4.1. Технологические основы флотационного процесса

Обработку сточных вод флотацией рекомендуют применять при цветности до 200 град для удаления твердых взвесей и эмульгированных капель органических веществ. Преимущества флотации перед осаждением - в ускорении осветления воды, возможности сокращения объема очистных сооружений, отказа от микрофильтрования.

При импеллерной флотации поступающая вода непрерывно движется сверху вниз и отводится в нижней части флотокамеры. Воздух засасывается в турбину по трубе, опущенной в камеру флотатора, окружная скорость турбины – 12 - 15 м/с. Насыщение сточной воды воздухом – около 0,5 м³/м³. Образующаяся пена сгоняется в сборный лоток отдельным устройством. Обводненность пены – не менее 80 %, продолжительность пребывания пены в сборнике – 1,5 - 2 ч. Наиболее часто применяется для очистки от нефтепродуктов.

Напорную флотацию используют более широко, причем продолжитнльность пребывания воды в контактном резервуаре для растворения воздуха принимают до 3 мин, объем вводимого воздуха – 3 - 5 % от объема вводимой воды. Объем флотокамеры рассчитывают на 20 - 60-ти минутное пребывание воды, удельную нагрузку – 6 - 8 м³/м² ч, давление воздуха – 3 -5 ат. На практике используют два вида технологических схем флотации, отличающихся использованием для насыщения воздухом части исходной воды или воды после осветления (рис. 4.1).

При использовании для насыщения воздухом исходной воды возможно засорение крупными примесями распределительной системы и аппаратуры. Применение для насыщения воздухом части осветленной воды увеличивает объем флотокамеры на величину объема воды, используемой для насыщения воздухом. Несмотря на некоторое удорожание процесса, вторая схема более надежна в эксплуатации. Для интенсификации процесса насыщения воды воздухом используют аппараты с насадкой из дерева, керамики и т. д. Уменьшению размеров пузырьков воздуха способствует наличие в стоках поверхностно-активных веществ. Выделению большего количества мелких пузырьков способствует также пересыщение воздухом. Так, повышение давления с 1,510⁵ до 510⁵ Па приводит к росту количества пузырьков в 5 раз.

В безнапорных флотаторах при распределении воздуха через проложенные по дну флотаторов перфорированные резиновые, пластмассовые, металлические трубки или керамические пористые фильтры минимальная интенсивность барботирования составляет 0,25 – 0,30 м³/(м²мин), обычно применяемая – 1 - 3 м³/(м²мин). Степень обводненности пены приближается к достигаемой в напорных флотаторах. Образующаяся при флотации пена, с одной стороны, должна быть достаточно прочной, чтобы не допускать обратного попадания загрязнений в воду. С другой стороны, пена должна быть подвижной для облегчения ее удаления из флотатора.

Стабилизации пены способствуют ПАВ, мелкие частицы взвеси. При флотации из-за флокуляции пузырьков и хлопьев могут образоваться крупные агрегаты, объединяющиеся между собой и способствующие появлению пленочно-структурной пены. Для обеспечения гидротранспорта пены влажность ее должна быть не менее 94 %.

Удаление пены из флотаторов проводят или кратковременным подъемом воды (уровня) с отводом через подвесные лотки по периметру флотокамеры, или с помощью скребковых механизмов. Потери воды при подъеме во время сброса пены составляют 1 - 1,5 % от расхода осветляемой воды.

а

б

Рис. 4.1. Технологическая схема напорной флотации: а - насыщение воздухом исходной воды; б - насыщение воздухом осветленной воды; 1,7 - подача исходной и отвод осветленной воды; 2 - смеситель; 3 - подача реагентов; 4 - камера хлопьеобразования; 5 - распределительное устройство; 6 - флотатор; 8 - подача водовоздушной смеси; 9 - ввод воздуха; 10 - контактный резервуар