Li, T., Hou, X. et al. Hydraulic modeling of water flow in the thick vadose zone under precipitation // Geoenviron Disasters, 2022, vol. 9(7). https://doi.org/10.1186/s40677-022-00207-4
Xi-Lun Wang, Can-Hong Ni, Jun-Wei Chang, Ya-Yu Chiang. Continuous low surface tension and high viscosity two phases liquid separation // Sensors and Actuators B: Chemical, 2022, vol. 365, 131957. https://doi.org/10.1016/j.snb.2022.131957
Просмотров аннотации: 198 Загрузок PDF: 193
Copyright (c) 2023 Alla S. Smolyanichenko, Elena V. Yakovleva
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
