22. Флотация. Принцип работы и классификация. Конструкции. Флотация

При высокой цветности исходной воды, большом содержании тонкодисперсной коллоидной взвеси, поверхностно-активных веществ (ПАВ) скорость осаждения коагулированной взвеси очень мала (1-2 м/ч), поскольку плотность ее мало отличается от плотности воды (особенно при низкой температуре). Для таких вод объемы сооружений первичной очистки получаются очень большими. Для интенсификации очистки таких вод применяют флотацию (Ф).

При флотации происходит адгезия частиц взвеси к мельчайшим пузырькам воздуха, выделяющимся из воды. Эти пузырьки с захваченной взвесью поднимают на поверхность, где образуется плотный слой пены, которая удаляется.

Различают флотацию: напорную и безнапорную, прямую и рециркуляционную, а также электорофлотацию.

При напорной флотации (НФ) жидкость сначала насыщают воздухом при давлении 400-700 КПД (4-7 кгс/см²), а затем перепускают в открытую камеру, где газ переходит из растворенного в дисперсное состояние, выделяясь по всему объему в виде мельчайших пузырьков размером 100-200 мкм.

Безнапорную флотацию (БФ) осуществляют при атмосферном давлении путем дисперсирования газа в объеме жидкости с помощью специальных распылителей или пористых перегородок, размеры пузырьков при БФ получаются значительно большие, чем при НФ, поэтому эффективность последней значительно выше.

При прямой флотации обрабатывают воздухов весь объем обрабатываемой воды, а при рециркуляционной – только ее часть с последующим смешением с остальной водой. Второй способ при коагулировании воды наиболее предпочтителен, так как при этом предотвращается разбивание хлопьев коагулянта.

В электорофлотации используются газы, выделяющие из воды на поверхности электродов в результате электрохимических процессов. Метод этот высокоэффективен, однако требует больших затрат электороэненргии.

Флотация проходит весьма эффективно при введении в воду флотореагентов. Обычно коагулянты-катионы алюминия и железа – также являются флотореагентами. Их роль заключается в следующем:

1. Подготовка поверхности твердых частиц и закрепление на газовых пузырьках,

2. Укрупнение частиц.

Отделение частиц от воды при флотации осуществляется со скоростью 5-12 м/ч, в то время, как при осаждении эти скорости 1-3 м/ч. Причем наиболее эффективно проходит флотация при образовании легких, рыхлых, плохо осаждаемых взвесей. Важным преимуществом флотации является то, что влажность и объем пены, в которой находится отделенная от воды взвесь, в 2-4 раза меньше, чем осадок в отстойниках. Поэтому применение флотации позволяет резко уменьшить размеры сооружений для предварительной очистки.

Флотация широко используется в горно-обогатительной промышленности, при очистке сточных вод (особенно при наличии в воде нефтепродуктов, масел, жиров, детергентов). В последние годы флотацию начали применять и в водоснабжении. ЦНИИЭП инженерного оборудования разработал экспериментальный проект с очисткой по схеме флотация – очистка на скорых фильтрах. Схема флотатора представлена на рис.8.3.

П редставленная схема флотации – напорная рециркуляционная.

Как показали эксперименты на моделях флотаторов, нагрузки на флотатор могут составлять 8-10 м³/ч на 1 м² площади флотатора. Это значительно больше, чем для ГО – в них нагрузка не превышает 1-1,5 м³/ч на 1 м² площади. Таким образом, площадь флотатора получается в 6-8 раз меньше, чем горизонтального отстойника.

Недостатки флотатора по сравнению с ГО:

1. Сложнее установка и эксплуатация.

2. Большой расход электроэнергии.

3. Сложность в транспортировании уплотненной пены для ее обезвоживания. Дело в том, что образующаяся пена устойчива (на поверхности спокойной воды пена может находиться без разрушения 10-20 часов). Перемещение пены возможно с помощью скребков или шнеков, а перекачивать ее насосами можно только после разрушения ее структуры и удаления воздуха (с помощью мешалки, например).

Схема очистки с флотаторами – фильтрами рекомендуется при мутности воды 150-200 мг/л и цветности до 150-200⁰.