Флотация с подачей воздуха через пористые материалы

К достоинствам данного метода можно отнести относительно малые расходы энергии, так как отсутствуют насосы и импеллеры и  простоту конструкции флотационной камеры. Воздух во флотационную камеру подается через мелкопористые пластины, трубы, насадки, уложенные на дне камеры. Эффективность флотации зависит от величины отверстий материала, расхода воздуха продолжительности флотации, уровня воды во флотаторе. Диаметр отверстий должен быть 4  − 20 мкм, расход воздуха в пределах  40 − 70 м3/ч на 1 м2  проходного сечения флотатора, давление воздуха 0,1 − 0,2 МПа, продолжительность флотации 20 − 30 мин, расход воздуха определяется экспериментально. Рабочий уровень обрабатываемой сточной воды до флотации 1,5 − 2 м. Продолжительность флотации составляет 20 − 30 мин. Недостатком этого метода является возможность зарастания и засорения пор, а также трудность подбора мелкопористых материалов с одинаковыми по диаметру отверстиями, обеспечивающих выход мелких, близких по размерам пузырьков воздуха. При пропускании воздуха через пористые керамические пластины и колпачки получаются пузырьки, размер которых определяется по формуле

 

где R — радиус пузырьков; r — радиус отверстий в пористом материале; σ — поверхностное натяжение воды.

Давление для преодоления сил поверхностного  натяжения, определяется по формуле Лапласа

 

Для очистки небольших объемов сточных вод применяют флотационные камеры с пористыми колпачками (рис. 2.9а) сточную воду подают в верхнюю часть флотационной камеры 1, а воздух поступает через пористые колпачки 2. Пена переливается через кольцевой желоб 3 и удаляется из него. Осветленную воду отводят через регулятор уровня 4. Установки могут иметь одну или несколько ступеней. Для больших объемов обрабатываемой сточной воды используют фильтровальные пластины (рис. 2.9б), схема флотации аналогична предыдущей.

Электрофлотация

Сущность электрофлотационного метода очистки сточных вод заключается в переносе  загрязняющих частиц из жидкости на ее поверхность с помощью пузырьков газа, образующихся при электролизе сточной воды. В процессе электролиза сточной воды на катоде выделяется водород, на аноде – кислород. Основную роль в процессе флотации играют пузырьки, выделяющиеся на катоде. Размер пузырьков, отрывающихся от поверхности электрода, зависит от краевого угла смачивания, кривизны поверхности электрода, а также его конструктивных особенностей. Замена пластинчатого катода на проволочный приводит к уменьшению крупности  пузырьков, следовательно, к повышению эффективности работы электрофлотатора. При применении растворимых электродов (обычно железных или алюминиевых) на аноде происходит анодное растворение металла, в результате чего в воду переходят катионы железа  или алюминия, приводящие к образованию хлопьев гидроокисей. Одновременное образование хлопьев коагулянта и пузырьков газа в стесненных условиях межэлектродного пространства создает благоприятные условия для надежного закрепления газовых пузырьков на хлопьях и интенсивной коагуляции загрязнений, что обеспечивает эффективность флотационного процесса. Такие установки называются электрокоагуляционно-флотационными. При пропускной способности до 10 − 15 м3/ч установки могут быть однокамерными, а при большей пропускной способности − двухкамерными горизонтального (рис. 2.10) или вертикального типа. Расчет установок для электрофлотации и электрокоагуляции сводится к определению общего объема Wу установки, объемов Wэ электродного отделения и камеры флотации Wф:

 

Подробный расчет приводить не будем, т.к. цель этого обзора ознакомление с технологией флотации, а не конкретный расчет установок.

Протекающие при электрофлотации электрохимические окислительно-восстановительные процессы обеспечивают дополнительное обеззараживание сточных вод. Использование алюминиевых и железных электродов обуславливает переход ионов алюминия и железа в раствор, что способствует коагулированию мельчайших частиц загрязнений, содержащихся в сточной воде.