RUDN Journal of Ecology and Life SafetyRUDN Journal of Ecology and Life SafetyВестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности2313-23102408-8919Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)4252210.22363/2313-2310-2024-32-4-409-421NHSBEFIndustrial EcologyПромышленная экологияResearch ArticleDefinition of the operating mode of ejection flotator for the wastewater treatmentОпределение режима работы эжекционной флотационной установки для очистки сточных водhttps://orcid.org/0000-0003-4632-79844540-2715AntonovaEkaterina S.АнтоноваЕкатерина Сергеевна

PhD in Technical Sciences, Associate Professor

кандидат технических наук, доцент

e.s.antonova@bmstu.ruKarpikovaVeronika O.КарпиковаВероника Олеговнаstudentстудентkarpikova01@mail.ruBauman Moscow State Technical UniversityМосковский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)15122024324VOL 32, NO4 (2024)ТОМ 32, №4 (2024)40942120012025Copyright ©; 2024, Antonova E.S., Karpikova V.O.Copyright ©; 2024, Антонова Е.С., Карпикова В.О.2024Antonova E.S., Karpikova V.O.Антонова Е.С., Карпикова В.О.https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0https://journals.rudn.ru/ecology/article/view/42522

The methods of the quality increase of the air-water mixture generated by ejection system of aeration for the flotation wastewater treatment are considered such as the use of various constructions of ejectors, use of dispersers, operating at different air-water rates and exit nozzle velocities, addition of surfactants. It is shown that for the highly efficient wastewater treatment microbubbles with the sizes less than 100 µm that are equally distributed in the flotation chamber are needed. The use of aeration system that includes ejector, aerator and disperser is offered. The experimental definition of air-water mixture characteristics (bubbles size and superficial gas velocity) was carried out with different exit nozzle velocities and types of aerators. The operating mode that allows the generation microbubbles with average sizes 75-115 µm was defined. At this mode the annular aerator with inside diameter 4 mm and outside diameter 6 mm was used, exit nozzle velocity was 13 m/s.

Рассмотрены способы повышения качества водовоздушной смеси, генерируемой эжекционной системой аэрации, используемой при флотационной очистке сточных вод, включающие использование эжекторов разных конструкций и диспергирующих устройств, изменение коэффициента эжекции и скорости истечения из сопла, применение пенообразователей. Показано, что для высокоэффективной очистки требуются пузырьки размерами порядка десятков микрометров, имеющих равномерное распределение по камере аэрации. Предложено использование системы аэрации, включающей эжектор, аэратор и диспергатор для более эффективного дробления пузырьков. Проведены эксперименты по определению параметров водовоздушной смеси (размеров пузырьков и интенсивности аэрации) при различных скоростях ее истечения из аэраторов разных конструкций. Определен режим работы, позволяющий генерировать наибольшее количество мелкодисперсных пузырьков размерами 75-115 мкм. При данном режиме работы был использован аэратор кольцевого сечения (внутренний диаметр 4 мм, наружный диаметр 6 мм), скорость истечения составила 13 м/с.

flotation wastewater treatmentejectorexit nozzle velocitybubble sizesuperficial gas velocityфлотационная очистка сточных водэжекторскорость истеченияразмер пузырьковинтенсивность аэрацииKsenofontov BS. Flotation wastewater treatment. Moscow: New technologies; 2003. (In Russ.).Ксенофонтов Б.С. Флотационная очистка сточных вод. М.: Новые технологии, 2003. 144 с.Zubareva GI. Flotation in technological schemes for industrial wastewater treatment. Bulletin of PNRPU. Construction and architecture; 2019;(4):67–77. (In Russ.). http://doi.org/10.15593/2224-9826/2019.4.07Зубарева Г.И. Флотация в технологических схемах очистки промышленных сточных вод // Вестник ПНИПУ. Строительство и архитектура. 2019. № 4. С. 67-77. http://doi.org/10.15593/2224-9826/2019.4.07Zhuravlev RG, Borisov BN. Identification of factors influencing the operation of aeration systems in aeration tanks. Science, education and culture, 2021;(56): 21–24. (In Russ.).Журавлев Р.Г., Борисов Б.Н. Выявление факторов, влияющих на работу систем аэрации в аэротенках // Наука, образование и культура. 2021. № 1 (56). С. 21-24.Drewnowski J, Remiszewska-Skwarek A, Duda S, Łagód G. Aeration process in bioreactors as the main energy consumer in a wastewater treatment plant. Review of solutions and methods of process optimization. Processes, 2019;7(5):311–332. https://doi.org/10.3390/pr7050311Drewnowski J., Remiszewska-Skwarek A., Duda S., Łagód G. Aeration process in bioreactors as the main energy consumer in a wastewater treatment plant. Review of solutions and methods of process optimization // Processes. 2019. Vol. 7. No. 5. P. 311-332. http://doi.org/10.3390/pr7050311Gavril’ev SA, Ivanov MV. Acoustic monitoring of the dispersed composition of air bubbles in aerated wastewater treatment processes. Issues of modern science and practice. University named after V.I. Vernadsky, 2021;(81):14–22. (In Russ.). https://doi.org/10.17277/voprosy.2021.03.pp.014-022Гаврильев С.А., Иванов М.В. Акустический мониторинг дисперсного состава пузырьков воздуха в аэрируемых процессах очистки сточных вод // Вопр. соврем. науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. 2021. № 3 (81). С. 14-22. http://doi.org/10.17277/voprosy.2021.03.pp.014-022Antonova ES. Intensification of the wastewater treatment process of a food plant using a flotation machine with an ejection aeration system with a dispersant. Scientific works of KubSTU, 2017;(7):63–70. (In Russ.).Антонова Е.С. Интенсификация процесса очистки сточных вод пищевого комбината с использованием флотационной машины с эжекционной системой аэрации с диспергатором // Научные труды КубГТУ. 2017. № 7. С. 63-70.Ledyan YUP, Selivonchik VV, Shcherbakova MK. Application of jet aeration to increase the efficiency of water purification in the recycling water supply system of a foundry. Casting and metallurgy. 2008;(49):161–164. (In Russ.).Ледян Ю.П., Селивончик В.В., Щербакова М.К. Применение струйной аэрации для повышения эффективности очистки воды в системе оборотного водоснабжения литейного цеха // Литье и металлургия. 2008. № 4 (49). С. 161-164.Murtazayev FA, Mirzayev M. Analysis of wastewater aeration methods in aeration tanks. Journal of new century innovations. 2022;17(2):136–141.Murtazayev F.A. Mirzayev M. Analysis of wastewater aeration methods in aeration tanks // Journal of new century innovations. 2022. Vol. 17, Issue 2. P. 136-141.Han Y, Zhu J, Shen L, Zhou W, Ling Y, Yang X, Wang S, Dong Q. Bubble size distribution characteristics of a jet-stirring coupling flotation device. Minerals, 2019;9(6):369. https://doi.org/10.3390/min9060369Han Y., Zhu J., Shen L., Zhou W., Ling Y., Yang X., Wang S., Dong Q. Bubble size distribution characteristics of a jet-stirring coupling flotation device // Minerals. 2019. Vol. 9. No. 6. P. 369. https://doi.org/10.3390/min9060369Ksenofontov BS, Antonova ES. Research of Disperse Composition of Air-and-Water Mix Generated by Ejector Aeration System During Wastewater Floatation Treatment. Safety in the technosphere. 2016;5(4):38–44. (In Russ.). http://doi.org/10.12737/23760Ксенофонтов 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. http://doi.org/10.12737/23760Antonova ES. Investigation of oily wastewater treatment process in a flotation set up with ejection system of aeration with disperse. Bulletin of RUDN university. Series: Ecology and life safety. 2017;25(4):548–561. (In Russ.). http://doi.org/10.22363/2313-2310-2017-25-4-548-561Антонова Е.С. Исследование процесса очистки воды от нефтепродуктов во флотационной установке с эжекционной системой аэрации с диспергатором // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности, 2017. Т. 25. № 4. С. 548-561. http://doi.org/10.22363/2313-2310-2017-25-4-548-561Zavodyanov II, Kapitonova SN, Ksenofontov BS. Using an ejection system for supplying water and reagent in combined flotation apparatus. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Ekaterinburg. 2020;864:1–6. http://doi.org/10.1088/1755-1315/864/1/012059Zavodyanov I.I., Kapitonova S.N., Ksenofontov B.S. Using an ejection system for supplying water and reagent in combined flotation apparatus // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Ekaterinburg, 2020. Vol. 864. P. 1-6. http://doi.org/10.1088/1755-1315/864/1/012059Tkacheva LT, Brench MV, Demchenko AV. Improving the quality of water for the needs of agricultural production using a gas-liquid ejector. Technical and personnel support of innovative technologies in agriculture: materials of the International Scientific and Practical Conference. Minsk: BSATU; 2019. p. 219–221. (In Russ.).Ткачева Л.Т., Бренч М.В., Демченко А.В. Улучшение качества воды для нужд сельскохозяйственного производства с применением газожидкостного эжектора // Техническое и кадровое обеспечение инновационных технологий в сельском хозяйстве: материалы Международной научно-практической конференции. Минск: БГАТУ, 2019. С. 219-221.Grinis L, Lubashevsky N, Ostrovski Y. Influence of the flow rate ratio in a jet pump on the size of air bubbles. International Journal of Mechanical, Aerospace, Industrial, Mechatronic and Manufacturing Engineering. 2015;9(7):1161–1164.Grinis L., Lubashevsky N., Ostrovski Y. Influence of the flow rate ratio in a jet pump on the size of air bubbles // International Journal of Mechanical, Aerospace, Industrial, Mechatronic and Manufacturing Engineering, 2015. Vol. 9. No. 7. P. 1161-1164.Sazonov DV. Influence of the pump type on the parameters of the pneumatic-hydraulic aeration system in flotation apparatus. Water supply and sanitary technic. 2017;10:40–45. (In Russ.).Сазонов Д. В. Влияние типа насоса на параметры пневмогидравлической системы аэрации во флотационных аппаратах // Водоснабжение и санитарная техника. 2017. № 10. С. 40-45.Gmurman VE. Theory of Probability and Mathematical Statistics. Moscow: Higher school; 1999. (In Russ.).Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высш. шк., 1999. 497 с.