1  Чан с исходным питанием; 2  насос для подачи водовоздушной смеси; 3  насос для подачи реагентов; 4  ка­мера; 5  желоб для шламов; 6  труба для отвода очищен­ной жидкости

Рис. 21. Комбинированная механическая флотационная машина конструкции ГосНИИсинтезбелок

1  Корпус; 2  блок аэрации; 3  импеллеры; 4  сетка; 5  осветлитель пластинчатый; 6  шибер, 7 пенный же­лоб; 8  рама с подставкой

Сущность процессов, происходящих в камере им­пеллерной флотационной машины, состоит в меха­ническом диспергировании воздуха в жидкости с по­мощью вращающегося импеллера  турбинки с под­сосом воздуха из атмосферы через полый вал, на ко­торый она насажена. При вращении импеллера с ок­ружной скоростью порядка 10 м/с возникает разрежение в областях, прилегающих к концам вращаю­щихся лопастей импеллера, вследствие чего проис­ходит подсос воздуха из атмосферы и его дисперги­рование на мелкие пузырьки. Известно, что поверх­ность газовой фазы является гидрофобной, и в слу­чае присутствия ее в виде мельчайших пузырьков она эффективно сорбирует гидрофобные вещества, имеющиеся в воде, например, ПАВ, жиры, масла. Образующиеся флотокомплексы пузырек-ПАВ или капелька масла или жира всплывают, образуя пен­ный слой, который удаляется специальным устройст­вом  пеногоном.

Использование импеллерных флотомашин получи­ло распространение также при очистке жидкостей, со­держащих нефтепродукты, масла, жиры. По данным фирмы Вемко (США), при очистке нефтесодержащих сточных вод в четырехкамерной флотомашине очистка воды от нефтепродуктов достигает 10 мг/л. При использовании комбинированных способов флота­ционной очистки с применением импеллерной фло­тации возможно достижение концентрации нефте­продуктов, как показывают результаты исследова­ний, до 2  3 мг/л. Интенсификация этого способа флотационной очистки состоит в повышении степе­ни аэрации жидкостей при одновременном снижении расхода материала и энергозатрат.

Применение пневматических флотомашин наи­более распространено при флотации тонкозерни­стых пульп и оборотных жидкостей. Аэрация жид­костей в этом случае осуществляется путем пропус­кания воздуха или какого-либо газа через различные пористые элементы, например керамику, пористую резину и т.п.

Использование указанного способа аэрации во флотационных машинах колонного типа показало, что степень извлечения при флотации тонкозерни­стых пульп достигает 90  95 %.

Напорная флотация получила достаточно широ­кое распространение в процессах очистки сточных вод, например, от нефтепродуктов, масел, жиров и т.п. При этом напорную флотацию проводят как с использованием реагентов, так и без добавления различных химических веществ. Широкое использо­вание данного способа очистки, обусловлено как достаточно высоким эффектом очистки сточных вод, так и простым аппаратурным оформлением.

Высокий эффект очистки сточных вод при ис­пользовании напорной флотации достигается за счет того, что выделение пузырьков газа во флотокамере происходит непосредственно на частицах загрязне­ний. В этом случае вероятность слипания частиц за­грязнений с пузырьком газа или воздуха близка к теоретически возможной. Эффективность процесса существенно повышается при использовании газов, различно растворяющихся в воде. Так, последова­тельное введение в воду воздуха и диоксида углерода ускоряет флотационный процесс в 2  3 раза. Сущ­ность интенсификации этого способа заключается в том, что вводимый сначала воздух под давлением порядка 0,4  0,6 МПа выделяется во флотокамере в виде пузырьков размером 0,2  0,5 мм.

При введении диоксида углерода в сточную воду в виде газированной воды в количестве 5 % объема очищаемой воды образуются пузырьки размером 2  5 мм, которые выделяются непосредственно на пу­зырьках, ранее образовавшихся на частицах загряз­нений. Образующийся флотокомплекс частица  пузырек воздуха и диоксида углерода всплывает со скоростью в 2  4 раза большей, чем флотокомплекс частица  пузырек воздуха, за счет большей подъ­емной силы пузырька диоксида углерода.

Анализ механизма данного явления ясно указывает и на причины неудачных попыток использования ди­оксида углерода в работах как отечественных, так и за­рубежных исследователей, которые подавали диоксид углерода во флотационные среды в газообразном виде.

В этом аспекте становятся более ясными недочеты другого приема коалесценции  малых пузырьков воздуха с большей продолжительностью дополнитель­ного аэрирования воды воздухом через пористые эле­менты во флотокамере напорного флотационного ап­парата. Здесь сближение большого пузырька с малым происходит путем их одновременного всплывания в непосредственной близости друг от друга, что при­водит в большинстве случаев к отрыву малого пузырь­ков от частицы и соответственно к уменьшению извле­чения частиц загрязнений из жидкости.

Возможности электрофлотации при очистке раз­личных сточных вод достаточно хорошо известны. Однако практическая реализация этого способа пока­зала много недостатков как аппаратурного, так и тех­нологического характера. В первую очередь это от­носится к явлению пассивации электродов. При ис­пользовании этого явления в процессах электрообра­ботки жидкостей установлено, что можно в опреде­ленной степени преодолеть негативное последствие пассивации электродов, хотя эффективность процес­са очистки не удается поддерживать постоянно на высоком уровне.

Проведенные исследования показали, что элек­трофлотационная очистка наиболее эффективна при обработке электропроводных сред, например отра­ботанных жидкостей, содержащих соли, а также сточных вод гальванических производств. Практика эксплуатации электрофлотационного аппарата, вне­дренного на заводе «Физприбор» (Москва), в тече­ние примерно 10 лет показала, что можно использо­вать небольшие установки производительностью 1  3 м³/ч для обезвреживания гальваностоков, на­пример, от трехвалентного хрома, а также никеля и других тяжелых металлов.

Наряду с рассмотренными основными флотаци­онными способами очистки сточных вод имеются и другие, например флотация с выделением газов в результате происходящих в очищаемой жидкости биохимических или химических реакций, а также в результате нагревания жидкостей до кипения. Од­нако установки, основанные на использовании ука­занных выше явлений, применяются достаточно ред­ко. Наряду с очисткой сточных вод важнейшим на­правлением применения флотационной техники при решении экологических задач является также сгуще­ние избыточного активного ила. Для этих целей практически во всей мировой практике используют напорную флотацию. Процесс напорной флотации для сгущения избыточного активного ила осуществ­ляют как путем непосредственного насыщения сус­пензии избыточного активного ила воздухом под из­быточным давлением порядка 0,5  0,6 МПа, так и путем насыщения рабочей жидкости воздухом под давлением и последующего ее смешения с суспензи­ей избыточного активного ила в соотношении соот­ветственно в пределах от 1:1 до 3:1. Выбор того или иного варианта способа напорной флотации зависит от конкретных условий, связанных как со свойства­ми избыточного активного ила, так и с возможно­стью аппаратурного оформления этого процесса.