Файл: Первое высшее техническое учебное заведение.docx

Импеллерные установки хорошо зарекомендовали себя для очистки сточных вод от нефтепродуктов.

7.Электрофлотация

Метод электрофлотации основан на образовании пузырьков воздуха в процессе электролиза. Для этого используются электрофлотационные установки (рис 8).



Рисунок 8. Принципиальная схема электрофлотатора:

1 - положительно заряженный электрод (анод); 2 - отрицательно заряженный электрод (катод); 3 - камера флотации; 4 - подводящий карман; 5 - скребковый механизм; 6 - сливной патрубок; 7 - отводящий карман; 8 - камера дополнительной очистки.

Через подводящий карман сточные воды, являющиеся электролитом, поступают в камеру флотации. Принцип работы заключается в пропускании постоянного электрического тока через очищаемую жидкость. При этом на электродах происходит образование пузырьков воздуха, в частности на катоде формируются пузырьки водорода, которые флотируют раствореннные тонкодисперсные частицы и поднимают их в слой пены. Пена удаляется скребковым механизмом, а очищенная вода поступает в камеру дополнительной очистки и отводится через карман очищенной воды.

Расположение электродов под наклоном в не менее 30о позволяет удалять из межэлектродного пространства пузырьки большой крупности и осаждающиеся примеси, которые легко скользят по наклонной плоскости.

Существуют конструкции электрофлотаторов с другими схемами расположения электродов (рис. 9), где 3 - анод, 4 - катод.



Рисунок 9. Возможные схемы расположения электродов в электрофлотаторах

Преимуществами электрофлотации следует считать:

• 
  высокая степень очистки;
  
• 
  отсутствие необходимости в применении коагулянтов при применении растворимых электродов (железных или алюминиевых);
  
• 
  сокращение времени пребывания сточных вод во флотационной камере;
  
• 
  электрохимические процессы способствуют дополнительному обеззараживанию сточных вод.
  

Минусами электрофлотации являются:

• 
  защелачивание прикатодного пространства и образование солей на электродах;
  
• 
  при использовании растворимых электродов необходима дополнительная очистка от гидроокисей и солей;
  
• 
  высокие энергозатраты на приобретение, обслуживание электродов и электроэнергию.
  

---

Электрофлотаторы эффективно очищают сточные воды от тонкодисперсных взвешенных веществ, продуктов нефтепереработки, поверхностно-активных веществ (ПАВ), ионов тяжелых металлов.

8.Напорные флотаторы

Напорная флотация наиболее распространенный метод, который применяется на очистных сооружениях большого спектра производств. Метод используется при очистке загрязненных вод от:

• 
  нефтепродуктов;
  
• 
  жиров и масел растительного и животного происхождения;
  
• 
  волокон и шерсти;
  
• 
  органических и неорганических взвешенных веществ;
  
• 
  избыточного ила;
  
• 
  поверхностно-активных веществ (ПАВ).
  

Напорные флотаторы представляют собой установку, в которой образование микропузырьков происходит благодаря разнице давлений в камере (рис. 10). Этот процесс включает в себя два этапа:

1. 
   Насыщение очищаемой воды воздухом в условиях высокого давления.
   
2. 
   Образование микропузырьков в воде при понижении давления до атмосферного.
   

Рисунок 10. Принципиальная схема напорного флотатора.

1 - приемный резервуар; 2 - всасывающий трубопровод; 3 - насос; 4 - сатуратор; 5 - регулятор давления; 6 - флотационная камера; 7 - шламоудалитель.

Напорный флотатор работает следующим образом:

1. 
   сточные воды из приемного резервуара с помощью насоса закачиваются в сатуратор;
   
2. 
   в сатураторе создается высокое давление, под действием которого в поступающей жидкости растворяется воздух;
   
3. 
   водовоздушная смесь направляется в камеру флотации, где давление соответствует нормальному значению;
   
4. 
   резкая смена давлений способствует интенсивному выделению растворенного в воде газа и формированию пузырьков небольшой крупности;
   
5. 
   флотируемые частицы образуют флотокомплексы, которые поднимаются на поверхность и образуют пену;
   
6. 
   пена снимается специальным скребком и отправляется в шламосборник;
   
7. 
   осветленные стоки сливаются из придонной области флотатора.
   

При добавлении реагентов используется технологическая схема, предусматривающая рециркуляцию и частичное введение воды насосом.

Примером напорного флотатора служит флотатор Flotomax, корпус которого изготовлен из современного стеклопластика, не подвержен коррозии и обладает продолжительным сроком эксплуатации. Скребковый механизм для сбора шлама имеет несколько скоростей движения, что позволяет эффективно удалять пену с разной степенью плотности.

---

Рисунок 11. Флотатор Flotomax S-10

Конструкция флотатора Flotomax отличается компактными размерами. Внизу установки закреплен сатуратор из нержавеющей стали и насосное оборудование. На корпусе флотатора удобно расположен пульт управления для автоматизированной работы установки. Созданы условия для применения реагентов для повышения эффективности очистки стоков.

Преимуществом напорных флотаторов является:

• 
  большой спектр применения;
  
• 
  высокая степень очистки благодаря возможности применения реагентов;
  
• 
  регулирование степени насыщения водовоздушной смесью в зависимости от необходимой степени очистки;
  
• 
  компактные размеры упрощают доставку и монтаж;
  
• 
  применение современных материалов при изготовлении продлевают срок службы.
  

Минусом следует считать сложность регулирования подачи воздуха при неравномерном поступлении стоков. а также высокие эксплуатационные расходы в связи с необходимостью перекачивания под давлением большого объема жидкости.²

9. Флотационные машины с изменяемым давлением

К этой группе машин относятся вакуумные и компрессионные флотационные машины.

В вакуумных флотационных машинах пульпа, предварительно обработанная реагентами и насыщенная воздухом, поступает в вакуумную камеру, в которой (за счет снижения давления над пульпой) на поверхности гидрофобных частиц выделяются пузырьки растворенного воздуха, приводя к их флотации. Гидрофильные частицы осаждаются на дно камеры и разгружаются в сборник хвостов. Применение вакуумной флотации позволило бы повысить эффективность разделения тонких шламов, однако конструктивные трудности ограничивают их применение.

В компрессионных машинах флотация осуществляется в результате выделения очень мелких пузырьков при снижении давления над пульпой. Перед подачей в машину пульпа насыщается сжатым воздухом при избыточном давлении , а затем подается в ванну машин, в которой при падении давления над пульпой до атмосферного растворенные газы выделяются в виде микропузырьков непосредственно на поверхности частил. Компрессионные машины применяют для флотационной очистки сточных вод промышленных предприятий (Мещеряков, 1990).

10. Пневматические флотационные машины

В пневматических флотационных машинах пульпа аэрируется и перемешивается сжатым воздухом. К основным типам таких машин относятся аэролифтные, колонные, циклонные машины и машины пенной сепарации.

---

В аэролифтных машинах, например АМФ-2,5 (Россия) подаваемый между продольными стенками аэролифта под давлением 1,2·10^–4–3·10^–4 Па воздух смешивается с пульпой, понижая ее плотность в этой зоне. Вследствие возникающей разности гидростатического давления пульпа выбрасывается из аэролифта.

В аэролифте и в зоне падения воздух интенсивно перемешивается с пульпой и диспергируется. Толщина слоя пены регулируется хвостовым порогом или накладками на пенных порогах.



Рисунок 12. Схемы колонной флотационной машины (а) и машины пенной сепарации (б)

Пневматические флотационные колонны (рисунок 12.а) широко используются в качестве флотационных аппаратов. Высота их меняется от 10 до 13 м, а сечение может быть круглым, эллиптическим или прямоугольным. Исходная пульпа по пульпопроводу 5 подается в среднюю часть колонны 4, а воздух из ресивера 1 под необходимым давлением (1,4105 Па) вводится в аэратор 6 из пористого материала с отверстиями от 5 мкм до 2,5 мм.

Флотация в колонной машине осуществляется при противоточном движении воздушных пузырьков и потоков пульпы. Пульпа движется вниз к разгрузочному патрубку 7 навстречу всплывающим пузырькам. Воздушные пузырьки образуют на поверхности колонны пену, которая орошается для удаления частиц пустой породы водой из трубы 3. Пена отводится по трубам 2. При работе колонны скорость нисходящих потоков пульпы должна быть меньше скорости всплывания воздушных пузырьков. Превышение этой скорости приведет к локальному скоплению пузырьков и периодическому выбросу воздушных пробок.

Флотационная колонна имеет ряд преимуществ по сравнению с обычными флотационными машинами: она занимает 5–10% площади, необходимой для обычных машин; не имеет движущихся частей, что снижает расход электроэнергии и затраты на обслуживание»; может быть легко автоматизирована и управляться с центрального пульта (Finch and Dobby, 1990). Основные трудности, возникающие при работе колонных машин, связаны с забивкой аэраторов (Finch and Dobby, 1990).

В циклонных флотационных машинах, имеющих форму циклона, пульпа закачивается насосом и имеет вращательное движение, а воздух подается через пористые стенки перегородки и патрубки.

---

Во флотационной машине пенной сепарации (рисунок 12.б) пульпа, обработанная реагентами, загружается сверху через загрузочное устройство 1 и приемные желоба 3, обеспечивающие равномерное распределение пульпы по всей длине флотационной машины — на ее правую и левую стороны. Пульпа в желобах подвергается разжижению и аэрации воздухом, электризуемым при работе брызгал 2, и воздухом, подаваемым через резиновые пористые трубки, установленные в этих желобах. Затем пульпапоступает на пенный слой, образуемый в результате подачи сжатого воздуха через трубчатые резиновые аэраторы 4 с пористыми стенками, установленные на 150–200 мм ниже пенных порогов. Гидрофобные минеральные частицы закрепляются на поверхности воздушных пузырьков, а гидрофильные частицы под действием силы тяжести попадают на дно камеры и разгружаются через разгрузочное устройство 6. Сфлотированные частицы разгружаются через пенные пороги в концентратные желоба 5.

Принципиально новый способ подачи пульпы в машину, обеспечивающий максимальную вероятность флотации при минимальных значениях инерционных сил, позволяет значительно увеличить скорость флотации и повысить крупность флотируемых частиц в 3–4 раза по сравнению с обычными флотационными машинами. Недостатками машин пенной сепарации являются необходимость классификации (в ряде случаев), тщательного кондиционирования с реагентами и аккуратной подачи материала на пенный слой. Выпускаемые флотационные машины ФПС-16 и ФП-16 предназначены главным образом для флотации крупных классов горно-химического сырья, алмазов и легкофлотируемых материалов, не требующих длительного времени флотации.³

Заключение

Использование флотации подтвердило наличие огромного потенциала из-за высокой производительности и эффективности современного оборудования, существующего в настоящее время. являются: непрерывность процесса, широкий диапазон применения, небольшие капитальные и эксплуатационные затраты, простое аппаратурное оформление, селективность выделения примесей, большая скорость процесса разделения, а также возможность получения шлама более низкой влажности (90…95 %), высокая степень очистки (95…98 %), возможность рекуперации удаляемых веществ. Флотация сопровождается аэрацией сточных вод, снижением концентрации ПАВ и легкоокисляемых веществ, бактерий и микроорганизмов. Все это способствует успешному проведению последующих стадий очистки сточных вод.⁴

---