Флотация в очистке сточных вод

  • Отзывы : 0
  • Просмотров: 148
  • 0

Сравнение этих методов с другими методами выделения ПАВ показывает их несравнимо большую эффективность, особенно при низких концентрациях выделяемых веществ в растворе. Для очистки сточных вод используют флотационные машины и аппараты напорного типа, электрофлотационные, механические и др.

Очистку сточных вод в механических флотационных машинах в большинстве случаев применяют тогда, когда сточные воды содержат легкофлотируемые гидрофобные загрязнения, например жиры, нефтепродукты, масла и т.п.

В тех случаях, когда сточные воды содержат загрязняющие компоненты, которые перед флотацией необходимо агрегировать, использование таких машин нежелательно, так как из-за высокой турбулентности потоков в камерах агрегаты частиц загрязнений разрушаются, и эффективность очистки резко снижается. В этой связи механические флотационные машины используются преимущественно для очистки нефте- и жиросодержащих сточных вод из-за высокой флотируемости частиц загрязнений, присутствующих в этих сточных водах.Использование механических флотационных машин для очистки сточных вод целесообразно также в тех случаях, когда напорные флотационные аппараты применять неэффективно, например в случае очистки сточных вод, имеющих температуру в пределах примерно 30-60оС. При этих условиях растворимость воздуха и других газов в воде резко падает и, следовательно, эффективность очистки сточных вод с использованием напорных флотационных машин и аппаратов уменьшается.

При использовании в процессах очистки сточных вод электрофлотационных машин и аппаратов резко возрастает удельная энергоемкость очистки сточных вод, что и не позволяет широко использовать этот вид флотационной техники. Известно также применение пневматических флотационных машин, которые, однако, имеют достаточно низкую степень очистки сточных вод. В этой связи, применение механических флотационных машин для очистки легкофлотируемых загрязнений эффективно и подтверждено практикой.

Флотатор представляет собой аппарат для разделения смеси воды и загрязняющих веществ за счет применения воздушного потока. Флотатор предусматривает систему смешения с реагентами (коагулянт и флокулянт), pH-контроллер. Система смешения работает в автоматическом режиме и зависит от поступаемого на флотатор потока - происходит корректировка подачи реагентов. Флотатор имеет скребки для удаления образующейся пены. Предлагают исполнение флотатора со станиной и без нее. Флотация является сложным физико-химическим процессом, заключающимся в создании комплекса частица-пузырек воздуха или газа, всплывании этого комплекса и удалении образовавшегося пенного слоя. Процесс флотации широко применяют при обогащении полезных ископаемых, а также при очистке сточных вод.

В зависимости от способа получения пузырьков в воде существуют следующие способы флотационной очистки:

• флотация пузырьками, образующимися путем механического дробления воздуха (механическими турбинами-импеллерами, форсунками, с помощью пористых пластин и каскадными методами); • флотация пузырьками, образующимися из пересыщенных растворов воздуха в воде (вакуумная, напорная);

• электрофлотация.  Процесс флотации — образования комплекса пузырек-частица происходит в три стадии: сближение пузырька воздуха и частицы в жидкой фазе, контакт пузырька с частицей и прилипание пузырька к частице. Прочность соединения пузырек-частица зависит от размеров пузырька и частицы, физико-химических свойств пузырька, частицы и жидкости, гидродинамических условий и других факторов.

Процесс очистки стоков при флотации заключается в следующем: поток жидкости и поток воздуха (мелких пузырьков) в большинстве случаев движутся в одном направлении. Взвешенные частицы загрязнений находятся во всем объеме сточной воды и при совместном движении с пузырьками воздуха происходит агрегирование частицы с воздухом. Если пузырьки воздуха значительных размеров, то скорости воздушного пузырька и загрязненной частицы различаются так сильно, что частицы не могут закрепиться на поверхности воздушного пузырька. Кроме того, большие воздушные пузырьки при быстром движении сильно перемешивают воду, вызывая разъединение уже соединенных воздушных пузырьков и загрязненных частиц. Поэтому для нормальной работы флотатора во флотационную камеру не допускаются пузырьки более определенного размера.

Принципиальное отличие способов флотации связано с насыщением жидкости пузырьками воздуха определенной крупности. По этому признаку различают следующие способы флотационной обработки сточных вод:

1. Флотация с выделением воздуха из раствора. Вакуумная флотация Вакуумная флотация основана на понижении давления ниже атмосферного в камере флотатора. При этом происходит выделение воздуха, растворенного в воде. При таком процессе флотации образование пузырьков воздуха происходит в спокойной среде, в результате чего улучшается агрегирование комплексов частица-пузырек и не нарушается их целостность вплоть до достижения ими поверхности жидкости.  Напорная флотация. Этот вид флотации выполняется в две стадии: насыщение воды воздухом под давлением; выделение пузырьков воздуха соответствующего диаметра и всплытие взвешенных и эмульгированных частиц примесей вместе с пузырьками воздуха. Если флотация проводится без добавления реагентов, то такая флотация относится к физическим способам очистки сточных вод. На рис.1 показана схема процесса флотации с выделением воздуха из раствора.



Рис. 1. Схема процесса флотации с выделением воздуха из раствора (вакуумной и напорной). 1 - подача сточной воды; 2 - аэратор; 3- деаэратор; 4 - флотационная камера; 5- механизм сгребания пены; 6 - пеносборник; 7,8 - отвод соответственно пены и отработанной сточной воды; 9 - подача воздуха; 10 - насос; 11 - напорный бак (сатуратор).

Сточная жидкость, поступающая на флотацию, предварительно насыщается воздухом в течение 1-2 минут в аэрационной камере, откуда она поступает в деаэратор для удаления не растворившегося воздуха. Далее под действием разрежения сточные воды поступают во флотационную камеру, в которой растворившийся при атмосферном давлении воздух выделяется в виде микропузырьков и выносит частицы загрязнений в пенный слой. Продолжительность пребывания воды во флотационной камере 20 мин. а нагрузка на квадратный метр площади поверхности около 200 м 3/сут. Скапливающаяся пена вращяющимися скребками удаляется в пеносборник.

При эрлифтной флотации создается перепад высот между резервуаром со сточной водой, аэратором и флотационной каморой, в 20-30 м.

2. Флотация с механическим диспергированием воздуха

При флотации с механическим диспергированием воздуха в воде, создается интенсивное вихревое движение под действием которого струя распадается на отдельные пузырьки. Пневматические флотационные установки применяются при очистке сточных вод, содержащих растворенные примеси, агрессивные к механизмам: насосам, мешалкам и др. Импеллерная флотация Флотация с механическим диспергированием воздуха осуществляется импеллерами – турбинками насосного типа. Эти установки применяют для очистки сточных вод с высоким содержанием взвешенных веществ (более 2 г/л). При вращении импеллера в трубку, в которую заключен вал, засасывается воздух, так как при вращении импеллера образуется зона пониженного давления. В жидкости, поступающей к импеллеру, возникает большое число мелких вихревых потоков, которые разбиваются на пузырьки определенной величины. Степень очистки зависит от скорости вращения импеллеров – чем больше скорость, тем меньше пузырек и больше эффективность процесса. Однако при высоких скоростях резко возрастает турбулентность потока и может произойти разрушение хлопьевидных частиц и снижение эффективности процесса, флотационная машина при импеллерной флотации состоит из нескольких последовательно соединенных камер.

Флотаторы импеллерного типа применяют для очистки сточных вод нефтяных предприятий от нефти, нефтепродуктов и жиров. Их также можно использовать для очистки сточных вод других предприятий. Данный способ флотации в промышленности применяют редко из-за его небольшой эффективности, высокой турбулентности потоков во флотационной камере, приводящей к разрушению хлопьевидных частиц, и необходимости применять поверхностно-активные вещества.

3. Флотация с подачей воздуха через пористые материалы Для получения пузырьков воздуха небольших размеров можно использовать пористые материалы при флотации, которые должны иметь достаточное расстояние между отверстиями, чтобы не допустить срастания пузырьков воздуха над поверхностью материала. На размер пузырька большое влияние оказывает скорость истечения воздуха из отверстия. Для получения микропузырьков необходима относительно небольшая скорость истечения.

4. Электрофлотация Сточная жидкость при пропускании через нее постоянного электрического тока насыщается пузырьками водорода, образующегося на катоде. Электрический ток, проходящий через сточную воду, изменяет химический состав жидкости, свойства и состояние нерастворимых примесей. В одних случаях эти изменения положительно влияют на процесс очистки стоков (флотации), в других — ими надо управлять, чтобы получить максимальный эффект очистки.

В общем, достоинствами флотации являются непрерывность процесса, широкий диапазон применения, небольшие капитальные и эксплуатационные затраты на флотацию, простая аппаратура флотации, селективность выделения примесей, по сравнению с отстаиванием большая скорость процесса, а также возможность получения шлама более низкой влажности (90-95%), высокая степень очистки (95-98%), возможность рекуперации удаляемых веществ. 5.Биологическая и химическая флотация.

Метод химической флотации основан на обработке сточной воды реагентами. В результате химических реакций образуются пузырьки газа: кислород, углекислый газ, хлор и другие, которые флотируют примеси из воды. Конструкции установок для химической флотации чаще всего состоят из двух камер. В первой камере, снабженной лопастной мешалкой, происходит смешивание очищаемой воды и реагента. Во второй камере – флотореакторе происходят химические реакции с образованием флотокомпонентов. Образовавшийся шлам с помощью скребка удаляется в шламоприемник. Биологическая флотация Этот способ применяется для уплотнения осадка из первичных отстойников при чистке бытовых сточных вод. Для данноq цели осадок подогревается паром в специальной емкости до 35—55 °С и при этих критериях выдерживается несколько суток. В результатах деятельности микроорганизмов выделяются пузырьки газов, которые уносят частички осадка в пенный слой, где они уплотняются и обезвоживаются. Таковым методом за 5—6 суток влажность осадка можно снизить до 80% и тем самым упростить дальнейшую обработку осадков.

 

 
 
Оставить отзыв ↓
 
Ещё никто не оставил отзывов.