Флотация

Флотацию применяют для удаления из сточных вод нерастворимых диспергированных примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются, процесс заключается в молекулярном слипании коллоидных и дисперсных примесей с пузырьками воздуха и всплывании комплекса пузырек-частица на поверхность воды с образованием пены. При этом происходит концентрирование частиц в пенном слое, затем пена удаляется с поверхности воды.

Флотационые установки используют для удаления из сточных вод масел, нефтепродуктов, смол, гидроксидов, ПAB, полимеров, волокнистых материалов, выделения активного ила и др.

Флотируемость частиц различной крупности зависит от краевого угла смачивания (т.е. гидрофобности частицы), размеров и количества пузырьков воздуха, степени насыщения воды пузырьками, поверхностного натяжения и др. Степень очистки при флотации достигает 95%. Для интенсификации флотации в воду добавляют коагулянты.

В зависимости от метода насыщения воды пузырьками воздуха различают следующие способы флотации:
с выделением воздуха из раствора (вакуумная, напорная, эрлифтная);
с механическим диспергированием воздуха (импеллерная, безнапорная, пневматическая);
с подачей воздуха через пористые материалы или перфорированные элементы (барботажная);
электрофлотация;
биологическая и химическая.

При вакуумной флотации сточную воду предварительно насыщают воздухом при атмосферном давления в аэрационной камере, а потом направляют во флотационную камеру, где поддерживают разряжение.

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

Диспергирование воздуха в безнапорных установках происходит за счет вихревых потоков, создаваемых рабочим колесом центробежного насоса.

При пневматической флотации измельчение пузырьков воздуха достигается путем выпуска воздуха во флотационную камеру через специальные сопла на воздухораспределительных трубках, укладываемых на дно флотационной камеры.

Химическая флотация заключается во введении в сточную воду реагентов, которые выделяют пузырьки газа. Биологическая флотация применяется для уплотнения осадка из первичных отстойников, когда при подогреве паром в результате деятельности микроорганизмов выделяются пузырьки газа, которые уносят частицы в пенный слой.

Наиболее широко в процессах очистки сточных вод используется напорная и импеллерная флотация, схемы установок которых приведены на рисунке 3.

Рисунок 39 — Схемы установок флотации
а — напорной: 1 — емкость; 2 — насос; 3 — напорный бак (сатуратор);4 — флотатор;
б -импеллерной: 1 — камера; 2 — вал; 3 — импеллер; 4 — пена

При напорной флотации во всасывающий патрубок насоса засасывается воздух и водовоздушная смесь поступает в напорную емкость (сатуратор), где при давлении 0,15-0,4 МПа воздух растворяется в воде. При поступлении раствора во флотатор, который работает при атмосферном давлении, воздух выделяется в виде пузырьков и флотирует взвешенные частицы. Флотаторы могут быть прямоугольными и радиальными со встроенной флотационной камерой, напорная флотация позволяет очищать воду с концентрацией взвесей до 4-5 г/л.

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.