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. при вращении импеллера в жидкости возникает большое число мелких вихревых потоков, которые разбиваются на пузырьки определенной величины
Флотатор с импеллером
Сточная вода поступает в приемный карман флотационной машины и по трубопроводу попадает в импеллер, который крутится на нижнем конце вала. Вал заключен в трубку, через которую засасывается воздух, так как при вращении импеллера образуется зона пониженного давления. Обычно флотационная машина состоит из нескольких последовательно соединенных камер.
Пневматические флотационные установки. Эти установки применяют для очистки сточных вод, содержащих растворенные примеси, агрессивные по отношению к механизмам, имеющим движущиеся части (насосы, импеллеры). Измельчение пузырьков воздуха достигается при пропускании его через специальные сопла на воздухораспределительных трубках.
Флотация при помощи пористых пластин. При пропускании воздуха через пористые керамические пластины получаются мелкие пузырьки. Этот способ флотации имеет следующие преимущества: простота конструкции флотационной камеры, меньшие затраты энергии (отсутствуют насосы, импеллеры). Недостатки: частое засорение и зарастание отверстий пористого материала, трудность подбора материала с одинаковыми отверстиями, обеспечивающих образование мелких и равных по размерам пузырьков.
Биологическая флотация. Этот метод применяется для уплотнения осадка из первичных отстойников. Осадок подогревается паром в специальной емкости до 35-55°С и выдерживается несколько суток. В результате деятельности микроорганизмов выделяются пузырьки газа, которые выносят частицы осадка в пенный слой, где они уплотняются и обезвоживаются.
Ионная флотация. В сточную воду вводят воздух, разбивая его на пузырьки любым способом и собиратель (ПАВ). Собиратель образует в воде ионы, которые имеют заряд, противоположный заряду извлекаемого иона. Ионы собирателя и загрязнений концентрируются на поверхности газовых пузырьков и уносятся ими в пену. Пена удаляется из флотационной камеры и разрушается, из нее извлекаются концентрированные ионы удаляемого вещества.
Другие способы флотации
Химическая флотация. При введении в сточную воду некоторых веществ (хлорная известь с коагулянтом) могут протекать химические процессы с выделением газов.
Адсорбционная очистка
Сорбция - процесс поглощения вещества из окружающей среды твердым телом или жидкостью. Поглощающее тело называется сорбентом, а поглощаемое - сорбатом. Различают поглощение вещества всей массой жидкого сорбента (абсорбция) и поверхностным слоем твердого или жидкого сорбента (адсорбция). Сорбционная очистка может быть регенеративной (извлеченные вещества утилизируются) и деструктивной (извлеченные вещества уничтожаются).
Адсорбцию широко применяют для глубокой очистки сточных вод от растворенных органических веществ после биохимической очистки, а также в локальных установках, если концентрация этих веществ невелика и они биологически не разлагаются или являются сильно токсичными. достоинства: высокая эффективность, возможность очистки сточных вод, содержащих несколько веществ, а также рекуперации этих веществ.
Процесс адсорбционной очистки ведут при интенсивном перемешивании адсорбента с водой (в статических условиях), при фильтровании воды через слой адсорбента (в динамических условиях) или в псевдоожиженном слое на установках периодического и непрерывного действия.
В качестве адсорбентов используют активные угли, синтетические сорбенты и некоторые отходы производства (зола, шлаки, опилки...).
Наиболее часто используются адсорберы:
- с неподвижным и плотно движущимся слоем поглотителя (сорбция в динамических условиях: частица жидкости перемещается относительно сорбента), применяют при регенеративной очистке с целью утилизации выделенных относительно чистых продуктов (десорбция осущ. паром или химическими растворителями).
Наиболее простым является насыпной фильтр, представляющий собой колонну с неподвижным слоем сорбента, через который фильтруется обрабатываемая сточная вода. В колонне слой зерен сорбента укладывают на беспровальную решетку (с отв. диам. 5-10 мм, шаг 10-20 мм), на которую укладывают поддерживающий слой мелкого щебня и крупного гравия высотой 400-500 мм. Сверху слой сорбента для предотвращения выноса закрывают сначала слоем гравия, затем слоем щебня и покрывают решеткой.
Наиболее рациональное направление фильтрации жидкости - снизу вверх, так как при этом происходит равномерное заполнение всего сечения колонны и относительно легко выделяются пузырьки воздуха или газов из слоя сорбента.
В одной колонне при неподвижном слое угля процесс очистки ведут периодически до проскока, а затем адсорбент выгружают и регенерируют. При непрерывном процессе используют несколько колонн. Сорбционная установка представляет собой несколько параллельно работающих секций, состоящих из трех-пяти последовательно расположенных фильтров. По достижении предельного насыщения головной фильтр отключается на регенерацию, а обрабатываемая вода подается на следующий фильтр. После регенерации головной фильтр включается в работу в схему очистки уже в качестве последней ступени
1,5- подача сточных вод и отведение очищенной воды; 2 - подача сорбента; 6 - выпуск отработанного сорбента; 8 - адсорбционный фильтр
Схема установки с неподвижным слоем адсорбента
- с псевдоожиженным слоем сорбента, при относительно высоком содержании в сточной воде мелкодиспергированных взвешенных частиц, заиливающих сорбенты (псевдоожижение слоя наступает при повышении скорости потока обрабатываемой сточной воды, проходящей снизу вверх, до такой величины, при которой зерна расширившегося слоя начинают интенсивно и беспорядочно перемещаться в объеме слоя, сохраняющего постоянную для данной скорости высоту).
В основном применяются цилиндрические одноярусные адсорберы, представляющие собой колонну, высотой около 4 м с коническим днищем, над которым устанавливается распределительная решетка, на которую загружается активированный уголь слоем 2.5-2.7 м.
1,6- подача сточных вод и отведение очищенной воды; 2 - цилиндрическая колонна; 3 - центральная труба с диффузором; 4 - воронка;
5 - трубопровод для подачи сорбента; 7 - сгуститель сорбента; 8 - выпуск отработанного сорбента; 9 - распределительная решетка '