16. Флотация. Технология и оборудование.

Флотация используется для очистки производственных сточных вод от следующих загрязнений: поверхностно-активных веществ, нефти и нефтепродуктов, масел, а также различных волокнистых материалов. Процесс очистки состоит в образовании комплексов «частицы – пузырьки воздуха», всплывании этих комплексов на поверхность жидкости с образованием пенного слоя, содержащего загрязнения и последующего удаления этого слоя с поверхности. Эффект прилипания пузырька воздуха к поверхности частицы достигается только в том случае, если жидкость плохо ее смачивает.

Степень смачивания водой твердых или газовых частиц, диспергированных в воде, может быть охарактеризована краевым углом смачивания, θ. Чем больше краевой угол смачивания, тем более гидрофобна поверхность частицы, вследствие чего увеличивается вероятность прилипания к ней и прочность удержания на ее поверхности воздушных пузырьков, поэтому такие частицы легко флотируются.

Существуют различные способы флотационной обработки производственных сточных вод.

1. Флотация с выделением воздуха из раствора (вакуумные, напорные и эрлифтные флотационные установки).

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

3. Флотация с подачей воздуха через пористые материалы.

4. Электрофлотация (см. разд. «Электрохимические методы очистки сточных вод»).

5. Пенная сепарация.

6. Химическая, биологическая и ионная флотация.

Различают однокамерные и двухкамерные флотационные установки. В первых из них одновременное насыщение жидкости воздухом и всплывание загрязнений происходит в одном отделении (камере). В двухкамерных установках в первом отделении образуются пузырьки воздуха и агрегаты «частица – пузырек воздуха», а во втором – всплывание загрязнений на поверхность жидкости и осветление последней.

1.Флотация с выделением воздуха из раствора

Сущность этого метода состоит в создании пересыщенного раствора воздуха в сточной воде, при выделении которого образуются макропузырьки, позволяющие удалять сильнодиспергированные загрязнения. Количество воздуха, выделяющегося из раствора и необходимого для обеспечения эффективной флотации, составляет 1 – 5 % от объема обрабатываемой воды.

Вакуумная флотация используется для очистки сточных вод, если концентрация загрязнений в них не превышает 250 мг/л. Способ характеризуется достаточно низкими энергозатратами на проведение процесса флотации, а также высокой стабильностью всплывающих агрегатов «частица – пузырек воздуха» (вероятность их разрушения минимальна). Недостатками способа кроме указанного выше ограничения по концентрации загрязнений в сточных водах является достаточно высокая сложность создания и эксплуатации вакуумных систем.

Принцип работы вакуумного флотатора заключается в следующем. Сточную воду в течение нескольких минут насыщают воздухом, потом ее направляют в деаэратор, где удаляется нерастворившийся воздух, и под действием разрежения (0,02 – 0,03 МПа) сточные воды поступают во флотационную камеру. В ней воздух под действием вакуума выделяется в виде микропузырьков, которые взаимодействуют с частицами загрязнений и переносят их на поверхность жидкости в пенный слой, откуда пена вращающимися скребками удаляется в пеносборник. Продолжительность обработки сточной воды в камере 20 мин., производительность 1 м2 поверхности флотатора – до 200 м3/сут.