Что такое флотация: подробное описание процесса, преимуществ и недостатков этого способа очистки

Флотация — метод очистки сточных вод | Что такое флотация

Флотация сточных вод

Флотация сточных вод

Общепринятая схема очистных сооружений как локального, так и централизованного общегородского типа в обязательном порядке включает в себя этап осаждения. Отстоянные стоки чаще всего поступают на ступень биологической очистки.

Однако отстойники справляются с удалением только крупных взвесей, которые тяжелее воды. Многие микрочастицы и вещества в коллоидной форме легче водной среды, поэтому не подвергаются осаждению. Эту проблему решают при помощи ступени флотационной очистки, основанной на сложном физико-химическом процессе. Именно о флотации пойдет речь в нашей статье.

Что такое флотация?

В переводе с английского языка флотацию дословно можно обозначить как плавание на поверхности воды.

В области очистки сточных вод флотация применяется в качестве метода выделения мелких твердых частиц, коллоидных взвесей, некоторых растворенных веществ.

В основе процесса лежит индивидуальная способность различных соединений к смачиванию и поведение на границе раздела фаз жидкость-газ. Несмачиваемыми водой являются гидрофобные вещества. Гидрофильные соединения обладают хорошей способностью к смачиванию.

Обобщенно и упрощенно флотацию можно описать следующим образом:

• в очищаемую воду подают диспергированный воздух;
• гидрофобные частицы приближаются к пузырьку воздуха;
• водная прослойка между гидрофобной частицей и воздушным пузырем постепенно истончается и разрывает в связи с тем, что сила взаимодействия между молекулами воды больше чем сила адгезивного контакт вода-частица;
• образуется комплекс гидрофобной частицы с пузырьком газа;
• этот флотирующий комплекс всплывает на поверхность стоков, так как он менее плотный чем гетерогенная система, в которой он находится.

Так на поверхности стоков образуется пенный слой, который постепенно удаляется специальным механизмом.

Отчего зависит эффективность флотации для очистки воды

На процесс флотации может повлиять многое. Но наиболее сильное воздействие оказывают описанные ниже факторы.

1. Чем выше гидрофобность частиц, тем лучше происходит их взаимодействие с пузырьком воздуха и образование флотационного комплекса.

   Однако не все примеси являются строго гидрофобными часть из них гидрофильные, другие могут иметь как гидрофобные, так и гидрофильные группы. По этой причине зачастую необходимо добавлять в стоки специальные флотирующие реагенты, направленные на повышение гидрофобности загрязнителей.

2. Кроме того, пузырьки должны обладать устойчивостью к разрушению.

   Пенный слой флотации

Область применения флотации

Флотация позволяет очистить воду от взвесей, не подвергающихся осаждению, в связи с тем, что они имеют близкую к воде плотность.

Флотационный процесс применяют для удаления из воды ПАВ, нефтепродуктов, волокнистых загрязнителей, жиров и т. п., а также некоторых растворенных веществ, в последнем случае очистка называется пенной сепарацией.

Кроме того, флотацию применяют для удаления из стоков взвесей активного ила.

Преимущества и недостатки очистки стоков флотацией

Флотация является одним из самых популярных способов очистки сточных вод. Без флотационного процесса редко обходятся очистные промышленные и ливневые сооружения. Все связано с рядом преимуществ флотационной очистки стоков.

1. Относительно небольшие затраты в процессе эксплуатации.

2. Простота оборудования.
3. Возможность выделения определенных загрязнителей.
4. Скорость процесса флотационной очистки от некоторых взвесей выше скорости оседания.
5. Возможность удаления таких загрязнителей как нефтепродукты.

6. Продуктом флотации является шлам с не очень высоким содержанием воды.

С особенностью самого флотационного процесса связаны и его минусы.

1. Так как флотация зависит от гидрофобности вещества, применять ее можно для удаления не всех загрязняющих компонентов.

2. Зачастую приходится использовать реагенты для повышения гидрофобности загрязнителей и устойчивости полученной пены.

3. Необходимо точно производить настройку оборудования, подающего воздух с целью получения пузырьков определенного диаметра.

Виды флотационной очистки сточных вод

В основе разделения на виды очистки сточных вод методом флотации лежит способ насыщения стоков воздухом и механизм его диспергирования.

Выделение воздушных пузырьков из раствора

Из раствора пузырьки воздуха определенного размера выделяют методом напорной и вакуумной флотации. В первом случае в воду под давлением нагнетают воздух, после этого резко понижают давление в системе, в результате чего в толще сточной воды выделяются воздушные пузырьки.

Схема напорного флотатора

Вакуумная флотация по принципу схожа с напорной, но исполнение отличается. Сначала вода поступает в аэрационную камеру (1), где контактирует с воздухом и насыщается им, после этого в дезаэраторе (2) удаляется нерастворившийся в воде воздух. Потом вода поступает в камеру флотации (3), где происходит понижение давления в сточной воде, в результате чего образуются воздушные пузырьки.

Вакуумная флотация

Оба способа прекрасно подходят для очистки сточных вод от мелкодисперсных загрязнителей.

Механическое насыщение воды диспергированным воздухом

Обогащение воды пузырьками воздуха можно произвести механическим путем.

Для этого могут применяться 3 метода: перемешивание воды при помощи небольшой турбины (импеллерные установки), колесом, соединенным с центробежным насосом (безнапорная флотация) или введением воздуха через форсунки труб, уложенных на дне флотационной камеры (пневматическая установка). Во время перемешивания образуются завихрения, благодаря которым стоки насыщаются пузырьками воздуха.

Импеллерная флотация

Импеллеры позволяют получить пузырьки небольшого диаметра и применяются для удаления нефтепродуктов и жиров. Этот метод дает возможность регулировать объем пузырьков: чем выше скорость вращения турбины, тем мельче пузырьки.

Безнапорные установки позволяют получать более крупные пузырьки, которые не эффективны для удаления мелких взвесей. Безнапорную флотацию применяют для удаления жировых загрязнений, а также частиц шерсти и волокон.

Пневматическая флотация используется в том случае, когда необходимо очистить воды, являющиеся агрессивными для таких механических конструкций как импеллер или колесо насоса.

Пропускание воздушных масс через материал с порами

Простым способом диспергирования воздушного потока является пропускание его перед подачей через пористые материалы (на рисунке обозначен цифрой 2), например, пластины с щелевидными прорезями. Чем меньше отверстие, тем меньше диаметр пузырьков.

Флотация с использованием пористых материалов

Получение пузырьков газа из раствора путем электролиза

При этом способе в сточные воды помещают 2 электрода, через которые пропускают ток. Это приводит к выделению возле электродов газовых пузырьков кислорода и водорода. Кроме того, часто используют электроды из алюминия или железа.

Соединения этих металлов выделяются в сточную воду и представляют собой коагулянты, приводящие к объединению взвешенных загрязнителей в хлопья. Хлопьевидные частицы контактируют с воздушными пузырьками и поднимаются на поверхность стоков.

Реагенты, применяемые во флотационной очистке

В процессе очистки методом флотации могут применяться реагенты, действие которых различается по двум основным направлениям: повышение гидрофобности и стабилизация пены.

Так как многие загрязнители могут содержать как гидрофобную, так и гидрофильную группу, то их способность к смачиванию снижена, поэтому флотация затруднена.

В этом случае прибегают к добавлению в сточные воды реагентов, которые называют собирателями. Они также содержат гидрофильную (полярную) и гидрофобную (неполярную) группы.

Взаимодействие между собирателем и загрязнителем происходит на уровне полярных концов. Гидрофобная группа реагента остается свободной.

В качестве собирателей в очистке сточных вод применяют поверхностно-активные вещества: нефтепродукты, масла, меркаптан, аммонийные соли и т.п.

Другой группой флотационных реагентов являются пенообразователи. Они защищают пузырек от разрушения, таким образом повышая эффективность удаления загрязняющей частицы. К стабилизаторам пены относятся масло сосны, крезол, фенолы и др.

Заключительное слово

Флотация при всех своих положительных характеристиках не является самостоятельной очисткой. Это одно из звеньев очистных сооружений, позволяющее удалить их воды те вещества, которые не удалось убрать отстаиванием. Именно поэтому флотаторы устанавливаются зачастую после отстойников.

Видео – Работа электрофлотатора

Флотация с использованием пористых материалов

Импеллерная флотация

Вакуумная флотация

Схема напорного флотатора

Пенный слой флотации

Флотация сточных вод

Источник: https://kanalizaciyaseptik.ru/principy-ochistki-stochnyx-vod/flotaciya-stochnyx-vod.html

Виды и устройство флотаторов для очистки сточных вод

Септики, автономная канализация > Водосток 

Одним из наиболее эффективных способов очищения канализационных стоков от мельчайших примесей является флотационный метод, осуществляемый за счет флотатора для очистки сточных вод. О том, что собой представляет данный способ, и как он осуществляется, расскажет эта статья.

Что это такое?

Принцип работы и что нужно знать

Флотация представляет собой метод очистки загрязненных стоков от примесей мусора, осуществляемый за счет их всплытия на поверхность.

Во время этого процесса в стоки добавляется специальный деспергированный воздух, под воздействием которого все мельчайшие частицы примесей проявляют гидрофильные или гидрофобные свойства.

Принцип действия флотатора выглядит следующим образом:

• в специальном устройстве (электрофлотаторе) стоки проходят через рабочую камеру;
• одновременно с этим стоки насыщаются диспергированным воздухом;
• осуществляется контакт примесей с пузырьками кислорода (гидрофобные частицы приближаются к пузырьку воздуха, водная прослойка между ними постепенно истончается и исчезает, вследствие чего образуется комплекс гидрофобной частицы с пузырьком газа);
• в результате взаимодействия на поверхности воды образуется пенный слой;
• по мере образования пенный слой удаляется с поверхности очищаемой жидкости специальным грабельным устройством.

В большинстве случаев флотационный метод очистки используется для очищения стоков от примесей растворимых жиров, нефтепродуктов, любых волокнистых примесей, ПАВ и тому подобного.

Устройство

Примерная схема устройства флотатора выглядит так:

• емкость с насосом смешивания кислорода с водой и реагентами (в нее загоняется воздух, который насыщает воду с образованием подходящих по размеру пузырьков);
• из емкости смешения смесь воды и воздуха перегоняется в основной резервуар (флотокамера или танк флотации), оснащенный клапаном для выпуска избыточного воздуха;
• в основной резервуар поступают стоки, прошедшие механическую очистки;
• за счет нагнетания водовоздушной смеси в танке запускается процесс флотации (смесь распространяется по всему объему и собирает примеси);
• пузырьки поднимаются на поверхность, образуя пену;
• очищенная сточная вода выпускается с помощью выводных труб;
• по мере накопления пена удаляется с помощью механических установок;
• после вывода очищенная вода попадает в дегазатор с барботажным слоем жидкости для удаления избыточного кислорода (который отводится в емкость смешения по «возвратной» трубе).

Преимущества и недостатки

Как и любой другой метод очистки сточных вод, флотационный способ имеет как свои достоинства, так и недостатки.

К преимуществам флотационного метода относится:

• низкая стоимость;
• простота конструкции;
• высокая степень очищения;
• высокая скорость очистки;
• возможность очищения вод от нефтепродуктов.

В то же время избирательное действие воздуха на примеси ввиду их низкой гидрофобности, необходимость дополнительного применения реагентов (для повышения уровня гидрофобности) и необходимость точной настройки электрофлотатора (для получения пузырьков строго определенного размера) являются существенными недостатками данного метода.

Флотационный метод

Эффективность: важные параметры

Эффективность флотационного метода очищения стоков зависит от определенных параметров:

• чем больше примеси в стоках склонны к гидрофобности, тем выше эффективность очистки;
• пузырьки воздуха должны быть устойчивы к разрушению, что осуществляется за счет добавления реагентов;
• размер пузырька воздуха не должен быть слишком большим (быстро всплывет) или слишком маленьким (быстро лопнет);
• количество пузырьков и равномерность распределения также оказывают влияние на эффективность данного способа очистки.

Эффективность флотационного метода очистки также во многом зависит от конфигурации устройства, его производительности и автоматизации.

Важно понимать, что в качестве самостоятельных инструментов очистки стоков флотационные блоки не используются. Их применение целесообразно в комплексе с другими очистными устройствами. В процессе очистки флотаторы функционируют лишь после блоков механической обработки.

Виды флотаторов

Флотационные установки

Для повышения эффективности очищения используются флотационные установки, спроектированные на основе определенных конструкционных принципов.

В большинстве своем установки делятся на три категории:

• устройства, основанные на создании мельчайших пузырьков;
• напорные устройства;
• гравитационные устройства.

Работа флотаторов любой категории основана на общей методики пенной флотации, однако каждая из систем наиболее эффективна для очищения сточных вод различных степеней загрязненности.

Современные флотационные установки изготавливаются в виде однокамерного или двухкамерного аппарата.

В однокамерных устройствах образование флотокомплексов осуществляется в том же масштабе, что и разделение фаз. Такой тип конструкции наиболее эффективен при флотации крупными пузырями, когда фитокомплексы всплывают со скоростью, соизмеримой со скоростью простейшего акта флотации.

При флотации пузырьками небольшого размера более прогрессивной считается двухкамерная емкость. В первой камере создаются условия для взаимодействия частиц, а во второй – обеспечивается благоприятная гидродинамическая обстановка, ориентированная на завершение процесса флотационного деления и накопления пены.

В настоящий момент двухкамерные установки применяются чаще всего для электрической и напорной флотации. При последовательном расположении нескольких аппаратов получаются флотационные установки многоступенчатого типа (для последовательного очищения стоков).

При этом с каждой последующей ступени стоки очищаются с меньшей концентрацией частиц. Как правило, число ступеней ограничивается тремя.

Большое влияние на эффективность очистки оказывает направление движения жидкости в установке.

На данный момент выпускаются аппараты с горизонтальным, вертикальным и угловым движением стоков.

В горизонтальных установках движение потока может быть как прямоточным, так и тангенциальным. В вертикальных – жидкость может быть направлена вверх (увлекая флотокомплексы за собой) или вниз (замедляя из всплытие).

Для установок с угловым направлением движения характерно прямоточное, противоточное или перекрестное перемещение потока по отношению к направлению движения пены.

Наиболее совершенными считаются изделия с угловым направлением движения потока, в то время как наименее эффективными (особенно при флотации пузырьками мелкого калибра) – вертикальные аппараты.

Электрофлотатор

Электрофлотатор представляет собой технологический комплекс для очищения стоков от тяжелых металлов, нефтепродуктов и ПАВ методом электрофлотации с дальнейшим выводом очищенных вод в дренаж или подачей на блок фильтров. Особенностью данного устройства является создание замкнутого цикла оборотного водоснабжения в организации.

Принцип работы электрофлотатора основывается на электрохимических процессах выделения кислорода и водорода в процессе электролиза и флотационного эффекта всплытия примесей на поверхность сточной жидкости.

Электрофлотационный модуль состоит из таких элементов, как:

• электрофлотатор с блоком нерастворимых электродов;
• пеносборное устройство;
• источник питания постоянного тока;
• дополнительные накопительные емкости для реагентов, стоков и очищенных вод;
• насосное оборудование.

Данное устройство рекомендуется применять для очистки сточных вод как производственного характера, так и смешанного состава.

Механическая флотатор

Данный метод обогащения канализационных стоков воздухом может осуществляться одним из нижеперечисленных способов:

1. перемешивание сточных вод в специальной центрифуге с помощью турбины;
2. перемешивание воды с помощью специального рабочего колеса, оснащенного лопастями;
3. обогащение стоков с помощью специальных труб.

• В первом случае установка (импеллер) позволяет добиться формирования пузырьков воздуха необходимого диаметра. Как правило, импеллер используется для очищения стоков от нефтепродуктов и жиров. Основным преимуществом данной установки является возможность вариации величины пузырей в результате схемы проведения флотации. Иными словами, чем выше скорость вращения турбины, тем меньше диаметр пузырьков.
• Второй способ является безнапорным и является наиболее подходящим для удаления крупнодисперсных и волокнистых загрязнений (шерсть, волосы, нити и тому подобное). При безнапорном способе флотации пузыри получается достаточно большими по размеру.
• В третьем способе для обогащения стоков используются специальные трубы, расположенные на дне приемного резервуара. Данный способ также называется пневматическим и используется в случаях необходимости очищения стоков, являющихся агрессивными и небезопасными для обработки в безнапорном колесе или импеллере.

Важно понимать, что в каждом из перечисленных способов схема заключается в проведении стоков через стадию завихрения, в результате которой и образуются воздушные пузырьки.

Насыщение воды воздухом с использованием пористого материала

Данный способ насыщения стоков заключается в проведении воздушного потока сквозь специальную пористую структуру, в качестве которой может выступать специальная тонкая пластина с тонкими щелями по всему периметру. При этом, чем меньше щели, тем меньше размер формируемых пузырей.

Выделение пузырей воздуха из специального раствора

В данном методе насыщения стоков воздух может выделяться как напорным, так и вакуумным методом.

В случае с напорным методом, воздух под высоким давлением подается в воду, в результате чего на всех слоях жидкости образуются воздушные пузыри.

В случае с вакуумным методом, сточная вода усиленно насыщается воздухом в аэрационной камере, после чего поступает в дезаэратор и подвергается удалению нерастворившегося (излишнего) воздуха. Впоследствии серая жидкость переливается во флотационную камеру, в которой давление понижается до критической отметки, и образуются пузырьки воздуха.

Реагенты во флотации

Для повышения качества очистки стоков флотационным методом зачастую используются специальные химические реагенты, основной задачей которых является увеличение уровня гидрофобности частиц мусора и примесей. Специалисты выделяют два вида реагентов для флотации:

• для усиления гидрофобности (чаще всего используются: нефтепродукты, масла, соли аммония, меркаптан);
• для стабилизации пены (чаще всего используются: крезол, фенолы, сосновое масло).

Как произвести расчет?

Эффективность работы флотатора зависит, прежде всего, от соответствия устройства и конфигурации поставленным задачам. В связи с этим расчет флотатора должен производиться с учетом таких показателей, как:

• объемы поступающих сточных вод;
• концентрация взвешенных элементов;
• состав стоков;
• наличие маслообразных продуктов.

На основании данных параметров может быть рассчитана схема флотации: габариты емкостей, труб и других элементов.

Цена

Стоимость электрофлотаторов зависит от множества факторов, и может колебаться от нескольких сотен тысяч до миллионов рублей.

Где купить флотатор для очистки сточных вод?

В москве

Приобрести флотатор для очищения сточных вод можно в таких компаниях, как:

• «Экосервис»: город Москва, Белозерская улица, дом11;
• «Коммунальное оборудование»: город Москва, улица Перовская, дом 21;
• «Эколос»: город Москва, Волокамское шоссе, дом 88к8, офис 224.

В спб

Продажей флотаторов в Санкт-Петербурге занимаются:

• «Экосервис»: город Санкт-Петербург, проспект Энгельса, дом 34;
• «Эколос»: город Санкт-Петербург, улица Юрия Гагарина, дом 1, корпус А, офис 542 Б;
• «Гальванкомплекс»: город Санкт-Петербург, Калининский район, улица Комсомола, дом 1/3.

Таким образом, несмотря на высокую стоимость, флотатор для очистки сточных вод является достаточно востребованным устройством, способным обеспечить очищение стоков от мельчайших примесей.

Источник: http://howseptik.com/vodostok/flotator-dlya-ochistki-stochnyh-vod.html

Флотатор для очистки сточных вод: расчет, принцип действия, разновидности

Во многих системах очистки сточных вод для удаления органики после отстаивания и фильтрации используется метод флотации. Средством осуществления этого процесса удаления загрязнений является специальное устройство – флотатор.

Флотатор — устройство, с помощью которого очищаются сточные воды

Этот очистной комплекс на основе физико-химических принципов производит быстрое и эффективное удаление из сточных вод продуктов нефтепереработки, масел, жиров и других нерастворимых частиц.

Очистка методом флотации

В переводе с французского языка слово «флотация» переводится как «плавать». Название характеризует принцип процедуры. Флотация – это метод удаления твёрдых взвесей и органики из сточных вод путём группировки частиц на границе фаз газа и жидкости (на поверхности).

На очистных станциях флотация применяется для разделения жидкостей, ускорения процессов удаления продуктов, производных от нефти. Флотация, помимо очистки, применяется в горнодобывающей и перерабатывающей промышленности, где за счёт процедуры происходит обогащение полезных ископаемых.

В зависимости от создаваемой среды фазы выведения загрязнений (газ-вода-масло), выделяется три вида флотационной очистки:

• Плёночная. Создание плёнки из частиц, которые плохо смачиваются водой. К ней прилипают загрязнения.
• Пенная. В стоки подаются пузырьки воздуха, которые, поднимаясь, забирают частицы загрязнений, формируют пену на поверхности. Применяется с добавлением специальных пенообразователей, для придания устойчивости поднимаемой пене с загрязнениями. После механического удаления, пена сгущается и фильтруется.
• Масляная. С маслом на поверхность жидкости поднимаются загрязнения, которые удаляются и перерабатываются.

Наибольшую эффективность для очистки стоков имеет пенная разновидность, по этой причине она применяется наиболее часто.

Флотация относится к группе физико-химических методов очистки, что подразумевает применение принципов и технологий, основанных одновременно на физических и химических принципах.

Флотационная технология максимально эффективна при системной очистке, в качестве этапа, идущего после механического удаления загрязнений. После отстаивания и фильтрации в стоках остаётся большое количество мельчайших взвешенных частиц, которые и призвана удалить рассматриваемая технология.

Метод флотации лучше всего подходит для удаления из жидких стоков жиров, производных из нефти, поверхностно-активных веществ и пр.

Эффективность очищения сточных вод методом флотации зависит от многих факторов

Эффективность флотации зависит от ряда факторов, которые нужно учитывать при проведении мероприятий по удалению загрязнений:

• Концентрация в стоках плохо смачиваемых элементов. Чем больше таких примесей, тем выше эффективность процесса. Для повышения гидрофобности (смачиваемости) дополнительно применяются специальные реагенты.
• Пузырьки кислорода должны иметь оптимальные объёмные и размерные параметры. Слишком маленькие пузырьки будет забирать мало частиц и не доходить до поверхности (растворяться). Слишком большие будут подниматься на поверхность слишком быстро, забирая с собой небольшое количество загрязнений.
• Количество кислорода и его распределение по поверхности жидкости должно быть достаточным и равномерным.

Преимущества:

• Низкая стоимость.
• Простое устройство оборудования.
• Нет необходимости использовать большие пространства и площади.
• Низкий уровень трудозатрат при обслуживании, возможность полной автоматизации.
• Высокая эффективность.
• Высокая скорость очистки.
• Эффективность борьбы с нефтепродуктами, жирами и маслами.

Недостатки:

• Избирательное действие, забираются не все загрязнения.
• Необходимость, при определённых обстоятельствах, применять дополнительные реагенты.
• Тонкость настроек и постоянный контроль параметров подаваемых пузырьков воздуха. Нарушение настроек делает процесс неэффективным.

Флотаторы

Для проведения процедуры очистки с помощью флотации применяются различные системы (флотаторы). Эффективность процедуры во многом зависит от конфигурации устройств, их производительности и автоматизации.

Флотационные блоки, как элементы физико-химической очистки не применяются в качестве самостоятельных инструментов очистки стоков. Их используют в комплексе на очистных сооружениях. В цикле очистки они функционируют после блоков механической обработки.

Cхема флотатора

Примерное строение флотатора:

1. Ёмкость с насосом смешивания свежего и «возвратного» кислорода с водой и реагентами. В неё через трубы загоняется воздух, он насыщает воду с образованием пузырьков необходимого размера.
2. Из ёмкости смешения водовоздушная смесь перегоняется по трубам в основной резервуар (танк флотации или флотокамера). Здесь же расположен клапан для выпуска избыточного воздуха.
3. В основной резервуар подаются стоки, прошедшие механическую очистку.
4. В танке начинается процесс флотации за счёт нагнетания водовоздушной смеси, которая пузырьками распространяется по всему объёму жидкости и собирает загрязнения. Пузырьки поднимаются на поверхность и образуют пену.
5. Через выводные трубы спускается очищенная сточная вода.
6. Пена по мере накопления удаляется с помощью механических приспособлений.
7. После вывода очищенная жидкость попадает в резервуар (дегазатор с барботажным слоем жидкости), где производится устранение избыточного кислорода, который по «возвратной» трубе отводится в ёмкость смешения.

Расчёт параметров флотации

Эффективность работы флотатора зависит от соответствия конфигурации и устройства выполняемым задачам. Расчёт флотатора производится с учётом следующих показателей:

• Объёмы поступающих стоков.
• Концентрация взвешенных элементов и состав жидкости.
• Содержание маслообразных продуктов.

Исходя из этих параметров, рассчитывается схема флотации, размерные параметры резервуаров, труб и других конструкций.

Принципы очистки

Флотационная очистка сточных вод подразумевает реализацию следующей последовательности процессов:

• Сточные воды закачиваются в специальную рабочую ёмкость (электрофлотатор).
• Жидкость обогащается кислородом.
• Пузырьки воздуха контактируют с частицами загрязнений и собирают их на границе газ-жидкость.
• Пузырьки с загрязнениями поднимаются на поверхность с образованием пены или плёнки.
• Пена или плёнка удаляется специальными механическими приспособлениями.

Пузырьки воздуха с требуемыми размерными параметрами формируются с помощью механического дробления в турбинах, форсунках, пористых пластинах, решётках. Флотация с помощью пузырьков может быть спровоцирована перенасыщением H2O, кислородом или электролизом (электрофлотация).

Пузырьки образуются тремя основными способами: механическим, напорным и вакуумным. При напорном способе в жидкость под высоким давлением подаётся кислород.

Пузырьки формируются нужного размера по всему объёму стоков. При вакуумном способе сточные воды проходят через камеры, в которых производится их насыщение кислородом.

После очистки жидкость подаётся в специальную камеру, где остатки нерастворённого воздуха удаляются.

Механический метод может быть выполнен следующими способами:

• Выведение стоков в центрифугу. В этой специальной ёмкости происходит перемешивание жидкости, придание ей однородной структуры. При движении загрязнённая вода насыщается кислородом, в результате чего образуются небольшие пузырьки.
• Перемешивание производится в резервуаре, который оснащён специальными колёсами с лопастями.
• С помощью нагнетания кислорода в аэраторах (резервуарах, на дне которых установлены вводные трубы для подачи кислорода).

Электрофлотация и ионная флотация

Поднимаясь в виде пузырьков к поверхности жидкости, они собирают нерастворимые загрязнения. Этот физико-химический метод применяется для очистки нерастворимых элементов и частиц, содержащихся в стоках.

При проведении процедуры загрязнённая вода разлагается с образованием газообразных соединений кислорода и водорода. Главное преимущество электрофлокации – низкое потребление реагентов. В ряде технологических решений реакции очистки проходят без добавления реагентов.

Метод, специально разработанный для качественной очистки промышленных стоков, подземных и шахтных загрязнённых вод, морской воды с повышенным содержанием опасных элементов.

В стоки добавляются флотационные реагенты-собиратели, которые в виде пузырьков образуют пену и поднимаются вместе с загрязнениями на поверхность.

Реагенты взаимодействуют с ионами мелкодисперсных элементов и каллоидных частиц органики.

Источник: https://vodospec.ru/stochnye-vody/flotator-dlya-ochistki-stochnyh-vod.html

Процессы флотационной очистки сточных вод

ПРОЦЕССЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Флотация — процесс молекулярного прилипания частиц флотируемо­го материала к поверхности раздела газа и жидкости, обусловленный из­бытком свободной энергией поверхностных пограничных слоев, а также поверхностными явлениями смачивания.

Флотацию применяют для удаления из сточных вод нерастворимых дисперсионных примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются, а также для удаления растворенных веществ, например, поверхностно — активных веществ (ПАВ).

Процесс очистки сточных вод от ПАВ называют пенной сепарацией или пенным концентрированием. Флотацию применя­ют для очистки сточных вод нефтеперерабатывающих производств, искус­ственного волокна, целлюлозно-бумажного, кожевенного, пищевых, хими­ческих производств.

Ее используют также для выделения активного ила после биохимической очистки.

Достоинствами флотации являются непрерывность процесса, широ­кий диапазон применения, невысокие капитальные и эксплуатационные затраты, простая аппаратура, селективность выделения примесей,, большая скорость процесса по сравнению с отстаиванием, возможность получения шлама более низкой влажности, высокая степень очистки (95.98%), воз­можность рекуперации удаляемых веществ. Флотация сопровождается также аэрацией сточных вод, снижением концентрации ПАВ и легкоокис — ляемых веществ, бактерий и микроорганизмов.

Процесс очистки сточных вод, содержащих ПАВ, нефтепродуктов, масла, волокнистые материалы, методом флотации, заключается в образо­вании комплексов «частицы — пузырьки», всплывание этих комплексов и удаление образовавшегося пенного слоя с поверхности обрабатываемой жидкости.

Прилипание частицы к поверхности газового пузырька возможно только тогда, когда наблюдается несмачивание или плохое смачивание час­тицы жидкостью.

Смачивающаяся способность жидкости зависит от ее полярности, с возрастанием которой способность жидкости, смачивать твердые тела уменьшается. Внешним проявлением способности жидкости к смачиванию является величина поверхностного натяжения на границе с газовой фазой, а также разность полярностей на границе жидкой и твердой фаз.

Процесс флотации идет эффективно при поверхностном натяжении воды не более 60.65 мН/м. Степень смачиваемости водой твердых или газовых частиц, взвешанных в воде, характеризуются величиной краевого угла смачивания 0. Чем больше угол 0, тем больше гидрофобия поверхности частицы, т. е. увеличивается вероятность прилипания к ней и прочность удержания на ее поверхности воздушных пузырьков.

Такие частицы обладают малой сма­чиваемостью и легко флотируются.

Элементарный акт флотации заключается в следующем: при сбли­жении поднимающегося в воде пузырька воздуха с твердой гидрофобной частицей разделяющая их прослойка воды прорывается при некоторой критической толщине и происходит слипание пызарька с частицей. Затем комплекс «пузырек-частица» поднимается на поверхность воды, где пу­зырьки собираются и возникает пенный слой с более высокой концентра­цией частиц, чем в исходной сточной воде.

При закреплении пузырька образуется трехфазный периметр-линия, ограничивающий площадь прилипания пузырька и являющийся границей трех фаз — твердой, жидкой и газообразной (рис. 6.4)

Касательная к поверхности пузырька в точке трехфазного периметра и поверхность твердого тела образуют обращенный в воду угол 0, назы­ваемый краевым углом смачивания.

Вероятность прилипания зависит от смачиваемости частицы, которая характеризуется величиной краевого угла 0. Чем больше краевой угол сма­чивания, тем больше вероятность прилипания и прочность удерживания пузырька на поверхности частицы. На величину смачиваемости поверхно­сти взвешенных частиц влияют адсорбционные явления и присутствие в воде примесей ПАВ, электролитов и др.

Рис. 6.4. Схема элементарного акта флотации: 1 — пузырек газа; 2 — твердая частица.

ПАВ — (реагенты-собиратели), адсорбируясь на частицах, понижают их смачиваемость, т. е. гидрофобными. В качестве реагентов-собирателей используют масла, жирные кислоты и их соли, меркантаны, ксантогенаты, алкилсульфаты, амины. Повышения гидрофобности частиц можно достичь также адсорбцией молекул растворенных газов на их поверхности.

Энергия образования комплекса «пузырек-частица» равна

Cos 0),

Где о — поверхностное натяжение воды на границе с воздухом.

Для частиц, хорошо смачиваемых водой, 0 > 0, а cos 0 > 1, следова­тельно, прочность прилипания минимальна, а для несмачиваемых частиц — максимальна.

Эффект разделения флотацией зависит от размера и количества пу­зырьков воздуха. Оптимальный размер пузырьков равен 15.30 мкм. При этом необходима высокая степень насыщения воды пузырьками, или большое газосодержание.

Повышение концентрации примесей увеличива­ет вероятность столкновения и прилипания частиц к пузырькам.

Для ста­билизации размеров пузырьков в процессе флотации вводят различные пе­нообразователи, которые уменьшают поверхностную энергию раздела фаз: сосновое масло, крезол, фенолы, алкилсульфат натрия, обладающие соби­рательными и пенообразующими свойствами.

Вес флотируемой частицы не должен превышать силы прилипания ее к пузырьку и подъемной силы пузырьков. Размер частиц, которые хо­рошо флотируются, зависит от плотности материала частиц и равен 0,2.1,5 мм.

Флотация может быть использована при сочетании с флокуляцией. Вероятность образования комплекса «пузырек-частица» может быть опре­делена по формуле:

Ю = [n 4/3 n(R + г)3 — n 4/3 п R3]/V = Cr[(1 + r/R)3 — 1], (6.30)

Где n — число пузырьков радиуса R в объеме V жидкости; r — радиус час­тицы; Сг = n 4/3 п R /V — объемная концентрация газовой фазы.

Плотность флотационной среды, состоящей из воды, пузырьков воз­духа и твердых частиц, равна

Рс = Рж(1- Сч — Сг) + рчСч + рг Сг, (6.31)

Где рж, рч, рг — плотность жидкости, частиц и газа; Сч, Сг — объемная кон­центрация частиц и газа в воде.

Скорость движения частиц vH и пузырьков vu относительно среды определяется по формулам:

V4 = -2/9(g rV Рж)[(1- Сч)(рч/рж — 1) + Сг]; (6.32)

VII = 1/9(g RV Рж)[1+Сч(Рч/Рж -1) — Сг], (6.33)

Где g — ускорение свободного падения (силы тяжести); — динамическая вязкость флотационной среды.

Скорость процесса выделения частиц флотацией описывается урав­нением реакции первого порядка:

ЁСч/ёт = — k Сч, (6.34)

Где k — коэффициент скорости флотации, зависящий от динамических и конструктивных параметров.

Наилучшие условия разделения достигаются при соотношении меж­ду твердой и газообразной фазами Ог/Оч = 0,01.0,1. Это соотношение оп­ределяется по формуле:

/G4 = 1,3 b(f *P — 1)01/(C4 Q), (6.35)

Где Gr, GH — масса воздуха и твердых частиц, г; b — растворимость воздуха в воде при атмосферном давлении и данной температуре, см /л; f — степень насыщения (обычно f = 0,5.0,8); Р — абсолютное давление, при котором вода насыщается воздухом; Q1 — количество воды, насыщенной воздухом, мі/ч; Q — расход сточной воды, мі/ч.

Различают следующие способы флотационной обработки сточных

Вод:

— с выделением воздуха из растворов;

— с механическим диспергированием воздуха;

— с подачей воздуха через пористые материалы;

— электрофлотацию;

— химическую флотацию.

Флотация с выделением воздуха из раствора.

Этот способ применяют для очистки сточных вод, которые содержат очень мелкие частицы загрязнений. Сущность способа заключается в соз­дании пересыщенного раствора воздуха в сточной жидкости.

При умень­шении давления из раствора выделяются пузырьки воздуха, которые фло­тируют загрязнения.

В зависимости от способа создания перенасыщенного раствора воздуха в воде различают, вакуумную, напорную и эрлифтную флотацию.

При вакуумной флотации — сточную воду предварительно насыщают воздухом при атмосферном давлении в аэрационной камере, а затем на­правляют во флотационную камеру, где вакуум-насосом поддерживается разрежение 29,9…39,3кПа (225.300 мм рт. ст).

Выделяющиеся в камере мельчайшие пузырьки выносят часть загрязнений. Процесс флотации длится около 20 минут.

Достоинствами этого способа являются: образова­ние пузырьков газа и их слипание с частицами происходит в спокойной среде, что сводит к минимуму, вероятность разрушения агрегатов «пузы­рек-частица»; затрата энергии на процесс минимальна.

Недостатки : незначительная степень насыщения стоков пузырьками газа, поэтому этот способ нельзя применять при высокой концентрации взвешенных частиц (не более 250.300 мг/л) ; необходимость создавать герметически закры­тые флотаторы и размещать в них скребковые механизмы.

Напорные флотационные установки имеют большее распростране­ние, чем вакуумные. Они просты и надежны в эксплуатации. Напорная флотация (рис. 6.5) позволяет очищать сточные воды с концентрацией взвесей до 4.5 г/л.

Для увеличения степени очистки, в воду добавляются коагулянты. Аппараты напорной флотации обеспечивают по сравнению с нефтеловушками в 5.10 раз меньше остаточное содержание загрязнений
и имеют в 5.10 раз меньшие габариты.

Процесс осуществляется в две стадии:

1) насыщение воды воздухом под давлением;

2) выделение растворенного газа под атмосферным давлением.

Напорные флотационные установки имеют производительность от 5­10 до 1000.2000 м /ч. Они работают при давлении в напорной емкости 0,17.0,39 МПа, время пребывания в ней 14 минут, а во флотационной (емкости) камере 10.20 минут.

Объем засасывания воздуха составляет 1,5.5% от объема очищаемой воды. В случае необходимости одновре­менного окисления загрязнений, воду насыщают воздухом, обогащенным кислородом или азотом.

Для устранения процесса окисления вместо воз­духа на флотацию подают инертные газы.

Воздух

Сточная Вода

Рис. 6.5. Схема напорной флотации: 1 — емкость; 2 — насос; 3 — напорный бак; 4 — флотатор.

Эрлифтные установки применяют для очистки сточных вод в хими­ческой промышленности (рис. 6.6). Они просты по устройству, затрата энергии на проведение процесса в них в 2.4 раза меньше, чем в напорных установках. Недостаток этих установок — необходимость размещения фло­тационных камер на большой высоте:

Doc

Яища?)oqa

Рис. 6.6. Схема эрлифтной флотации: 1 — емкость; 2 — трубопровод; 3 — аэратор; 4 — труба эрлифта; 5 — флотатор.

Флотация с механическим дисперсированием воздуха.

Механическое диспергирование воздуха во флотационных машинах обеспечивается турбинками насосного типа — импеллерами, представляю­щими собой диск с радиальными обращенными вверх лопатками.

Такие установки применяются для очистки сточных вод с высоким содержанием взвешенных частиц (более 2 г/л).

Степень измельчения вихревых газовых потоков на пузырьки и эффективность очистки зависят от скорости враще­ния импеллера: чем больше скорость, тем меньше пузырек и тем больше эффективность процесса.

Пневматические установки применяют для очистки сточных вод, содержащих растворенные примеси, агрессивные к движущимся механиз­мам. Измельчение пузырьков воздуха достигается при пропускании его че­рез специальные сопла с отверстиями диаметром 1.1,2 мм, с давлением перед ними 0,3.0,5 МПа. Скорость струи воздуха на выходе из сопла 100­200 м/с. Продолжительность флотации — в пределах 15.20 мин.

Флотация при помощи пористых пластин.

При пропускании воздуха через керамические пористые пластины или колпачки получаются мелкие пузырьки, размер которых равен: R = 6(г2 о)1/4, (6.36)

Где R, r — радиусы пузырьков и отверстий; о — поверхностное натяжение воды.

Давление, необходимое для преодоления сил поверхностного натя­жения, определяется по формуле Лапласа:

Этот метод имеет следующие преимущества: простая конструкция флотационной камеры; меньшие затраты энергии из-за отсутствия насосов, импеллеров. Недостатки способа: частое засорение и зарастание отверстий пористого материала; неоднородность размеров отверстий пористого ма­териалы.

Эффект флотации этим способом зависит от величины отверстий ма­териала, давления воздуха, расхода воздуха, продолжительности флотации, уровня воды во флотаторе. Размер отверстий должен быть 4.20 мкм, дав-

3 2

Ление воздуха 0,1.0,2 МПа, расход воздуха 40.70 м /(м ч), продолжи­тельность флотации 20.30 мин, уровень воды в камере до флотации 1,5.2м.

Классификация промышленных отходов (ПО), образующихся в ре­зультате производственной деятельности человека, необходима как сред­ство установления определенных связей между ними с целью определения оптимальных путей использования или обезвреживания отходов. Обобщение и анализ …

В практике абсорбции используются несколько принципиальных схем проведения процесса. Наиболее широко применяются прямоточная (рис. 4.7,а) и противоточная (рис. 4.7,б) схемы. Абсорбция G X Z, X н G Y Xк Б) …

Биохимические методы применяют для очистки хозяйственно — бытовых и промышленных сточных вод от многих растворенных органи­ческих и некоторых неорганических (сероводорода, сульфидов, аммиака, нитритов) веществ. Процесс очистки основан на способности микроорга­низмов …

Источник: http://msd.com.ua/processy-inzhenernoj-zashhity-okruzhayushhej-sredy/processy-flotacionnoj-ochistki-stochnyx-vod/

Принципы флотационной очистки

1 апреля 2012 г

Очистка практически любого вида сточных вод методом флотации довольно распространенный сегодня способ утилизации канализационных сбросов и применяется повсеместно в тех местах, где его применение является наиболее выгодным с технической точки зрения.

Флотация (в переводе с французского языка flotter- плавать) — это метод очистки воды с использованием микрочастиц разной смачиваемости. Частицы делятся на два вида:

Гидрофобные — это не смачиваемые водой частицы, а гидрофильные, наоборот, смачиваемые. Суть флотации состоит в том, что при использовании данного метода пузырьки воздуха и выделяемые масляные капли быстро поднимаются к границе раздела фаз и, тем самым уносят вместе с собой гидрофобные частицы.

Более того, именно этим методом и очищаются сточные воды многих современных предприятий и заводов от различных взвесей и органических веществ.

Существует ещё один метод очистки сточных вод — это метод пенной флотации.

Его отличие от первого метода в том, что вначале частицы проходят обработку реагентами. Затем воздушные пузырьки выталкивают данные реагенты на поверхность воды, в результате чего образуется слой пены, который и уносит различные органические соединения.

Более того, кроме реагентов производители добавляют туда ещё и пенообразователь, который повышает устойчивость пены.

Принцип явления флотации и его использование

Гидрофобные частицы сближаются с пузырьками воздуха в воде, в результате чего образуется небольшая прослойка. Эта прослойка становится всё меньше и меньше, и, в итоге, наступает критический момент, когда она неизбежно рвётся. После этого обычно происходит полное смачивание гидрофобной частицы.

Далее пузырёк воздуха прилипает к данной частице, и поднимаются к границе раздела фаз, это происходит за счёт того, что плотность пульпы (жидкой среды) гораздо выше плотности пузырька с частицей.

Иными словами, они флотируют, в результате чего образуется слой пены, который автоматическии удаляется из флотатора. Также существует небольшой нюанс в данном процессе.

На устойчивость связи пузырька с гидрофобной частицей влияют такие факторы как: размер пузырька и частицы, их физико-химические свойства, а также водной среды, в которой они находятся.

Теперь же мы можем рассмотреть конструкцию флотационной установки. Во-первых, струя воздуха и струя воды располагаются друг от друга на очень небольшом расстоянии.

Во-вторых, они направлены в одну сторону, что и позволяет частицам воздуха слипаться с частицами воды.

Более того, во флотационную камеру подаются частицы определённого размера, которые установлены неоднократными опытами, что позволяет сделать работу установки оптимальной.

Иначе, если пузырёк будет иметь слишком большой объём, то изменится скорость потока и, соответственно, частицы не будут успевать прилепляться друг к другу. Ещё одной причиной, по которой частицы должны иметь определённый размер это то, что при перемешивании воды происходит разрыв соединений между гидрофобными частицами и пузырьками воздуха.

В чём различие между импеллерной и напорной флотацией, которые используют пористые материалы для очистки постоянно поступающих в систему сточных вод?

При применении напорной флотации воды насыщается воздухом, который подаётся под большим давлением.

Если при применении данного метода в воду не добавляются реагенты, то этот метод очистки сточных вод называется физическим.

Большим плюсом напорной флотации является то, что при её использовании есть возможность регулировать размер и объём пузырьков, а также количество воздуха, которое растворяется в период работы.

Существует ещё один метод флотации – это метод импеллерной флотации, который широко используется в нефтеперерабатывающей промышленности.

Данный метод отличается от всех остальных тем, что обладает низкой эффективностью, так как при его использовании во флотаторе происходит большая турбулентность потоков, в результате которой разрушаются хлопьевидной формы.

Чтобы получить лучший результат при использовании импеллерной флотации, во флотатор добавляются поверхностно-активные вещества.

Для получения пузырьков небольшого размера производители используют пористые материалы, которые понижают скорость истечения воздушной струи, в результате чего и образуются небольшие пузырьки.

Также эффективность флотации повышается благодаря использованию коагулянтов, помогающие удалять те или иные загрязнения в виде весьма стойких эмульсионных соединений.

Обезвоживание в отстойниках-сгустителях, сушилка и гидроциклоны являются следующими этапами очищения сточных вод от различных взвесей и органических соединений. Но это уже совсем другой разговор и об этом в следующий раз.

В заключение хочется сказать, что благодаря методу флотации наши озёра и пруды сохраняют свою первозданную прозрачность и красоту, что, конечно же, очень приятно обычным людям. И не будь этого метода, возможно, многие прекрасные пруды и реки превратились бы в болота, заполненные отходами с различных предприятий.

Применяемое оборудование компании Argel:
— Flotomax S — напорный флотатор из стеклопластика;
— Флотатор ФДП — флотационная установка.

Источник: http://www.vo-da.ru/articles/flotatsionnaya-ochistka-stochnyih-vod

4.9.2. Флотация

Флотациюприменяют для удаления из сточных вод нерастворимых диспергированных примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются. В некоторых случаях флотацию используют и для удаления растворенных веществ, например ПАВ.

Такой процесс называют «пенной сепарацией» или «пенным концентрированием». Флотацию применяют для очистки сточных вод многих производств: нефтеперерабатывающих, искусственного волокна, целлюлозно-бумажных, кожевенных, машиностроительных, пищевых, химических.

Она используется также для выделения активного ила после биохимической очистки.

Достоинствами флотации являются: непрерывность процесса, широкий диапазон применения, небольшие капитальные и эксплуатационные затраты, простое аппаратурное оформление, селективность выделения примесей, большая скорость процесса разделения, а также возможность получения шлама более низкой влажности (90…95 %), высокая степень очистки (95…98 %), возможность рекуперации удаляемых веществ. Флотация сопровождается аэрацией сточных вод, снижением концентрации ПАВ и легкоокисляемых веществ, бактерий и микроорганизмов. Все это способствует успешному проведению последующих стадий очистки сточных вод.

Элементарный акт флотации заключается в следующем: при сближении поднимающегося в воде пузырька воздуха с твердой гидрофобной частицей разделяющая их прослойка воды при некоторой критической толщине прорывается и происходит слипание пузырька с частицей. Затем комплекс «пузырек – частица» поднимается на поверхность воды, где пузырьки собираются, и возникает пенный слой с более высокой концентрацией частиц, чем в исходной сточной воде.

Различают следующие способы флотационной обработки сточных вод:

· с выделением воздуха из растворов;

· с механическим диспергированием воздуха;

· с подачей воздуха через пористые материалы;

· электрофлотацию;

· химическую флотацию.

Флотация с выделением воздуха из раствора

Этот способ применяется для очистки сточных вод, которые содержат очень мелкие частицы загрязнений. Сущность способа заключается в создании пересыщенного раствора воздуха в сточной жидкости.

При уменьшении давления из раствора выделяются пузырьки воздуха, которые флотируют загрязнения.

В зависимости от способа создания пересыщенного раствора воздуха в воде различают вакуумную, напорную и эрлифтную флотацию.

При вакуумнойфлотации сточную воду предварительно насыщают воздухом при атмосферном давлении в аэрационной камере, а затем направляют во флотационную камеру, где вакуум-насосом поддерживается разрежение 29,9…39,9 кПа. Выделяющиеся в камере мельчайшие пузырьки выносят часть загрязнений. Процесс флотации длится около 20 мин.

Напорная флотация позволяет очищать сточные воды с концентрацией взвесей до 4…5 г/л. Для увеличения степени очистки в воду добавляют коагулянты. Процесс осуществляется в две стадии:

1) насыщение воды воздухом под давлением;

2) выделение растворенного газа под атмосферным давлением.

Напорные установки имеют большее распространение, чем вакуумные. Они просты и надежны в эксплуатации. Сточная вода в напорной установке поступает в приемный резервуар (рис. 4.

13), откуда перекачивается насосом, во всасывающий трубопровод которого засасывается воздух.

Образующаяся водно-воздушная смесь направляется в напорную емкость 3, где при повышенном давлении (0,15…0,4 МПа) воздух растворяется в воде.

При поступлении водно-воздушного раствора во флотатор 5, который работает при атмосферном давлении, воздух выделяется в виде пузырьков и флотирует взвешенные частицы.

Из-за равновеликих пузырьков всплывание пузырьков происходит равномерно, и обеспечивается высокая эффективность разделения примесей. Пена с твердыми или эмульгированными частицами удаляется с поверхности воды скребковым механизмом.

Осветленная вода удаляется из нижней части флотатора. При использовании коагулянтов хлопьеобразование происходит в напорной емкости 3.

Эрлифтные установки (рис. 4.14) применяют для очистки сточных вод в химической промышленности. Они просты по устройству, и затраты энергии на проведение процесса в них в 2…4 раза меньше, чем в напорных установках.

Недостаток этих установок – необходимость размещения флотационных камер на большой высоте.

Сточная вода из емкости 1 (рис. 4.14), находящейся на высоте 20…30 м, поступает в аэратор 3. Туда же подается сжатый воздух, который растворяется под повышенным давлением.

Поднимаясь по эрлифтному трубопроводу 4, жидкость обогащается пузырьками воздуха, который выделяется во флотаторе 5. Образующаяся пена с частицами удаляются самотеком или скребком.

Осветленная вода направляется на дальнейшую очистку.

Флотация с механическим диспергированием воздуха

Механическое диспергирование воздуха во флотационных машинах осуществляется турбинками насосного типа – импеллерами. Импеллер представляет собой диск с радиальными обращенными вверх лопатками. Такие установки широко используют при обогащении полезных ископаемых.

В последнее время их стали применять и для очистки сточных вод с высоким содержанием взвешенных частиц (более 2 г/л). При вращении импеллера в жидкости возникает большое число мелких вихревых потоков, которые разбиваются на пузырьки определенных размеров.

Степень измельчения и эффективность очистки зависят от скорости вращения импеллера. Чем больше скорость, тем меньше пузырек и тем больше эффективность процесса.

Однако при высоких окружных скоростях резко возрастает турбулентность потока, и может произойти разрушение хлопьевидных частиц, что приведет к снижению эффективности процесса очистки.

Пневматические флотационные установкиприменяются для очистки сточных вод, содержащих растворенные примеси, агрессивные по отношению к механизмам (насосам, импеллерам),имеющим движущиеся части.

Измельчение пузырьков воздуха достигается при пропускании его через специальные сопла на воздухораспределительных трубках. Обычно диаметр отверстий сопел равен 1,0…1,2 мм, рабочее давление перед ними 0,3…0,6 МПа. Скорость выхода струи воздуха из сопел 100…200 м/с. Продолжительность флотации в каждом случае устанавливается экспериментально. Обычно она равна 15…20 мин.

Флотация при помощи пористых пластин

При пропускании воздуха через пористые керамические трубы, пластины или колпачки получаются мелкие пузырьки (рис. 4.15).

Химическая флотация

При введении в сточную воду некоторых веществ для ее обработки могут протекать химические процессы с выделением газов: О2, СО2, Сl2 и др. Пузырьки этих газов при определенных условиях могут прилипать к нерастворимым взвешенным частицам и выносить их в пенный слой.

Такое явление, например, наблюдается при обработке сточных вод хлорной известью с введением коагулянтов. Сточные воды поступают в камеру реакции. Туда же подаются реагенты. Во избежание дегазации время пребывания сточной воды в камере должно быть минимальным.

После насыщения газом вода поступает во флотационную камеру. Недостаток метода – большой расход реагентов.

Этот способ флотации по сравнению с другими имеет следующие преимущества: простую конструкцию флотационной камеры; меньшие затраты энергии (отсутствуют насосы, импеллеры).

Биологическая флотация

Этот метод применяется для уплотнения осадка из первичных отстойников при очистке бытовых сточных вод. Для этой цели осадок подогревается паром в специальной емкости до 35…56 °С и при этих условиях выдерживается несколько суток.

В результате деятельности микроорганизмов выделяются пузырьки газов, которые уносят частицы осадка в пенный слой, где они уплотняются и обезвоживаются. Таким путем за 5…6 суток влажность осадка можно понизить до 80 % и тем самым упростить дальнейшую обработку осадков.

Разрабатываются методы флотационного уплотнения активного ила.

Ионная флотация

Это процесс извлечения ионов из растворов методом флотации. Процесс ведут следующим образом: в сточную воду вводят воздух, разбивая его на пузырьки каким-либо способом, и собиратель (поверхностно-активные вещества).

Собиратель образует в воде ионы, которые имеют заряд, противоположный заряду извлекаемого иона. Ионы собирателя и загрязнений концентрируются на поверхности газовых пузырьков и выносятся ими в пену.

Пена удаляется из флотационной камеры и разрушается; из нее извлекаются сконцентрированные ионы удаляемого вещества.

Этот процесс можно использовать для извлечения из сточных вод металлов (Mo, W, V, Pt, Ce, Re и др.). Процесс эффективен при низких концентрациях извлекаемых ионов – 1∙(10-3…10-2) г-ион/л.

Источник: http://libraryno.ru/4-9-2-flotaciya-sist_zash_sr_ob/