Файл: Первое высшее техническое учебное заведение.docx

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра геоэкологии

По дисциплине:	Экология
	(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Реферат:«Флотационные установки»


Выполнил: студент гр. ГК-19-1 /КуриловаВ.В./

(шифр группы) (подпись) (Ф.И.О.)


Дата: 14.04.2022


Проверил руководитель доцент /ИсаковА.Е./

_работы (должность) (подпись) (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

2022 г.

Оглавление:

Введение

В настоящее время очистка сточных вод предприятий является актуальной экологической проблемой, существующей во всех регионах России. Несмотря на все меры и методы, применяемые для очистки сточных вод, загрязнители продолжают поступать в водные объекты. Данная тема актуальна, так как она рассматривает пути уменьшения сброса неочищенных сточных вод в водоемы.

1. Сущность процесса флотации

Флотация (в переводе с французского языка flotter- плавать) - это метод очистки воды с использованием микрочастиц разной смачиваемости. Частицы делятся на два вида:

---

• гидрофобные

• гидрофильные

Суть гидрофобной флотации состоит в том, что при использовании данного метода пузырьки воздуха и выделяемые масляные капли быстро поднимаются к границе раздела фаз и, тем самым уносят вместе с собой гидрофобные частицы. Гидрофобные частицы сближаются с пузырьками воздуха в воде, в результате чего образуется небольшая прослойка. Эта прослойка становится всё меньше и меньше, и, в итоге, наступает критический момент, когда она неизбежно рвётся. После этого обычно происходит полное смачивание гидрофобной частицы.

Далее пузырёк воздуха прилипает к данной частице, и поднимаются к границе раздела фаз, это происходит за счёт того, что плотность пульпы (жидкой среды) гораздо выше плотности пузырька с частицей. Иными словами, они флотируют, в результате чего образуется слой пены, который автоматическии удаляется из флотатора. Флотация - эффективный способ очистки сточных вод, который является очень простым и экономичным, и в то же время имеет высокую производительность и характеризуется качественной очисткой стоков. Флотационные методы лучше других справляются с удалением из стоков поверхностно активных веществ.

2.Применение флотационных устройств

Флотационное оборудование (флотаторы) применяют для отделения тонкодисперсных примесей, которые содержатся в сточных водах и трудно поддаются другим способам очистки.

Флотация является эффективным методом удаления загрязнителей как из суспензий, так и из эмульсий, причем последнее значительно снижает затраты на последующую очистку, улучшает качество очищаемой воды и облегчает биологическую очистку стоков.

Флотацию применяют для удаления из сточных вод нерастворимых дисперсионных примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются, а также для удаления растворенных веществ, например, поверхностно-активных веществ (ПАВ). Процесс очистки сточных вод от ПАВ называют пенной сепарацией или пенным концентрированием.

Флотацию применяют для очистки сточных вод нефтеперерабатывающих производств, искусственного волокна, целлюлозно-бумажного, кожевенного, пищевых, химических производств. Ее используют также для выделения активного ила после биохимической очистки.

Достоинствами флотации являются непрерывность процесса, широкий диапазон применения, невысокие капитальные и эксплуатационные затраты, простая аппаратура, селективность выделения примесей, большая скорость процесса по сравнению с отстаиванием, возможность получения шлама более низкой влажности, высокая степень очистки (95…98%), возможность рекуперации удаляемых веществ. Флотация сопровождается также аэрацией сточных вод, снижением концентрации ПАВ и легкоокисляемых веществ, бактерий и микроорганизмов.

---

¹

3.Флотационная очистка в системе очистных сооружений

В системе очистных сооружений флотационные установки располагаются перед сооружениями биологической очистки, но могут также служить и завершающим этапом. Перед флотацией необходимо произвести отделение тяжелых и грубых примесей с помощью механических решеток и предварительного отстаивания (рис. 1).



Рисунок 1. Расположение флотаторов в системе очистных сооружений.

4.Принцип работы

Действие флотатора заключается в пропускании через раствор очищаемой воды струи воздуха с образованием пузырьков заданного размера. В ходе процесса гидрофобные вещества прикрепляются к воздушным пузырьками и образуют флотокомплексы, которые затем поднимаются в слой пены. С поверхности водного раствора пена автоматически удаляется специальными скребками.

Для снижения смачиваемости частиц и повышения интенсивности флокуляции в водный раствор добавляют реагенты: флокулянты и коагулянты. Реагенты повышают адгезию улавливаемых частиц и облегчают их прикрепление к пузырькам воздуха. Образуются хлопья с пониженной влажностью, так называемый флотошлам, который затем отправляется на утилизацию (рис 2).



Рисунок 2. Технологическая схема работы флотатора.

Процесс флотационной очистки осуществляется в следующей последовательности:

1. 
   Поступление стоков в трубчатый смеситель, где происходит их смешивание с реагентами (при возможности использования).
   
2. 
   Подача полученного раствора во флотатор.
   
3. 
   Одновременная подача струи воздуха заданным способом и образование пузырьков.
   
4. 
   Формирование флотокомплексов в виде хлопьев.
   
5. 
   Всплытие хлопьев на поверхность и образование пены.
   
6. 
   Удаление пены скребковым механизмом в шламосборник.
   
7. 
   Отведение очищенной воды через специальный патрубок на дальнейшую очистку.
   

5.Виды флотаторов

Для различных методов флотации используются установки, отличающиеся конструктивным оформлением, способом разделения фаз и возможностью применения реагентов. По количеству отсеков флотационные установки подразделяются на:

• 
  однокамерные;
  
• 
  двухкамерные;
  
• 
  многокамерные.
  

---

В установках с одной камерой процесс сатурации воздухом сточных вод, формирование и подъем флотокомплексов на поверхность осуществляется в одной и той же емкости.

Двухкамерные установки включают в себя приемный и отстойный резервуар. В приемной части формируются воздушные микропузырьки, к которым прикрепляются флотируемые частицы. В отстойном резервуаре образовавшиеся флотокомплексы всплывают и образуют пену, очищаемая жидкость при этом осветляется.

Многокамерные флотационные установки используют в случае очистки сильнозагрязненных стоков или сточных вод, содержащих нефтепродукты (рис. 3). При такой конструкции сточные воды проходят несколько стадий обработки - рецикл.



Рисунок 3. Принципиальная схема многокамерной флотационной установки. 1 - отсек предварительной очистки; 2 - безнапорный центробежный сепаратор; 3 - шламоприемник; 4 - плунжер для реагента; 5 - флотационные камеры; 6 - отстойный отсек; 7 - шламоудалитель; 8 - карман очищенной воды; 9 - эжектор; 10 - насос; 11 - сатуратор; 12 - трубы для подачи оборотной воды; 13 - отвод осадка.

Кроме вышеописанных конструкций, существуют радиальный (рис.4) и горизонтальный (рис. 5) флотаторы.



Рисунок 4. Принципиальная схема радиального флотатора

При работе радиального флотатора одновременно с очищаемой жидкостью в камеру подается водовоздушная смесь. В зоне тонкослойной сепарации происходит завершающий этап образования пузырьков воздуха и всплытие флотокомплексов. Очищенная вода отводится самотеком. С поверхности раствора флотошлам снимается шламоуловителем. Образовавшийся на дне установки осадок убирается вращающимся придонным скребком.



Рисунок 5. Принципиальная схема горизонтального флотатора

Процесс работы горизонтального флотатора заключается в поступлении очищаемой воды в приемный отсек, где происходит первичная флотация и осаждение крупнодисперсных частиц. Далее стоки поступают в камеру флотации и смешиваются с водовоздушной смесью из сепаратора. Очищенная вода удаляется с помощью насоса, а образующаяся пена собирается шламоуловителем в шламосборник.

Выбор необходимой конструкции напрямую зависит от состава и свойств очищаемой жидкости и желаемой степени очистки.

---

Все флотационное оборудование по способу образования пузырьков воздуха можно разделить на основные группы:

1. 
   Механическая флотация.
   
2. 
   Электрофлотация.
   
3. 
   Флотация с выделением воздуха из раствора - напорная флотация.
   
4. 
   Флотационные машины с изменяемым давлением(вакуумные).
   
5. 
   Пневматические флотационные машины (аэролифтные, колонные, циклонные машины и машины пенной сепарации) .
   

6.Механическая флотация

Принцип механической флотации заключается в создании струи воздуха с помощью механических приспособлений. Наиболее распространенными являются импеллерные установки (рис. 6).



Рисунок 6. Принципиальная схема импеллерной установки

1 - воздухоподводящая труба; 2 - флоторазделитель; 3 - направляющие перегородки; 4 - статор; 5 - ротор-импеллер; 6 - шламоудалитель; 7 -.шламоприемник; 8 - вывод флотошлама

В процессе работы импеллерной установки сточные воды поступают в импеллер благодаря понижению давления, которое создается при вращении ротора. Одновременно по воздухоподводящей трубе нагнетается воздух. При вращении импеллера, его лопасти перемешивают поступающий воздух и очищаемую жидкость и, тем самым, образуют водовоздушную смесь, которая затем выбрасывается из статора. При этом создаются вихревые потоки, разбивающие смесь на микропузырьки. Образующиеся флотокомплексы всплывают на поверхность и удаляются специальными скребками.



Рисунок 7. Двухкамерная импеллерная установка

Чаще всего импеллерные установки состоят из двух камер (рис.7). Частично осветленная и насыщенная воздухом вода поступает во вторую камеру, где завершается процесс флотации. Очищенные воды удаляются через выпускной карман.

Преимуществами импеллерной флотации являются:

• 
  отсутствие необходимости во вспомогательном оборудовании (сатураторах, НВД, компрессорах или эжекторах, запорной арматуре);
  
• 
  применение при значительном расходе сточных вод;
  
• 
  простота и экономичность конструкции;
  
• 
  компактное расположение установки.
  
• 
  Минусом является невозможность использования реагентов, так как образующиеся хлопья разбиваются турбулентными потоками.
  

---