Обработка воды флотацией

1. Теоретические основы и классификация методов флотации.

Гетерофазные примеси из воды можно выделить используя явление избирательного смачивания, лежащее в основе флотации.

Элементарный акт пенной флотации состоит в том, что при сближении в воде газового пузырька с гидрофобной поверхностью частички взвеси, разделяющий их тонкий слой становится неустойчивым и разрывается при достижении некоторого критического значения.

Флотируемость примесей различной крупности определяется размерами пузырьков газа (5-10 мкм), которые зависят от поверхностного натяжения на границе раздела фаз вода-газ.

При понижении поверхностного натяжения до 0,06-0,065 и ниже эффект очистки воды флотацией возрастает в отличие от процессов отстаивания и фильтрации

Предварительное коагулирование воды приводит к возрастанию эффективности флотации, так как снижается поверхностное натяжение.

Вероятность слипания пузырьков газа и частиц взвеси при их контакте определяется кинетикой формирования краевого угла смачивания.

Масса флотируемых частиц не должна превышать силы тяжести флотоагрегатов.

Оптимальная крупность взвешенных веществ см.

После флотационного разделения гидрофобный слой осадка отработанных гидроксидов занимает меньший объём и имеет более низкую влажность по сравнению с осадком, полученным отстаиванием.

Виды флотации:

1. Флотация с выделением из воды воздуха – установки вакуумные, эрлифтные, напорные.

2. Флотация с механическим диспергированием воздуха – установки безнапорные (пенные), импеллерные , и пневматические.

3. Электрофлотация (разложение воды на H₂ и O₂ газ)

При обработке природных вод наиболее эффективна напорная флотация.

Схема флотационной установки.

1 – подача исходной воды с реагентами

2 – отвод осветлённой воды

3 – флотационная камера

4 – лотки сбора пены

5 – система распределения воздушной смеси

6 – напорный бак

7 – насос

8 – компрессор

9 – перегородочная камера хлопьеобразования

Часть воды (10% от объёма отобранной воды) в напорном резервуаре растворяет воздух, в обрабатываемую воду вводят реагенты.

При входе во флотационную камеру оба потока смешиваются.

Подготовку воздушной смеси осуществляют в адсорберах под давлением 0,6-0,8 МПа, куда подают воду после фильтров и воздух в объёме 0,9-1,2% от расхода очищаемой воды.

В зоне меньшего давления из насыщенной воздухом воды выделяется мельчайшие пузырьки, необходимые для флотации лёгкой взвеси.

Регулирование давления в абсорбере позволяет изменять объем растворённого воздуха и размер пузырьков, вводимых в обрабатываемую воду в зависимости от состава взвеси в исходной воде.

Флотацию применяют для обработки маломутных (до 150 мг/л) и цветных (200 ) вод, содержащих планктон и плавающие нефтепродукты, после флотации мутность М 3-5 мг/л.

Преимущества флотаторов

1. Интенсифицирован процесс выделения взвеси из воды, в результате чего уменьшаются размеры ос.

2. Эффективно удаляется фитопланктон, что позволяет отказаться от микрофильтров.

3. Возможно удаление из воды плавающих и плохо оседающих примесей.

4. Улучшается санитарное состояние очистных сооружений, т.к. взвеси удаляются постоянно.

Расчёт флотаторов

При напорной флотации протекают следующие процессы:

1. Растворение и выделение воздуха

2. Прикрепление воздушных пузырьков к частицам взвеси

3. Всплывание пузырьков с образованием пены

Для разработки методики расчёта флотационных камер необходимо знать закономерности процесса флотации и кинетику процесса.

Процесс флотации описывается уравнением:

- число частиц, переходящих в пену за время

- коэффициент, учитывающий влияние различных факторов на флотацию

- количество пузырьков воздуха, переходящих в жидкость за время

- концентрация взвешенных частиц в жидкости

- вероятность закрепления пузырьков на частице

Флотационную камеру рассчитывают на удельную нагрузку 6-8 на 1 площади.

Продолжительность пребывания воды в камере до 40 мин.

Высоту камеры и время флотации _ф находят по расчётам лабораторных исследований по формуле:

- время флотации в модели и реальной камере

Н – высота слоя воды

n=0,45-0,65 в зависимости от качества воды.

Правила эксплуатации ФУ.

1. Перед пуском ФУ должны быть проведены гидравлические испытания всех систем. В напорных установках особое внимание уделяется испытанию узла подготовки и системы подачи водо-воздушной смеси.

2. Проверяют работу распределительной системы (равномерность подачи воздушных пузырьков по поверхности и в толще воды)

3. Для осветления воды флотацией используют очищенные коагулянты

4. Необходимо следить за равномерностью образования пены по всей поверхности камеры, не допускать её разрушения (разрушение приводит к вторичному загрязнению).

5. Не реже 1 раза в 3 месяца проверять работу распределительной системы во флотационной камере.

6. Не реже 1 раза в 6 месяца производить полную промывку ФК, осмотр и очистку распределительной системы.