Problemet med rening av avloppsvatten har varit aktuellt i många decennier. Svårigheten ligger i att metoder och utrustning är föråldrade, liksom i uppkomsten av nya kemikalier i hushållskemikalier och i produktionen, vilket kräver helt nya metoder för att avlägsna dem från avloppsvattnet. En av de universella reningsmetoderna för avloppsvatten är flotation. Beroende på föroreningens egenskaper kräver det bara byte av reagens och korrigering av processförhållanden.
Avloppsvattenrening
Denna metod har framgångsrikt använts för att behandla avloppsvatten som innehåller fibrer, oljeprodukter, oljor och fetter och andra ämnen som är dåligt lösliga i vatten. Avloppsvatten överförs först till suspension och emulsion med speciella ämnen.
Flytationsprocessen är beroende av gasbubblors förmåga att fästa på partiklar, vilket hjälper dem att flyta till ytan av vätskan.
Allmänna principer för metoden
Den enklaste flyttningen är fästetolösliga partiklar (till exempel mineral, olja eller något annat) till luftbubblor. Framgången för reningen beror på den hastighet med vilken en bindning bildas mellan partikeln och bubblorna, på styrkan hos denna bindning och på hur länge detta komplex existerar. Vilket i sin tur bestäms av partiklarnas natur, benägenheten att vätas med vatten och egenskaperna hos deras interaktion med reagenser. Sålunda är flotation en process som beror på många faktorer.
En elementär handling kan utföras genom en av följande mekanismer:
- bubblor bildas omedelbart i suspenderade partiklar;
- Suspensionspartiklar fäster vid en gasbubbla när de kolliderar med den;
- en liten bubbla bildas på ytan av partikeln, som kombineras med en annan vid kollision och ökar i volym.
Komplexet, som bildas under flotationsprocessen, i ett praktiskt taget orörligt medium kan endast flyta under förutsättning att gasbubblans lyftkraft är större än partikelns vikt. Detta kommer att leda till bildandet av ett skumskikt på ytan av det behandlade vattnet.
Dessutom måste ytareorna för bubblor och partiklar vid kontaktpunkten vara i ett visst förhållande. Adhesiva krafter ökar i proportion till storleken på partiklarna i kvadrat, eftersom omkretsen av deras anslutning begränsas av storleken på den största av deras ytor. Och separationskraften beror direkt på massan av den förorenande partikeln (dvs dess linjära dimensioner i en kub). Sålunda, när en viss partikelstorlek uppnås, överstiger lösgöringskrafterna vidhäftningskrafterna. Så förFramgångsrik avloppsrening genom flotation är viktig inte bara för typen av förhållandet mellan suspension och bubblor, utan också deras storlek.
Sätt att mätta vatten med bubblor
Det finns många tekniker som säkerställer uppkomsten av gasbubblor i avloppsvatten. De huvudsakliga metoderna som används vid flotation är:
- Kompressionsmetod (eller tryck) baserad på att öka lösligheten av luft i vatten med ökande tryck.
- Mekanisk metod baserad på intensiv blandning av vätska med luft.
- Passar avloppsvatten genom porösa material som får dem att skingras.
- Elektrisk metod baserad på elektrolys av vatten, åtföljd av uppkomsten av gasbubblor.
- En kemisk process som orsakar bildning av bubblor under kemiska reaktioner av vissa reagenser med avloppsvattenkomponenter.
- Vakuummetod kännetecknas av tryckminskning.
Pressure flotation
Det är det mest effektiva för extraktion av fina och kolloidala suspensioner med låg koncentration. Renat vatten är mättat med luft under tryck upp till 7 MPa i en speciell reaktor - mättare. Efter att vatten har släppts sjunker trycket kraftigt till norm alt (atmosfäriskt), vilket framkallar en intensiv process av luftbubblor.
För att avsevärt öka effektiviteten vid vattenbehandling kombineras flotation med koagulering och flockning. Båda dessa tillvägagångssättbidra till en ökning av storleken på olösta partiklar. Koagulanter är både oorganiska föreningar, vanligtvis s alter av järn eller aluminium, och vissa organiska ämnen. Flockningsmedel är speciella polymerer vars molekyler i ett vattenh altigt medium bildar ett laddat nätverk som kan attrahera förorenande partiklar, vilket leder till uppkomsten av flockiga aggregat.
Installationer och flödesdiagram
Installationer som utför tryckflytning kan placeras inte bara inomhus utan även utanför dem. Så de förra är lämpliga för små volymer, om vattenförbrukningen inte är mer än 20 m3/h, medan de senare har en mycket större kapacitet. Kombinerad placering av strukturer arrangeras ofta när stora föremål, till exempel en mättare och en flytcell, är utomhus och pumpar är inomhus.
I fallet med installationer under förhållanden med en möjlig minskning av lufttemperaturen till negativa värden, är det nödvändigt att tillhandahålla ett skumvärmesystem. En klassisk kompressionsflotationsanläggning består av följande utrustning:
- Pump för vätsketillförsel.
- Kompressor för att tillföra luft (eller annan gas) till vattenbehandlingssystemet.
- Saturator (dess andra namn är en trycktank), i vilken luft löses i avloppsvatten.
- Flytningskammare, om processen möjliggör steget med förgrovning av suspenderade partiklar.
- Reagensenhet, inklusive enheter för dosering ochblanda reagenser med vätskan som ska renas.
- Kontrollsystemet för rengöringsprocessen.
Teknologiska system som involverar rening av avloppsvatten genom tryckflotation kan vara:
- Medström, när hela volymen av vätskan som ska renas passerar genom mättaren.
- Recirkulerande, när endast 20 - 50 % av den klarnade vätskan passerar genom mättaren.
- Delvis direktflöde, när cirka 30 -70 % av råvattnet kommer in i mättaren och resten matas direkt in i flotationskammaren.
När man väljer ett av dessa system beaktas de fysikaliska och kemiska egenskaperna hos det renade avloppsvattnet, kraven på reningsgrad, lokala förhållanden och ekonomiska indikatorer.
Elektroflotation
Denna metod började användas under andra hälften av 1900-talet. Sedan visade det sig att elektrolysgaser är mycket effektivare än inerta gaser eller luft för att öka flotationens intensitet. Detta gör det möjligt att isolera vattenolösliga oljeprodukter, smörjoljor, dåligt lösliga föreningar av tung- och icke-järnmetaller, som bildar stabila emulsioner i avloppsvatten. Men förutom elektrolysgaser påverkas avlägsnandet av vissa föroreningar av ett artificiellt skapat elektriskt fält där laddade partiklar rör sig mot motsatt laddade elektroder.
Betydande nackdelar med elektroflotation är låg produktivitet, höga kostnader för elektroder, slitage och kontaminering samt explosionsrisk.
Skumfraktioneringsmetod
Det kokar ner till adsorption av lösta ytaktiva ämnen (tensider) på gasbubblor som stiger upp genom lösningen. I detta fall bildas skum intensivt, berikat med det adsorberade ämnet.
Ett viktigt användningsområde för denna typ av flotation är rening av vatten från tvättmedel som används i tvätterier. Den är också lämplig för att separera aktivt slam från biokemisk behandling.
malmdressing
Flotationsprocessen används framgångsrikt i den primära bearbetningen av alla sorters malmer, vilket gör det möjligt att separera en värdefull fraktion med hög h alt av metall eller dess föreningar. Den är baserad på skillnader i egenskaperna hos de separerade mineralens yta.
Flytning av malm är en process i tre faser:
- fast fas är ett krossat mineral;
- vätskefas är massa;
- gasfasen bildas av luftbubblor som passerar genom massan.
Flotation kan vara skummande, filmig eller oljig, beroende på formen på produkten som bildas på ytan av vätskefasen.
