Суть метода
При флотации сточные воды насыщаются тем или иным способом воздухом, пузырьки которого присоединяют частицы грязи, образуя флотокомплексы. Сформировавшиеся агрегаты поднимаются на поверхность, образуя пенный концентрат флотационного шлама.
Чем быстрее получатся адсорбированные комплексы из примесей, тем скорее они всплывут на поверхность в виде пены, легче и эффективнее произойдет очистка. Флотация успешно применяется для удаления веществ, «боящихся» воды, с явно выраженными гидрофобными свойствами:
- масел и похожих на них соединений;
- ПАВов;
- нефтяных фракций;
- полимеров;
- смолоподобных образований;
- волокнистых структур;
- иловых комплексов.
Все примеси, отделяемые флотационным способом, представляют собой дисперсные частицы, которые не оседают при отстаивании.
Важно! Флотационная очистка не требует больших финансовых затрат как на старте, так и при последующей эксплуатации установок.
Она проводится непрерывно, имеет большой диапазон возможного применения. Процесс идет с высокой скоростью, приводит к получению шлама с пониженной влажностью, который впоследствии можно рекуперировать.
Сложность проведения очистки таким способом обусловлена необходимостью строго контролировать количество и размеры воздушных пузырьков, в некоторых случаях увеличивать гидрофобность частиц с помощью дополнительно вводимых в среду реагентов.
Виды
Главная действующая сила при флотационной очистке – это микроскопические полости воздуха, которые получают непосредственным выделением из воды или дроблением газовой составляющей по всей толще жидкости.
Способ получения насыщенных воздухом стоков, дробления пузырьков определяет классификацию флотационных методов.
С выделением воздуха из раствора
Технология очистки посредством выделения пузырьков из загрязненной водной среды подразумевает использование напора или вакуума.
Напорная
При напорной очистке флотацией в раствор, перекачанный в сатуратор, нагнетают воздушный поток. После чего масса поступает во флотационную камеру, давление в которой равно атмосферному.
Справка. Резкий перепад давления создает гидравлическую нагрузку на сточные воды, вследствие которой в толще водного слоя происходит «вскипание» с выделением большого количества пузырьков.
Образовавшиеся воздушные капсулы фиксируют на своей поверхности частицы примесей; агрегированные комплексы поднимаются в верхний слой, образуя флотационную пену. Количество воздушных микроскопических полостей можно регулировать интенсивностью напора, что позволяет применять метод для большого количества загрязнений при концентрации, достигающей 5 г/л.
Подробнее о напорном способе флотационной очистки сточных вод смотрите в видео:
Эрлифтная
Для удаления отходов из сточных вод, поставляемых в химической промышленности, часто применяют эрлифтную модификацию метода. Очистка происходит благодаря перепадам высот, на которых расположены резервуары, что значительно сокращает энергозатраты на проведение флотации.
Емкость со сточной водой располагается на высоте, достигающей 30 м. Грязный поток поступает в аэратор, расположенный значительно ниже. В него нагнетают воздух, а затем поднимают массу по эрлифтным трубам во флотационную камеру.
Подъем воздушного потока стимулирует образование сначала воздушных пузырьков, а затем агрегированных комплексов. Вся грязь всплывает в верхнем слое, снизу остается относительно очищенная вода, которую подвергают дальнейшей обработке для приведения в нормальное состояние.
Вакуумная
При таком способе очистки водный раствор аэрируют для насыщения воздухом, затем в специальном отсеке удаляют нерастворившуюся воздушную часть. В камере флотации полученный раствор попадает в зону пониженного давления, значения которого меньше, чем атмосферные показатели.
Это приводит к обильному появлению пузырьков в окружении спокойной окружающей среды. Прилипание примесей к поверхности происходит прочно, сохраняется надежно до полного всплывания агрегата на поверхность.
Каждый из представленных методов позволяет успешно очищать сточные производственные воды с не очень крупными дисперсными частицами примесей.
С насыщением раствора воздухом
При некоторых видах загрязнений сточных масс воды раствор дополнительно насыщают воздухом по одному из нескольких возможных алгоритмов.
Импеллерная
Насыщение посредством небольших специальных турбин – импеллеров позволяет получать пузырьки маленьких размеров, которые могут адсорбировать молекулы жиров и продуктов переработки нефти.
Вращение лопастей, сориентированных вверх, создает вихревое движение в водной массе, приводит к образованию большого количества мелких пузырьков одинаково маленькой величины.
Вращение импеллера производится со строго заданной скоростью, обеспечивающей образование большого количества мелких пузырьков.
Важно! Превышение скорости вращения лопастей может мешать образованию агрегатов с загрязняющими частицами, поэтому недопустимо.
Метод позволяет убрать из стоков нерастворимые частицы при концентрации их в растворе, достигающей 3 г/л, а также компоненты нефтяных фракций, молекулы жиров.
Безнапорная и пневматическая
Без напора раствор можно насытить воздухом посредством вращения рабочего колеса, соединенного с насосом. Безнапорным способом формируются относительно большие пузырьки воздуха, которые фиксируют на себе:
- волокна;
- частицы шерсти;
- жировые капсулы.
Получившиеся агрегаты в целостном состоянии поднимаются вверх, очищая стоки.
При использовании пневматического нагнетания воздуха трубы с форсунками кладут внизу флотационных емкостей. Пневматические установки с форсунками на дне применяют в случае, если в среде имеются агрессивные вещества, контакт которых с вращающимися рабочими деталями допускать нельзя.
Барботажная
В качестве источников для насыщения сточных вод воздушными пузырьками иногда используются пористые структуры с одинаково маленькими ячейками, через которые с заданной скоростью пропускают воздушный поток.
Диаметр пор не превышает 20 мкм, что создает возможность подачи микроскопических порций воздуха.
Достоинством метода является интенсивное насыщение стоков, неудобство заключается в том, что мелкие ячейки часто забиваются грязевыми примесями. Если объем сточной воды не очень велик барботаж проводится в камере с пористыми колпачками. Агрегированная грязь образует пену в верхнем слое, которая стекает за пределы резервуара по специальному каналу.
Электролитическая
Большую эффективность демонстрирует электролиз сточных вод, при котором на катоде выделяется водород, а на анодном электроде газообразный кислород. Интенсивность электролиза можно регулировать составом и формой электродов.
Выделяющиеся газы, особенно при растворяющихся анодах из алюминиевых или железных сплавов, дополнительно увеличивают скорость агрегации примесей, способствуют обеззараживанию воды, упрощают ее последующую очистку.
Химической и биологической природы
Применение механических способов образования агрегатов и всплывание их на поверхность не всегда приводит к полному выделению дисперсных частиц. В качестве дополнительного источника газовых пузырьков используются химические реагенты окислительной или карбонатной природы.
Хлорсодержащие окислители проводят обеззараживание, выделяют в пространство молекулы
- активного хлора,
- кислорода.
Карбонатные добавки инициируют образование углекислого газа. Образующиеся газовые пузырьки адсорбируют примеси и выносят их в поверхностный пенный слой. При флотационной очистке сточных вод с большим содержанием органических отходов, чаще всего бытового происхождения, образуется рыхлая пена. Для ее уплотнения используют биологическую технологию, которая заключается в том, что смесь нагревают и оставляют на несколько дней.
Благодаря присутствию микроорганизмов биомасса в таких условиях активно бродит, выделяя газы, которые
- проникают в пену,
- уплотняют ее,
- дополнительно убирают примеси из раствора.
Направления применения
Флотация позволяет убрать из растворов разнообразные примеси, находящиеся в дисперсном состоянии.
Они образуются как побочный продукт при следующих производственных процессах:
- изготовления искусственных волокон;
- переработки нефти;
- обработки кожи;
- получения бумаги из целлюлозного сырья;
- реализации химических технологий;
- переработки продуктового сырья.
Флотацией очищают сточные воды, образующиеся на машиностроительных заводах, пищевых предприятиях, а также отделяют ил после биохимической очистки грязных водных растворов различного происхождения.
Заключение
Флотационный способ очистки позволяет убрать частицы грязи, не склонные к оседанию. Для повышения эффективности в сточные воды могут добавлять реагенты, увеличивающие или уменьшающие интенсивность приклеивания частиц к воздушным пузырькам. Иногда применяют соединения, стимулирующие образование пены, что ускоряет ее последующее отделение.
Флотация проводится при минимальном количестве дополнительных устройств, которые включают только агрегаты для выделения или подачи воздуха и средства удаления пенного слоя. Метод дает хорошие результаты при минимальных затратах.
(Пока оценок нет)
Загрузка...