19. Флотационная очистка сточных вод

Флотация – это процесс выделения мелкодисперсных загрязне ний из воды с диспергированными пузырьками воздуха. Прилипание частиц загрязнений к поверхности газового пузырька возможно при несмачивании или плохом смачивании частицы данной жидкостью.

Флотационные установки применяют:

• для удаления загрязняющих веществ из сточных вод перед биологической очисткой;

• для отделения активного ила во вторичных отстойниках;

• для глубокой очистки биологически очищенных сточных вод;

• при физико-химической очистке с применением коагулянтов и флокулянтов;

• в схемах повторного использования очищенных вод.

Флотационный метод очистки обеспечивает также снижение БПК и ХПК. Эффективность процесса флотации колеблется в довольно широких пределах: от 22 до 99 %. Наиболее часто флотационный метод очистки применяют в локальных сооружениях для удаления основной массы загрязнений. Флотационный процесс протекает в 4-6 раз быстрее отстаивания при одинаковом эффекте удаления загрязнений.

Агрегаты пузырьков воздуха с примесями всплывают на поверхность, образуя пенный слой с более высокой концентрацией частиц, чем в исходной жидкости.

Внешним проявлением способности жидкости к смачиванию является величина поверхностного натяжения ее на границе с газовой фазой, а также разность полярностей на границе жидкой и твердой фаз. Процесс флотации идет эффективно при поверхностном натяжении воды 60-65 мН/м.

Коагуляция и флокуляция значительно интенсифицируют процесс флотации загрязнений.

Можно выделить следующие способы флотационной обработки производственных сточных вод:

1. флотация с выделением воздуха из раствора;

2. флотация с механическим диспергированием воздуха;

3. флотация с подачей воздуха через пористые материалы;

4. электрофлотация;

5. химическая флотация.

Флотация с механическим диспергированием воздуха. Энергичное перемешивание сточной воды во флотационных импеллерных установках создает в ней большое количество мелких вихревых потоков, что позволяет получить пузырьки определенной величины.

Степень диспергирования воздуха зависит от окружной скорости вращения импеллера, которую принимают 10-15 м/с. Диаметр импеллера должен быть не более 600 мм. Зона, обслуживаемая импеллером, не должна превышать размеров квадрата со стороной 6d_и (где d_и – диаметр импеллера). Высота флотационной камеры H_ф принимается равной 1,5-3 м, продолжительность флотации t_ф = 20÷30 мин. Флотатор с импеллером представлен на рис. 4.14.

Рис. 4.14. Флотатор с импеллером: 1 – камера; 2 – труба; 3 – вал; 4 – импеллер.

Недостатком импеллерных флотаторов является относительно высокая обводненность пены.

Пневматические флотационные установки применяют при очистке сточных вод, содержащих растворенные примеси, агрессивные к механизмам (насосам, импеллерам и др.), имеющим движущиеся части. Измельчение пузырьков воздуха достигается путем впуска воздуха во флотационную камеру через сопла, которые располагаются на воздухораспределительных трубках, укладываемых на дно флотационной камеры на расстоянии 0,25-0,3 м друг от друга. Диаметр отверстий сопл 1-1,2 мм; рабочее давление перед ними 0,3-0,5 МПа; скорость выхода струи из сопл 100-200 м/с. Глубина флотатора принимается 3-4 м. Продолжительность флотации составляет 15-20 мин.

1. Флотация с подачей воздуха через пористые материалы. Этот метод отличается простотой аппаратурного оформления процесса и относительно малыми расходами энергии. Воздух во флотационную камеру подается через мелкопористые фильтросные пластины, трубы, насадки, уложенные на дне камеры. Величина отверстий должна быть 4-20 мкм, давление воздуха – 0,1-0,2 МПа, продолжительность флотации – 20-30 мин.