6. Методы пенной флотации, схемы реализации каждого метода и технические характеристики.
Пенная флотация - наиб. распространенный способ Ф.
Флотация – сложный физ.-хим. процесс, заключающийся в создании комплекса частица- пузырек воздуха или газа, всплывании этого комплекса и удалении образовавшегося пенного слоя.
В зав-ти от способа получения пузырьков в воде сущ-ют след. способы флотационной очистки: флотация пузырьками, образующимися путем механич. дробления воздуха (механич. турбинами-импеллерами, форсунками, с помощью пористых пластин и каскадными методами); флотация пузырьками, образующимися из пересыщенных растворов воздуха в воде (вакуумная, напорная); электрофлотация.
Процесс флотации — образования комплекса пузырек-частица происходит в 3 стадии: сближение пузырька воздуха и ч-цы в жидкой фазе, контакт пузырька с ч-цей и прилипание пузырька к ч-це. Прочность соед-я пузырек-ч-ца зависит от размеров пузырька и частицы, физ.-хим. свойств пузырька, частицы и жидкости, гидродинамических условий и других факторов.
П роцесс очистки стоков при флотации заключ. в след.: поток жидкости и поток воздуха (мелк. пузырьков) в больш-ве случаев движутся в одном направл-и. Взвеш. ч-цы загрязн-й нах-ся во всем объеме СВ и при совместном движении с пузырьками воздуха происходит агрегирование ч-цы с воздухом. Если пузырьки воздуха значительных размеров, то скорости воздушного пузырька и загрязненной ч-цы различаются так сильно, что ч-цы не м. закрепиться на поверхн-ти воздушного пузырька. Кр. того, большие воздушные пузырьки при быстром движении сильно перемешивают воду, вызывая разъединение уже соединенных воздушных пузырьков и загрязн. ч-ц. Поэтому для норм. работы флотатора во флотацион. камеру не допускаются пузырьки более определенного размера.
Известно неск. модификаций пенной Ф.: вакуумная, флотогравитация, ионная, электрофлотация, Ф. с выделением CO2, пенная сепарация.
Вакуумная флотация основана на понижении давления ниже атмосферного в камере флотатора. При этом происходит выделение воздуха, растворенного в воде. При таком процессе флотации образование пузырьков воздуха происходит в спокойной среде, в результате чего улучшается агрегирование комплексов частица-пузырек и не нарушается их целостность вплоть до достижения ими поверхности жидкости.
Напорная флотация выполняется в две стадии: насыщение воды воздухом под давлением; выделение пузырьков воздуха соответств. диаметра и всплытие взвеш. и эмульгированных частиц примесей вместе с пузырьками воздуха. Если флотация проводится без добавления реагентов, то такая флотация относится к физическим способам очистки сточных вод.
Флотаторы импеллерного типа применяют для очистки СВ нефтяных предприятий от нефти, нефтепродуктов и жиров. Их также м. исп-ть д/очистки СВ др. предприятий. Данный способ флотации в промышленности применяют редко из-за его небольшой эффективности, высокой турбулентности потоков во флотационной камере, приводящей к разрушению хлопьевидных частиц, и необх-ти применять ПАВ.
Флотация с подачей воздуха ч/ пористые материалы. Для получ-я пузырьков воздуха небольш. размеров м. исп-ть пористые материалы при флотации, кот. д. иметь достат. расст-е м/у отверстиями, чтобы не допустить срастания пузырьков воздуха над поверхн-ю мат-ла. На размер пузырька больш. влияние оказ-ет скорость истечения воздуха из отверстия. Для получ-я микропузырьков необх. отн-но небольш. скорость истечения.
Электрофлотация. Сточная жидкость при пропускании ч/ нее постоянного эл. тока насыщается пузырьками водорода, образующегося на катоде. Эл.ток, проходящий ч/СВ, изменяет хим.состав жидкости, св-ва и состояние нерастворимых примесей. В одних случаях эти изменения положительно влияют на процесс очистки стоков (флотации), в других — ими надо управлять, чтобы получить максимальный эффект очистки.
В общем, достоинства флотации: непрерывность процесса, широкий диапазон применения, небольш. капитальн. и эксплуатац. затраты на флотацию, простая апп-ра флотации, селективность выделения примесей, по сравнению с отстаиванием большая скорость процесса, а также возможность получения шлама более низкой влажности (90-95%), высокая степень очистки (95-98%), возможность рекуперации удаляемых веществ.
7. Основные методы, аппараты и установки для электрообработки сточных вод. (сомневаюсь то ли это, уточню на консультации)
Очистка промышленных СВ с использованием электрохимических процессов в соответствии с общепринятой классификацией относятся к физ.-хим. процессам очистки водных систем. Они отличаются многостадийностью и относительной сложностью происходящих в аппаратах водоочистки физ.-хим. явлений. Мех-м и скорость протекания отдельных стадий зависят от многих факторов, выявление влияния и правильн. учет кот необх. д/ оптим. конструирования электролизеров и рацион. ведения процессов очистки воды.
Методы превращ-я обеспеч-ют изм-е физ.-хим. и фазово-дисперсных хар-к загр-й СВ с целью их обезвреживания и быстрого извлечения из стоков. Превращение примесей м. проходить ряд последоват. стадий, начиная с электронного уровня взаимод-я растворимых соед-й и заканчивая изм-ем к.-л. электроповерхн. и объемн. хар-к грубодисп. в-в, содерж-хся в СВ.
Методы разделения предназначены для концентрирования примесей в локальном объеме раствора без существ. изм-я фазово-дисперсных или физ.-хим. свойств извлекаемых из СВ в-в. Разделение примесей и воды происходит в основном за счет флотации электрогенерируемыми пузырьками газов или силового возд-я эл. поля, обеспечивающего транспорт заряженных частиц в воде.
К комбинированным методам электрохим. очистки СВ относятся методы, которые предполагают совмещение одного или нескольких методов превращения и разделения загрязнений стоков в одном аппарате.
На основании классификации методов электрохимической очистки сточных вод следует осуществлять и выбор типа аппарата, который определяется в первую очередь видом генерируемого электролитического эффекта в сточной воде.
Аппараты для электрохимической очистки промышленных сточных вод (электролизеры) классифицируются по следующим признакам:
по организации процесса очистки стоков – аппараты непрерывного или периодического действия
по гидродинамическому режиму работы – напорные и безнапорные
по типу реактора – открытые, закрытые, бездиафрагменные и диафрагменные
по организации движения сточной воды в межэлектродном пространстве – горизонтальные, угловые, вертикальные с восходящим и нисходящим движением воды
по организации движения воды в аппарате – однопоточные, многопоточные и комбинированные
по виду воздействия на дисперсную систему – электрическим полем, электродными процессами, электроразрядом, комплексным воздействием
Электрохимическая обработка явл. разновидностью физ.-хим. метода. Процесс электрохим. очистки СВ происходит под д-ем эл. тока с исп-ем растворимых и нерастворимых электродов. В кач-ве растворимых исп-ют алюминиевые, железные и другие электроды, ионы кот, выходя в раствор при электролизе, обладают хорошими коагулирующими свойствами.
На растворимых электродах происходит ионизация металла с переходом в раствор его ионов (Mе - nе = Men+ ), которые гидролизуясь, образуют (Men+ + nH2O = Me(OH)n + nH+) гидрооксиды металлов, являющиеся хорошими коагулянтами загрязнений и адсорбентами для уже коагулированных частиц. При электролизе происходит разложение воды с подщелачиванием обрабатываемой жидкости у катода (2H2O + 2e = H2 + 2OH-) и подкислением у анода (H2O - 2e = 1/2 O2 + 2H+).
Кр. того, при прохождении жидкости м/у электродами под воздействием эл. поля происходит нейтрализация заряда загрязняющих частиц с последующей их коагуляцией. Одновременно пузырьки газа, который образовался при электролизе, осуществляют флотацию загрязнений.
В кач-ве нерастворимых электродов исп-ют электроды из графита, магнетита (МТА), металл-оксидный анод (МОА), платина-титановый анод (ПТА), оксидно-рутений-титановый анод (ОРТА), аноды из пиррографита или стеклоуглерода.
На нераств. электродах, кроме процесса электрохим. флотации загрязнений, при рН = 8,9 происходит процесс электрохим. деструкции загрязнений на катоде и на аноде. При этом обеззараживание СВ происходит ионами гипохлорита, кот образуются на аноде (при наличии в СВ хлоридов), или полученной при электрохим. процессах перекисью водорода и озоном.