На чем основана флотация

Флотация как способ обогащения

Разделение руды на элементы происходит на границе двух разных средств. Во флотационной установке гидрофобные частички прилипают к пузырькам газа или масла и поднимаются на поверхность, в то время как гидрофильные элементы оседают на дне емкости. Этот процесс имеет высокую эффективность и экономичность.

Полная автоматизация позволяет уменьшить себестоимость технологических операций на обогатительной фабрике и в гидрометаллургии.

Более подробно о том, что это такое – флотация, а также в каких сферах она используется, читайте далее.

Методы флотации

В зависимости от того, каким образом создается межфазная граница между средами, используются четыре разных способа флотации:

Где применяется флотация

Благодаря универсальности и эффективности метода технология флотации используется при добыче таких полезных ископаемых6

Способы использования флотационных устройств

Рассматриваемая обогатительная технология в зависимости от типа используемого устройства позволяет решить несколько различны задач:

Помимо перечисленных задач, флотационные устройства могут применяться для выделения солей из перенасыщенного раствора, для очистки каучука естественного происхождения от посторонних примесей, а также очистки бытовых и промышленных канализационных стоков.

Разновидности оборудования

Для обогащения руд методом флотации используются такие типы и виды оборудования:

При покупке оборудования необходимо обращать внимание на объем камеры, пропускную способность установки, мощность привода импеллера, удельный расход воздуха и другие характеристики.

Источник

Очистка стоков методом флотации

Типы флотации

Существует несколько видов флотации, которые используют для очистки стоков. От типа загрязняющих веществ зависит выбор того или иного метода флотации. Методы различаются способами разделения жидкой и твердой фаз и конструктивным устройством установок.

Принципиальными отличиями методов флотации являются размеры пузырьков, образуемых в процессе насыщения жидкости воздухом. Также различаются способы подачи воздуха и жидкости во флотационную камеру.

Флотация с выделением воздуха из раствора

Наиболее распространенный способ флотации, при котором образуются пузырьки воздуха с наименьшим размером. Это позволяет использовать его для очистки стоков с тонкодисперсными примесями. В сточной жидкости создается пересыщенный раствор газа и выделяющиеся из него микропузырьки флотируют растворенные загрязнения. Для интенсивности процесса флотации необходимо соотношение 1-5 % воздуха, которое выделяется из сточной жидкости, к ее объему.

К данному способу флотации относятся вакуумная, напорная и эрлифтная флотации.

Вакуумная флотация

В герметичной флотационной камере создается разреженное давление. Растворенный в воде воздух начинает интенсивно выделяться и образует микропузырьки, которые уносят загрязнения в слой пены. Для получения максимального эффекта очистки концентрация загрязняющих веществ в растворе стоков должна быть невысокой.

Используется редко из-за конструктивных и эксплуатационных трудностей. Достоинством является низкая вероятность разрушения сформированных флотокомплексов, и, соответственно, минимальные затраты энергии на весь процесс образования пузырьков необходимого размера.

Напорная флотация

В сточную жидкость под высоким давлением подается воздух, затем происходит резкое понижение давления, что приводит к выделению пузырьков. В результате образуются пузырьки газа с низкой крупностью, что позволяет извлекать из стоков мелкодисперсные примеси. Процесс регулируется перенасыщением загрязнений в стоках при их базовой концентрации 3-4 г/л. Для повышения степени очистки применяют коагулянты. Используется при очистке стоков от нефти и нефтепродуктов, жиров, масел, волокон, бытовых сточных вод.

Эрлифтная флотация

Роль источника аэрации играет эрлифт, с помощью которого происходит подача воздуха и перемешивание водного раствора стоков. Из-за отсутствия контакта частей оборудования со сточной жидкостью подходит для агрессивных и токсичных сред и используется в химической промышленности. Отличается простотой установки и низкими энергозатратами.

Биологическая и химическая флотация

Метод используется для уплотнения осадков и снижения их влажности. За счет деятельности микроорганизмов происходит интенсивная аэрация стоков и частицы осадка, прикрепленные к пузырькам образовавшихся газов, поднимаются в слой пены, где уплотняются и обезвоживаются. Влажность осадка снижается до 80 %.

При добавлении некоторых химических реагентов, вступающих в реакцию с загрязнителями в растворе, также образуются газы (О₂, СО₂, Cl₂). Это свойство используют при обработке стоков хлорной известью с добавлением коагулянтов.

Флотация с механическим диспергированием воздуха

В очищаемой жидкости формируются вихревые потоки за счет перемешивания струи поступающего воздуха. В результате воздушная струя дробится на пузырьки заданной крупности.

В зависимости от вида загрязнений и необходимой степени очистки применяют импеллерную, безнапорную и пневматическую флотации.

Импеллерная флотация

Подходит для очистки высококонцентрированных сточных вод с дисперсными загрязнениями: нефть и нефтепродукты, жиры. Интенсивное перемешивание стоков с помощью импеллерных насосов создает пузырьки газа достаточного размера.

Безнапорная флотация

Метод используется для очистки стоков от жира и шерсти. Центробежный насос создает вихревые потоки в очищаемой жидкости. В результате поступающий воздух дробится на отдельные пузырьки, которые имеют достаточную крупность из-за малой скорости потока и быстро поднимаются к поверхности. Для очистки стоков от тонкодисперсных частиц такой метод не подходит.

Пневматическая флотация

Подходит для использования в агрессивных средах. Воздух в сточную жидкость поступает через сопла, которые расположены на дне флотационной камеры. Образование пузырьков регулируется скоростью аэрации.

Флотация с использованием пористых материалов

Пузырьки воздуха образуются с помощью мелкопористых установок, через которые воздух поступает во флотационную камеру. К ним относятся керамические пластины, трубы, насадки, колпачки с величиной отверстий 5-20 мкм, которые располагаются на дне камеры. Размер пузырьков регулируется подбором соответствующих установок. Преимуществом метода является низкие энергозатраты.

Электрофлотация

Сточная жидкость является многокомпонентным раствором-электролитом. На этом основан принцип электрофлотации, который заключается в пропускании через стоки постоянного электрического тока. В результате электролиза раствор насыщается пузырьками газа. В процессе флотации принимают участие пузырьки водорода, которые образуются на катоде. На крупность пузырьков влияет краевой угол смачивания, конфигурации электрода и его конструкция. При замещении пластинчатого катода проволочным уменьшается размер пузырьков и повышается их флотационная способность.

Эффективность флотации повышается, если применять растворимые электроды. Чаще всего используют алюминиевые или железные. Принцип заключается в растворении металла на аноде и поступлении в раствор очищаемой жидкости катионов металла, которые образуют в нем гидроокиси в виде хлопьев. Такие соединения наиболее часто используют как коагулянты и их присутствие совместно с пузырьками газа в узком промежутке между электродами способствует образованию прочных флотокомплексов, приводит к интенсивной коагуляции загрязнений, оптимизации процессов сорбции и адгезии.

Струйная флотация

Формирование пузырьков в сточной жидкости возникает под действием падающей с высоты струи, которая увлекает с собой воздух и инжектирует его в сточных водах. Газ проникает на глубину до 1 метра, тем самым создавая большую турбулентность, и распадается на микропузырьки. Пузырьки всплывают на поверхность и уносят с собой загрязнители в слой пены.

Пенная флотация

Используется для очистки сточных вод от ПАВ в химической, нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленностях. Метод основан на способности ПАВ образовывать с пузырьками газа флотокомплексы и создавать прочную пену, в которой накапливаются флотируемые вещества.

Вместе с ПАВ из стоков удаляются эмульгированные вещества и твердые частицы, а также частично растворенные вещества.

Ионная флотация

Ионная флотация подразумевает введение в очищаемый раствор ПАВ во время его аэрации. В результате образуются ионы с противоположным знаком относительно загрязняющего вещества. Полученные агрегаты прилипают к газовым пузырькам и формируют флотокомплексы в виде небольшого слоя нестабильной пены.

Методом ионной флотации извлекают из сточных вод ионы металлов (Мо, W, V, Pt и проч.).

Преимуществом метода следует считать его высокую селективность, когда при соответствующих условиях возможно разделить ионы различных элементов, имеющих одинаковые заряды.

Пленочная и масляная флотации

Для очистки стоков практически не применяются, используются в горнодобывающей промышленности. При очистке стоков применяют для удаления твердых шламов, металлургических шлаков, рудных и нерудных компонентов.

Сущность пленочной флотации состоит в том, что обработанную реагентами измельченную руду насыпают на поверхность воды, где не смачиваемые частицы образуют пленку на поверхности, а остальные оседают на дно. Имеет низкую производительность.

В процессе масляной флотации происходит всплывание частиц, заключенных в масляные оболочки. Предварительно измельченную руду смачивают водой с масляной эмульсией. Для очистки стоков метод является экономически невыгодным.

Источник

Способ очистки сточных вод флотацией — что это такое и какие виды бывают?

Очистка многих видов производственных сточных вод проводится в несколько этапов, одним из которых является флотация. Суть процесса состоит в фиксировании частичек загрязнений на поверхности пузырьков растворенного воздуха. Агрегированные комплексы образуют на поверхности пену, которую удаляют специальными устройствами.

Флотационный способ очистки сточных вод – это разновидность адсорбции на воздушных микроскопических капсулах, позволяющая разделять смеси, выделять многие виды грязи из водной среды.

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:

Все примеси, отделяемые флотационным способом, представляют собой дисперсные частицы, которые не оседают при отстаивании.

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.

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.

Образовавшиеся воздушные капсулы фиксируют на своей поверхности частицы примесей; агрегированные комплексы поднимаются в верхний слой, образуя флотационную пену.

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.

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.

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:

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.

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

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

Направления применения

Флотация позволяет убрать из растворов разнообразные примеси, находящиеся в дисперсном состоянии.

Они образуются как побочный продукт при следующих производственных процессах:

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.

Источник

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:

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.

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.

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.

С особенностью самого флотационного процесса связаны и его минусы.

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.

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.

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

Схема напорного флотатора

Пенный слой флотации

Флотация сточных вод

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 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:

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:

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:

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:

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:

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:

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:

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:

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

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:

В спб

Продажей флотаторов в Санкт-Петербурге занимаются:

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

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:

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:

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.

Примерное строение флотатора:

Расчёт параметров флотации

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

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:

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:

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.

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

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:

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

Скорость процесса выделения частиц флотацией описывается урав­нением реакции первого порядка:

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

— с выделением воздуха из растворов;

— с механическим диспергированием воздуха;

— с подачей воздуха через пористые материалы;

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.

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:

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-

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 …

Принципы флотационной очистки

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.

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;

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).

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).

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.

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