Почему кислород необходим при очистке шахтных вод
Процессы очистки шахтных вод часто основаны на реакциях окисления, прежде чем загрязняющие вещества могут быть удалены из воды.
Например, растворенное двухвалентное железо (Fe²⁺) остается растворимым в воде и не может быть эффективно удалено путем седиментации. При введении кислорода двухвалентное железо окисляется до трехвалентного железа (Fe³⁺), которое образует осадки гидроксида железа, которые оседают внутри отстойников и систем сгущения осадка.
Аналогичный процесс происходит при удалении марганца, окислении сульфидов и системах биологической нитрификации.
Типичные применения очистки шахтных вод, требующие кислорода, включают:
-
Кислотная обработка шахтных дренажей
-
Системы обезжелезивания
-
Системы удаления марганца
-
Процессы окисления сульфидов
-
Биологическая очистка сточных вод
-
Системы нитрификации
-
Процессы поддержки уничтожения цианидов
-
Системы повторного использования технологической воды
Без достаточной концентрации растворенного кислорода скорость окисления снижается, и эффективность очистки может снизиться.
Принцип работы
Воздухозаборник и фильтрация
Процесс начинается с протягивания атмосферного воздуха через промышленную систему фильтрации.
В горнодобывающей среде часто содержится переносимая по воздуху пыль, образующаяся в результате:
Многоступенчатые впускные фильтры-улавливают твердые частицы еще до того, как воздух попадает в систему сжатия.
Корпуса фильтров обычно изготавливаются из углеродистой стали или алюминиевого сплава с порошковым-покрытием и используют сменные фильтрующие картриджи.
Сжатие воздуха
Отфильтрованный воздух поступает в ротационный винтовой компрессор, где давление увеличивается примерно до 7–10 бар (изб.).
Компрессорный агрегат обычно состоит из:
Компрессор передает сжатый воздух в секцию очистки через технологические трубопроводы из углеродистой или нержавеющей стали.
Датчики давления постоянно контролируют условия нагнетания компрессора и передают данные в систему управления ПЛК.
Очистка воздуха
Сжатый воздух содержит влагу, масляные аэрозоли и мелкие частицы, которые могут повредить адсорбционный материал. Секция очистки удаляет загрязнения, используя несколько стадий очистки:
Процесс очистки снижает содержание влаги до того, как воздух попадет в систему PSA.
В зависимости от конфигурации точка росы на выходе обычно находится в диапазоне от -40 до -70 градусов.
Поддержание низкого уровня влажности защищает материал молекулярных сит и стабилизирует производительность по производству кислорода.
Разделение кислорода
Система PSA отделяет кислород от сжатого воздуха с помощью цеолитового молекулярного сита. Сжатый воздух поступает в адсорбционные сосуды, заполненные молекулярно-ситовыми материалами.
Молекулы азота прикрепляются к внутренней поверхности адсорбента, а молекулы кислорода проходят через слой и попадают в систему сбора кислорода.
Установка PSA чередует циклы адсорбции и регенерации.
Во время работы:
Автоматические переключающие клапаны меняют работу сосуда в соответствии с запрограммированным временем цикла.
Этот процесс обеспечивает непрерывную выработку кислорода без прерывания последующих операций по очистке.
Типичная чистота кислорода колеблется от 90% до 95%.
Компоненты системы
Установка по производству кислорода PSA
Установка для производства кислорода содержит оборудование для разделения активной зоны. Основные компоненты включают в себя:
Адсорбционные сосуды изготовлены из углеродистой стали,-выдерживающей давление, и установлены на опорных рамах из конструкционной стали.
Производительность системы обычно варьируется от 10 до 5000 Нм3/ч в зависимости от требований очистных сооружений.
Резервуар для хранения кислорода
Генерируемый кислород перед распределением поступает в буферный резервуар. Накопительный бак выполняет несколько функций:
Типичное давление хранения находится в диапазоне от 8 до 16 бар (изб.).
На более крупных очистных сооружениях в систему распределения могут быть интегрированы дополнительные резервуары для хранения кислорода.
Сеть распределения кислорода
Система распределения кислорода передает кислород от генератора к очистному оборудованию. В сеть обычно входят:
Распределительные коллекторы могут подавать кислород на несколько стадий обработки одновременно.
Скорость потока можно регулировать независимо для каждой зоны обработки.
Технологии переноса кислорода
Системы мелкопузырчатой диффузии
Мелкопузырчатые диффузоры переносят кислород в воду через мембранные аэрационные устройства. Типичный диффузор в сборе состоит из:
• Мембрана EPDM • Опорная труба из ПВХ • Монтажное оборудование из нержавеющей стали.Мембрана выделяет маленькие пузырьки кислорода, которые увеличивают площадь контакта газа-жидкости. Когда пузырьки поднимаются через толщу воды, кислород переходит в раствор и увеличивает концентрацию растворенного кислорода.
Мелкопузырьковые системы обычно устанавливаются в бассейнах биологической очистки и резервуарах для окисления.
Инжекция кислорода Вентури
Системы Вентури вводят кислород непосредственно в трубопроводы технологической воды под давлением. Сопло Вентури создает зону низкого-давления, которая втягивает кислород в поток воды.
Смесь кислорода-воды затем поступает в реакционные резервуары, сосуды для окисления или распределительные системы.
Системы впрыска Вентури устраняют необходимость в больших аэрационных бассейнах в некоторых конфигурациях очистки.
Кислородные конусные реакторы
Кислородные конусные реакторы растворяют кислород под повышенным давлением. Реактор состоит из:
• Сосуд под давлением • Внутренняя камера смешивания • Узел впрыска кислорода • Трубопровод рециркуляцииВода поступает в конус под давлением, а кислород впрыскивается во внутреннюю зону циркуляции. Среда под давлением увеличивает растворение кислорода и минимизирует потери газа.
Системы кислородных конусов обычно используются, когда требуется уровень растворенного кислорода, значительно превышающий атмосферное насыщение.
Кислотная очистка шахтных дренажей
Кислотные шахтные дренажи (КМД) образуются, когда сульфидные-содержащие минералы реагируют с кислородом и водой, образуя кислые стоки, содержащие растворенные металлы. Системы очистки AMD часто используют кислород для ускорения реакций окисления перед осветлением.
Процесс лечения обычно состоит из следующих этапов:
Генератор кислорода непрерывно подает кислород в реакторы окисления, где растворенное двухвалентное железо превращается в трехвалентное.
Трехвалентное железо впоследствии выпадает в осадок и оседает в последующем осветительном оборудовании.
Применение биологической очистки
В горнодобывающих лагерях, мастерских по техническому обслуживанию и перерабатывающих предприятиях образуются сточные воды, которые могут потребовать биологической очистки.
Аэробные микроорганизмы поглощают загрязняющие вещества посредством метаболической активности и для своего функционирования требуют растворенного кислорода.
Генератор кислорода подает кислород в биологические реакторы через диффузорные решетки или системы подачи кислорода.
Типичные целевые значения растворенного кислорода варьируются в пределах 2–6 мг/л в зависимости от схемы лечения.
Система переноса кислорода распределяет кислород по объему реактора и поддерживает процессы биологического окисления.
Требования к техническому обслуживанию
Ежедневный мониторинг
Операторы проверяют:
- Чистота кислорода
- Давление кислорода
- Скорость потока
- Температура компрессора
- Статус тревоги
Рабочие данные отображаются через интерфейс HMI и сохраняются в системе ПЛК.
Профилактическое обслуживание
Плановые работы по техническому обслуживанию включают в себя:
- Замена фильтрующих элементов
- Проверка пневматических клапанов
- Сервисное обслуживание компрессоров
- Калибровка анализаторов кислорода
- Проверка датчиков давления
Интервалы технического обслуживания зависят от часов работы и условий на объекте.
Срок службы молекулярного сита
Молекулярное сито выполняет процесс отделения кислорода.
Факторы, которые могут сократить срок службы адсорбента, включают:
- Загрязнение воды
- Перенос нефти
- Чрезмерные рабочие температуры
- Неправильная смена давления
При правильном техническом обслуживании интервалы замены молекулярных сит обычно составляют от 8 до 12 лет.
Технические характеристики
| Параметр | Типичный диапазон |
|---|---|
| Чистота кислорода | 90–95% |
| Кислородная емкость | 10–5 000 Нм³/ч |
| Давление кислорода | 4–10 бар (изб.) |
| Давление воздуха | 7–10 бар (изб.) |
| Точка росы | от -40 градусов до -70 градусов |
| Температура окружающей среды | от -20 градусов до +50 градусов |
| Система управления | ПЛК + ЧМИ |
| Источник питания | 380V–690V |
| Тип установки | На салазках-Навесной или в контейнере |
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Как выбрать правильную мощность генератора кислорода?
Ответ: Производительность определяется скоростью потока воды, концентрацией загрязняющих веществ и целевым уровнем растворенного кислорода (РК). NEWTEK может рассчитать необходимую потребность в кислороде на основе данных анализа и процесса очистки воды.
Вопрос: Какие процессы очистки шахтных вод может поддерживать эта система?
A: Система может подавать кислород для:
- Обработка кислотных шахтных дренажей (AMD)
- Удаление железа и марганца
- Окисление сульфидов
- Биологическая очистка сточных вод
- Системы нитрификации
- Применение повторного использования технологической воды
Вопрос: Можно ли интегрировать систему с существующими очистными сооружениями?
А: Да. Генератор кислорода можно подключать к окислительным резервуарам, инжекторам Вентури, кислородным конусным реакторам, диффузионным системам и существующим трубопроводам очистки.
Вопрос: Какая информация необходима для определения конфигурации системы?
О: Для точного определения размера системы компании NEWTEK обычно требуется:
- Расход воды (м³/ч)
- Отчет о качестве воды
- Описание процесса лечения
- Высота установки
- Доступный источник питания
Вопрос: Подходит ли система для удаленных объектов добычи полезных ископаемых?
А: Да. Система генерирует кислород на-площадке из атмосферного воздуха, устраняя необходимость в поставках жидкого кислорода и криогенных резервуарах для хранения.
горячая этикетка : генератор кислорода для очистки шахтных вод, Китайские генераторы кислорода для очистки шахтных вод производители, поставщики
