Методы флотации

Содержание
  1. Флотаторы для очистки сточных вод: плюсы и минусы метода, виды и способы флотации
  2. Флотация стоков – определение и принципы действия метода
  3. Эффективность метода флотации – важные параметры
  4. Плюсы и минусы использования
  5. Виды и способы флотации
  6. Выделение пузырей воздуха из специального раствора
  7. Механический способ насыщения воды воздухом
  8. Насыщение воды воздухом с использованием пористого материала
  9. Электролиз
  10. Реагенты во флотации
  11. Способ очистки сточных вод флотацией — что это такое и какие виды бывают?
  12. Виды
  13. С выделением воздуха из раствора
  14. Напорная
  15. Эрлифтная
  16. Вакуумная
  17. С насыщением раствора воздухом
  18. Импеллерная
  19. Безнапорная и пневматическая
  20. Барботажная
  21. Электролитическая
  22. Химической и биологической природы
  23. Направления применения
  24. Заключение
  25. Принципы флотационной очистки
  26. Общие сведения
  27. Флотация на основе физических законов
  28. Принцип работы метода поэтапно
  29. Плюсы и минусы метода очистки
  30. Добавки, которые улучшают процесс флотации
  31. Собирающие добавки
  32. Пенообразующие добавки
  33. Разновидности флотации
  34. Принцип явления флотации и его использование
  35. Современные способы флотации

Флотаторы для очистки сточных вод: плюсы и минусы метода, виды и способы флотации

Методы флотации

Флотаторы для очистки сточных вод – устройства, предназначенные для фильтрации тонкодисперсных включений физико-химическим способом. Главной целью использования таких установок является извлечение из коммунальных и промышленных стоков органических примесей, имеющих гидрофобные свойства.

Флотатор большого объема.

Флотация стоков – определение и принципы действия метода

Флотация – это очистка загрязненных жидкостей с помощью пузырьков воздуха, которые в процессе движения захватывают частички нерастворимых веществ. Прикрепившиеся к воздушным ячейкам твердые составляющие поднимаются на поверхность, образуя слой пены (флотошлам), который с помощью скребкового транспортера удаляется в шламосборник.

Качество фильтрации жидкостей зависит от следующих факторов:

  • способа образования пузырьков воздуха;
  • физико-химических свойств загрязнений;
  • гидродинамических условий, создаваемых в аппарате.

Флотационная очистка ливневых или коммунальных стоков осуществляется в специальных агрегатах, называемых флотаторами (см. видео).

Флотатор – это открытый пластиковый или стальной резервуар, оснащенный скребковым приспособлением для сбора пенных образований с поверхности жидкости. На корпусе установки расположены патрубки для подачи воздушной массы из сатуратора, вывода флотошлама, притока загрязненных жидкостей и отвода чистой воды.

Схема работы флотатора.

Принцип работы станции:

  1. Сточные воды, минуя флокулятор, проходят в приемную камеру.
  2. Здесь жидкость напитывается кислородом воздуха.
  3. Пузырьки газа соединяются с твердыми нерастворимыми включениями и поднимаются на поверхность.
  4. Вследствие этой процедуры на границе водораздела образуется пенистая пленка, которая с помощью специальных приспособлений непрерывно сгребается в шламосборник.
  5. Очищенная жидкость поступает в накопительную емкость для дальнейшего использования.

Для ускорения процесса и улучшения качества очистки во флокулятор добавляют активные вещества – коагулянт, щелочь, флокулянт и др. Реагенты обладают высокими адгезионными свойствами. С их помощью механические примеси прочно слипаются с пузырьками воздуха, образуя при этом флоккулы. Выбор катализатора зависит от концентрации и химического состава присутствующих в жидкости загрязнений.

Флотационные установки применяют:

  • для удаления загрязняющих субстанций перед биологической фильтрацией стоков;
  • в случае разделения воды и активного ила в отстойниках санитарных станций;
  • при физико-химической очистке стоков с применением активных веществ (реагентов).

Эффективность метода флотации – важные параметры

Основные факторы, влияющие на эффективность флотационного извлечения веществ:

  1. Гидрофобность частиц. Чем хуже смачиваемость загрязнений, тем прочнее сцепление с пузырьком воздуха.
  2. Интенсивность и сила столкновения субстанций.
  3. Наличие избыточного давления в сточной воде.
  4. Природа нерастворимых соединений.
  5. Значение pH среды.
  6. Температура процесса.
  7. Вид и концентрация реагентов.
  8. Дисперсность пузырьков газа.
  9. Размер и плотность размещения примесей.
  10. Периодичность съема флотошлама.

Плюсы и минусы использования

Флотация – это один из самых популярных способов очистки стоков. Без флотирования жидкостей не обходятся даже сложные промышленные фильтрационные сооружения.

Преимущества:

  • широкая сфера применения;
  • невысокие эксплуатационные и капитальные затраты;
  • несложное оборудование;
  • селективность удаления примесей;
  • большая скорость обработки по сравнению с процессом отстаивания;
  • вероятность получения шлама низкой влажности;
  • высокий уровень очистки (95-98%);
  • возможность повторного использования удаляемых веществ.

Флотация также сопровождается аэрацией сточных вод, снижением концентрации микроорганизмов, бактерий, ПАВ и легко окисляемых веществ.

Из недостатков – это то, что станция не может гарантировать полный цикл фильтрации. Она является промежуточным узлом в сложной схеме очистных сооружений. Сточные воды, поступающие во флотатор, требуют предварительной подготовки. Проникновение в систему грубых примесей (песок, отсев, полимеры и др.) влечет за собой поломку оборудования.

Устройство не способно обеспечить полное удаление нефтепродуктов. По этой причине после него в цепочку агрегатов монтируют ультрафиолетовую обеззараживающую установку и группу сорбционных фильтров.

Виды и способы флотации

В практике очистки бытовых и промышленных сточных вод существует несколько способов флотации.

Различаются они по методу формирования пузырьков газа:

  • напорная или вакуумная – извлечение воздуха из раствора при резком снижении давления;
  • механическая – создание пузырьков при помощи специальных устройств (мешалки и др.);
  • барботажная – подача воздушных масс в рабочую камеру установки через пористые материалы или перфорированные трубки;
  • электролизная – выделение газа из раствора путем пропускания через него электрического тока.

Выделение пузырей воздуха из специального раствора

Технология процесса заключается в формировании насыщенного раствора, состоящего из воздуха и водяных стоков. В зависимости от способа образования воздушной субстанции различают напорную и вакуумную флотацию.

Наиболее распространенный способ фильтрации – это напорная очистка стоков. Из приемного отсека флотатора загрязненные воды перекачиваются насосом в нагнетательную камеру (сатуратор).

В сатураторе жидкость пропитывается воздухом и возвращается в приемную емкость.

При резком снижении давления в основном резервуаре из раствора выделяются микропузырьки, которые прилипают к твердым частичкам примесей и поднимают их на поверхность.

Схема напорной флотации.

Эффективным средством для интенсификации процесса являются реагенты, которые увеличивают гидрофобность частиц и улучшают устойчивость воздушных пузырьков. Сочетание напорной фильтрации с обработкой жидкости реагентами повышает очистку стоков до 95%.

Вакуумная установка представляет собой непроницаемый резервуар с купольным перекрытием. Под днищем агрегата расположено техническое помещение, где находится насос для откачки воздуха, флотошлама и осадка.

Сточная жидкость поступает в сатуратор, где предварительно насыщается газом. Одновременно с этим процессом из приемной камеры откачивается воздух. Затем под действием разряжения, созданного в рабочем отсеке, жидкость засасывается в основную емкость.

Из насыщенной газом жидкости начинают выделяться пузырьки, которые в виде пенящейся массы поднимаются на границу водораздела. Скопившийся на поверхности шлам собирается крутящимися скребками и выводится в грязесборник.

Механический способ насыщения воды воздухом

Механическая флотация предусматривает наличие в структуре установки импеллера, который при вращении в водной среде, насыщенной воздухом, разрушает пузырьки газа.

Продуктивность диспергирования осуществляется путем нагнетания воздушной массы через сопла, уложенные на дно камеры с промежутком 0,25-0,35 м.

Диаметр пор – 1,2-1,5 мм; давление – 0,3-0,5 МПа; скорость потока – 150-200 м/с. Длительность операции – 15-20 минут.

Энергичное перемешивание сточных вод механическим способом создает в жидкости большое количество вихревых потоков. Регулирование частоты вращения импеллера и скорости движения воздушных масс позволяет получить пузырьки заданной величины.

Пневматические флотационные агрегаты подходят для фильтрации стоков, которые по своему химическому составу склонны к насыщению газами и формированию пены. При таком способе не следует применять реактивы, так как вихревые потоки, генерируемые импеллером, разлагают хлопья. В основном механический метод фильтрации используется для очищения промышленных стоков от нефтепродуктов.

Насыщение воды воздухом с использованием пористого материала

Такой способ отличается простотой организации процесса и сравнительно низким расходом электроэнергии. Сточные воды подаются в верхнюю часть вертикально установленного резервуара высотой 2,5-4 м.

На дне емкости располагается поддон, к которому крепятся керамические пористые насадки. Через них сжатый воздух компрессором подается в приемную камеру.

Воздушная масса, проходя сквозь отверстия, делится на микропузырьки размером 4-20 мкм. Пузырьки флотируют примеси и поднимаются с ними на поверхность.

Очищенная вода выводится из нижней части емкости, а флотошлам перетекает в кольцевой желоб, откуда по трубе удаляется в грязесборник.

Фильтрация стоков с применением пористых материалов имеет ряд преимуществ:

  • простота конструкции;
  • минимальные затраты на электроэнергию;
  • в комплекте установки отсутствует сложное дополнительное оборудование (сатуратор, импеллер, насос и т.д.).

Недостатком является вероятность засорения керамических колпачков и трудность выбора материалов с одинаковым размером пор.

Электролиз

Электрофлотационные станции состоят из электродного отсека и отстойной камеры. Стоки поступают в стабилизатор, который изолирован от электродной секции решеткой. Жидкость, протекая сквозь межэлектродный промежуток, наполняется пузырьками газа и одновременно подвергается воздействию тока.

В процессе прохождения электрического разряда происходит коагуляция загрязненных примесей. В результате этого формируются хлопья, которые вместе с твердыми нерастворимыми включениями поднимаются на границу водораздела. Всплывающий флотошлам удаляется скребками в отводящий лоток.

В сточной жидкости при прохождении через электроды протекают сложные химические реакции:

  • электролиз;
  • электрофорез;
  • поляризация частиц.

Интенсивность перечисленных циклов зависит от химической структуры жидкости, материала и типа стержней (нерастворимые, растворимые), напряжения в сети.

В результате установки водорастворимых электродов на аноде возникает эффект разжижение металла, и в стоки диффундируют катионы железа или алюминия. Соединяясь с кислотами или щелочами, они формируют гидраты или окиси, выступающие в процессе очистки активными коагулянтами.

Коагуляция твердых включений в межэлектродном промежутке может возникать не только из-за растворения анода. Уменьшение дисперсности частиц возможно и в случае электрокинетических явлений, разряда тока на электродах, генерации в растворе субстанций (хлор, кислород), нарушающих сольватные соединения на поверхности взвесей. Эти процессы могут происходить при применении нерастворимых стержней.

Реагенты во флотации

В целях улучшения качества фильтрации сточных жидкостей используют активные присадки:

  • для корректирования pH – щелочь, кислота (реактивы вводятся в жидкость для создания оптимальных условий взаимодействия примесей с коагулянтом и флокулянтами);
  • коагулянты – вещества, способствующие образованию пены (соли железа, алюминия);
  • флокулянты – полиакриламидные соединения, очищающие стоки от примесей посредством формирования хлопьев из коллоидных и мелкодисперсных частиц.

Отрицательным фактором реагентного метода обработки жидкостей является обязательное наличие сравнительно большой площадки под установку оборудования, а также присутствие дополнительного обслуживающего персонала.

Источник: https://VodaSovet.ru/filtry/flotatory-dlya-ochistki-stochnyh-vod

Способ очистки сточных вод флотацией — что это такое и какие виды бывают?

Методы флотации

При флотации сточные воды насыщаются тем или иным способом воздухом, пузырьки которого присоединяют частицы грязи, образуя флотокомплексы. Сформировавшиеся агрегаты поднимаются на поверхность, образуя пенный концентрат флотационного шлама.

Чем быстрее получатся адсорбированные комплексы из примесей, тем скорее они всплывут на поверхность в виде пены, легче и эффективнее произойдет очистка.

Флотация успешно применяется для удаления веществ, «боящихся» воды, с явно выраженными гидрофобными свойствами:

  • масел и похожих на них соединений;
  • ПАВов;
  • нефтяных фракций;
  • полимеров;
  • смолоподобных образований;
  • волокнистых структур;
  • иловых комплексов.

Все примеси, отделяемые флотационным способом, представляют собой дисперсные частицы, которые не оседают при отстаивании.

Важно! Флотационная очистка не требует больших финансовых затрат как на старте, так и при последующей эксплуатации установок.

Она проводится непрерывно, имеет большой диапазон возможного применения. Процесс идет с высокой скоростью, приводит к получению шлама с пониженной влажностью, который впоследствии можно рекуперировать.

Сложность проведения очистки таким способом обусловлена необходимостью строго контролировать количество и размеры воздушных пузырьков, в некоторых случаях увеличивать гидрофобность частиц с помощью дополнительно вводимых в среду реагентов.

Виды

действующая сила при флотационной очистке – это микроскопические полости воздуха, которые получают непосредственным выделением из воды или дроблением газовой составляющей по всей толще жидкости.

Способ получения насыщенных воздухом стоков, дробления пузырьков определяет классификацию флотационных методов.

С выделением воздуха из раствора

Технология очистки посредством выделения пузырьков из загрязненной водной среды подразумевает использование напора или вакуума.

Напорная

При напорной очистке флотацией в раствор, перекачанный в сатуратор, нагнетают воздушный поток. После чего масса поступает во флотационную камеру, давление в которой равно атмосферному.

Справка. Резкий перепад давления создает гидравлическую нагрузку на сточные воды, вследствие которой в толще водного слоя происходит «вскипание» с выделением большого количества пузырьков.

Образовавшиеся воздушные капсулы фиксируют на своей поверхности частицы примесей; агрегированные комплексы поднимаются в верхний слой, образуя флотационную пену.

Количество воздушных микроскопических полостей можно регулировать интенсивностью напора, что позволяет применять метод для большого количества загрязнений при концентрации, достигающей 5 г/л.

Подробнее о напорном способе флотационной очистки сточных вод смотрите в видео:

Эрлифтная

Для удаления отходов из сточных вод, поставляемых в химической промышленности, часто применяют эрлифтную модификацию метода. Очистка происходит благодаря перепадам высот, на которых расположены резервуары, что значительно сокращает энергозатраты на проведение флотации.

Емкость со сточной водой располагается на высоте, достигающей 30 м. Грязный поток поступает в аэратор, расположенный значительно ниже. В него нагнетают воздух, а затем поднимают массу по эрлифтным трубам во флотационную камеру.

Подъем воздушного потока стимулирует образование сначала воздушных пузырьков, а затем агрегированных комплексов. Вся грязь всплывает в верхнем слое, снизу остается относительно очищенная вода, которую подвергают дальнейшей обработке для приведения в нормальное состояние.

Вакуумная

При таком способе очистки водный раствор аэрируют для насыщения воздухом, затем в специальном отсеке удаляют нерастворившуюся воздушную часть. В камере флотации полученный раствор попадает в зону пониженного давления, значения которого меньше, чем атмосферные показатели.

Это приводит к обильному появлению пузырьков в окружении спокойной окружающей среды. Прилипание примесей к поверхности происходит прочно, сохраняется надежно до полного всплывания агрегата на поверхность.

Каждый из представленных методов позволяет успешно очищать сточные производственные воды с не очень крупными дисперсными частицами примесей.

С насыщением раствора воздухом

При некоторых видах загрязнений сточных масс воды раствор дополнительно насыщают воздухом по одному из нескольких возможных алгоритмов.

Импеллерная

Насыщение посредством небольших специальных турбин – импеллеров позволяет получать пузырьки маленьких размеров, которые могут адсорбировать молекулы жиров и продуктов переработки нефти.

Вращение лопастей, сориентированных вверх, создает вихревое движение в водной массе, приводит к образованию большого количества мелких пузырьков одинаково маленькой величины.

Вращение импеллера производится со строго заданной скоростью, обеспечивающей образование большого количества мелких пузырьков.

Важно! Превышение скорости вращения лопастей может мешать образованию агрегатов с загрязняющими частицами, поэтому недопустимо.

Метод позволяет убрать из стоков нерастворимые частицы при концентрации их в растворе, достигающей 3 г/л, а также компоненты нефтяных фракций, молекулы жиров.

Безнапорная и пневматическая

Без напора раствор можно насытить воздухом посредством вращения рабочего колеса, соединенного с насосом. Безнапорным способом формируются относительно большие пузырьки воздуха, которые фиксируют на себе:

  • волокна;
  • частицы шерсти;
  • жировые капсулы.

Получившиеся агрегаты в целостном состоянии поднимаются вверх, очищая стоки.

При использовании пневматического нагнетания воздуха трубы с форсунками кладут внизу флотационных емкостей. Пневматические установки с форсунками на дне применяют в случае, если в среде имеются агрессивные вещества, контакт которых с вращающимися рабочими деталями допускать нельзя.

Барботажная

В качестве источников для насыщения сточных вод воздушными пузырьками иногда используются пористые структуры с одинаково маленькими ячейками, через которые с заданной скоростью пропускают воздушный поток.

Диаметр пор не превышает 20 мкм, что создает возможность подачи микроскопических порций воздуха.

Достоинством метода является интенсивное насыщение стоков, неудобство заключается в том, что мелкие ячейки часто забиваются грязевыми примесями. Если объем сточной воды не очень велик барботаж проводится в камере с пористыми колпачками. Агрегированная грязь образует пену в верхнем слое, которая стекает за пределы резервуара по специальному каналу.

Электролитическая

Большую эффективность демонстрирует электролиз сточных вод, при котором на катоде выделяется водород, а на анодном электроде газообразный кислород. Интенсивность электролиза можно регулировать составом и формой электродов.

Выделяющиеся газы, особенно при растворяющихся анодах из алюминиевых или железных сплавов, дополнительно увеличивают скорость агрегации примесей, способствуют обеззараживанию воды, упрощают ее последующую очистку.

Химической и биологической природы

Применение механических способов образования агрегатов и всплывание их на поверхность не всегда приводит к полному выделению дисперсных частиц. В качестве дополнительного источника газовых пузырьков используются химические реагенты окислительной или карбонатной природы.

Хлорсодержащие окислители проводят обеззараживание, выделяют в пространство молекулы

  • активного хлора,
  • кислорода.

Карбонатные добавки инициируют образование углекислого газа. Образующиеся газовые пузырьки адсорбируют примеси и выносят их в поверхностный пенный слой.

При флотационной очистке сточных вод с большим содержанием органических отходов, чаще всего бытового происхождения, образуется рыхлая пена.

Для ее уплотнения используют биологическую технологию, которая заключается в том, что смесь нагревают и оставляют на несколько дней.

Благодаря присутствию микроорганизмов биомасса в таких условиях активно бродит, выделяя газы, которые

  • проникают в пену,
  • уплотняют ее,
  • дополнительно убирают примеси из раствора.

Направления применения

Флотация позволяет убрать из растворов разнообразные примеси, находящиеся в дисперсном состоянии.

Они образуются как побочный продукт при следующих производственных процессах:

  • изготовления искусственных волокон;
  • переработки нефти;
  • обработки кожи;
  • получения бумаги из целлюлозного сырья;
  • реализации химических технологий;
  • переработки продуктового сырья.

Флотацией очищают сточные воды, образующиеся на машиностроительных заводах, пищевых предприятиях, а также отделяют ил после биохимической очистки грязных водных растворов различного происхождения.

Заключение

Флотационный способ очистки позволяет убрать частицы грязи, не склонные к оседанию. Для повышения эффективности в сточные воды могут добавлять реагенты, увеличивающие или уменьшающие интенсивность приклеивания частиц к воздушным пузырькам. Иногда применяют соединения, стимулирующие образование пены, что ускоряет ее последующее отделение.

Флотация проводится при минимальном количестве дополнительных устройств, которые включают только агрегаты для выделения или подачи воздуха и средства удаления пенного слоя. Метод дает хорошие результаты при минимальных затратах.

Источник: https://o-vode.net/ochistka/stochnye/metody/fiziko-himicheskie/flotatsiya

Принципы флотационной очистки

Методы флотации

Флотация – способ очистки.

Стоки, проходящие очистку, проходят через отстойник, в котором крупные фрагменты опускаются на дно, потому что весят больше воды. В воде остаются нетонущие крупные частицы, флотация – способ очистки, помогает выделить сложные загрязнения данного типа. Способ является одной ступенью на этапе очистительного процесса нечистот.

В чем суть флотационного метода? Стоки проходят флотацию от примесей, которые легче водного состава. С английского слово флотация означает «плаванье на поверхности», похоже на русское слово флот. Цель метода является поднятие на поверхность частиц, чья плотность близка к воде, и они не тонут.

Общие сведения

Во время флотации стоки наполняются кислородом, к воздушным пузырькам притягиваются элементы мусора, формируя флотокомплексы. Образованные фрагменты выталкиваются на поверхность, где образуется пенка в виде концентрата из шлама.

Чтобы процесс очистки происходил быстрее, надо содействовать формированию комплексов из грязи и воздуха, чтобы они всплывали на поверхность.

С помощью данного метода можно удалять вещества, которые имеют гидрофобию.

К ним относятся:

1.различные маслянистые вещества.

2.ПАВы.

3.продукты нефтепереработки.

4.полимерные материалы.

5.смолы.

6.вещества, содержащие волокна.

7.ил.

Этот способ способен отделять частицы, дисперсного характера, которые не опускаются на дно очистного сооружения во время отстаивания.

Внимание! Метод флотации экономичен на всем протяжении работы.

Процесс очистки непрерывен, имеет широкий спектр применения.

Очистка имеет высокую скорость, в итоге образуется шлам с низким показателем влажности. Далее шлам рекуперируют.

Флотация на основе физических законов

Флотация происходит благодаря соблюдению физических и химических законов. В основе лежит свойство веществ смачиваться. Особенность частиц в этом процессе влияет на их поведение, когда они находятся в пограничном состоянии между жидкостью и газом.

Выделяют такие виды частиц:

1.гидрофильный тип хорошо смачивается.

2.гидрофобный тип не смачивается

Если вещество гидрофобное, оно поддается флотации и выделяется данным методом.

Эффективность метода.

Определенные условия и факторы способствуют повышению эффективности метода.

Самыми важными считаются такие факторы, как:

1.уровень гидрофобности веществ. При высоком показателе этого свойства, вещества быстро присоединятся к воздушным пузырькам, формируя крупные комплексы шлама. Некоторые частицы включают вещества из двух составов, гидрофобного и гидрофильного типа. В стоковые воды добавляют реагенты, повышающие гидрофобность и ускоряющие процесс флотации.

2.уровень прочности и размер пенных пузырьков. Во время флотации пузырьки должны достигать размера, при котором они легко поднимутся на поверхность.

Внимание! Пузыри с очень большим размером всплывают быстрее, не успевая присоединить загрязняющие вещества в достаточном количестве. Пузыри должны отличаться прочностью, чтобы реже разрушаться в составе флотокомплекса.

3.процесс пенообразования должен быть равномерным и непрерывным. Эффективность определяется равномерным распределением пузырьков в воде, их частота.

Эти факторы повышают, добавив в нечистоты специальные реагенты.

Принцип работы метода поэтапно

Очистку с помощью флотации раскладывают на этапы.

1.в жидкость для очистки подается воздух диспергированного типа.

2.частицы с гидрофобией движутся навстречу пузырькам.

3.Частицы присоединяются к пузырькам, уменьшая прослойку воды. Образуется комплекс шлама, похожий на пену.

4.Он всплывает на поверхность вод, потому что весит легче той структуры, где располагается.

Пену с помощью спецоборудования удаляют по мере накопления.

Плюсы и минусы метода очистки

Метод флотации считается популярным. Способ используют для стоков производства, в городских системах очистки.

Флотация имеет свои положительные характеристики:

1.низкая цена метода.

2.не требуется сложного специального оборудования.

3.некоторые частицы подвержены флотации быстрее, чем они бы осели на дно.

4.методом можно извлекать из воды даже нефтепродукты.

5.шлам, который образуется почти не содержит воды, поэтому ее потеря невелика.

Метод имеет не только плюсы, но минусы.

К недостаткам относят:

1.флотацией можно удалить не все частицы грязи, а только которые относятся к гидрофобным.

2.дополнительные расходы на реагенты, которые приходится применять в некоторых ситуациях.

3.любой тип грязи имеет свои особенности удаления, нет существует единого метода для извлечения взвесей разного характера.

Добавки, которые улучшают процесс флотации

Процесс очистки зависит от степени гидрофобности веществ, качества образования пены.

Чтобы повысить эти условия, применяют реагенты, которые делятся на два вида:

1.собирательные

2.пенообразующие.

Собирающие добавки

Часто приходится работать с веществами, которые имеют двойной состав: гидрофобного и гидрофильного типа. Они имеют малую степень смачиваемости, чтобы соединиться с пузырьками, процесс в данном случае малоэффективен. Следует добавить в стоки собиратели, которые также имеют в составе две группы частиц: неполярные или гидрофобные, и полярные или гидрофильные.

Загрязнители и собиратели полярного гидрофильного характера соединяются друг с другом, при этом концы гидрофобного типа высвобождаются.

К таким собирателям относят вещества поверхностно – активные:

1.соли аммония.

2.масла.

3.меркаптан.

4.нефтепродукты.

Пенообразующие добавки

Качество образованной пены влияет на процесс очистки. Определенные добавки улучшают ее свойства, не дают пузырькам разрушаться, повышают их прочность. Это позволяет удалять большое количество загрязняющих масс из вод.

К стабилизирующим пену веществам относят:

1.крезол.

2.сосновое масло.

3.фенол.

Разновидности флотации

Процесс очистки заключается в образовании в воде воздушных диспергированных пузырьков. Чтобы метод работал, следует добиться формирования пузырей необходимого размера. Каким образом этого можно добиться.

1.Выделить из раствора пузырьки воздуха.

Применяя раствор для выделения пузырьков, применяют флотацию вакуумного либо напорного типа.

При напорной флотации нагнетают воздух, далее резко понижают давление в сети, этим создают выделение пузырьков в воду.

При вакуумной флотации вода проходит сквозь аэрационную камеру, там она впитывает воздух. Далее устремляется в дизаэратор, чтобы удалить нерастворенные частицы воздуха. Третий этап – это проход во флотационную камеру, здесь снижают давление воды, чем образуют множество пузырьков.

Данный метод применяют для удаления примеси мелкодисперсного характера.

2.Пропустить сквозь пористый материал воздух.

Способ для получения пузырьков считается самым простым по законам физики. Перед тем, как пустить воздух в стоки, он проходит через пластины, имеющие щели. Размер пузырьков зависит от диаметра пор.

3.С помощью электролизной флотации.

Для образования пузырьков в воду кладут два электрода, пропускающих ток. В процессе электролиза вода распадается на кислород с водородом. Электроды изготавливают из алюминия либо железа. Металлы способны выделять коагулянты, связывающие взвеси, образуя из них частицы в форме хлопьев. Пузырьки и хлопья соединяются друг с другом и устремляются на поверхность, формируя пену.

3.С помощью механического диспергирования.

Чтобы образовать пузырьки воздуха, подходят механические методы, которые имеют разные пути образования:

1.применение импеллерной установки. С помощью установки с турбиной воды перемешивают, образуя пузырьки малого диаметра. Данный метод подходит, чтобы удалять жировых вещества, нефтепродукты. На величину пузырьков влияет скорость вращения турбины. Если скорость большая, то пузырьки маленькие.

2.применение безнапорной флотации. С помощью колеса, соединенного с насосом центробежного типа, образуются пузырьки, которые справляются с удалением жировых частиц, с волокнами.

3.применение пневматической флотации происходит с помощью трубных форсунок, находящихся на дне камеры. Метод используют при очистке агрессивных веществ, если могут повредиться колесо с импеллером.

В основе трех методов образования пузырьков лежит вихревой процесс, сопровождающийся перемешиванием.

Принцип явления флотации и его использование

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. Также существует небольшой нюанс в данном процессе.

На устойчивость связи пузырька с гидрофобной частицей влияют такие факторы как: размер пузырька и частицы, их физико-химические свойства, а также водной среды, в которой они находятся.

Теперь же мы можем рассмотреть конструкцию флотационной установки. Во-первых, струя воздуха и струя воды располагаются друг от друга на очень небольшом расстоянии.

Во-вторых, они направлены в одну сторону, что и позволяет частицам воздуха слипаться с частицами воды.

Более того, во флотационную камеру подаются частицы определённого размера, которые установлены неоднократными опытами, что позволяет сделать работу установки оптимальной.

Иначе, если пузырёк будет иметь слишком большой объём, то изменится скорость потока и, соответственно, частицы не будут успевать прилепляться друг к другу. Ещё одной причиной, по которой частицы должны иметь определённый размер это то, что при перемешивании воды происходит разрыв соединений между гидрофобными частицами и пузырьками воздуха.

В чём различие между импеллерной и напорной флотацией, которые используют пористые материалы для очистки постоянно поступающих в систему сточных вод?

При применении напорной флотации воды насыщается воздухом, который подаётся под большим давлением.

Если при применении данного метода в воду не добавляются реагенты, то этот метод очистки сточных вод называется физическим.

Большим плюсом напорной флотации является то, что при её использовании есть возможность регулировать размер и объём пузырьков, а также количество воздуха, которое растворяется в период работы.

Существует ещё один метод флотации – это метод импеллерной флотации, который широко используется в нефтеперерабатывающей промышленности.

Данный метод отличается от всех остальных тем, что обладает низкой эффективностью, так как при его использовании во флотаторе происходит большая турбулентность потоков, в результате которой разрушаются хлопьевидной формы.

Чтобы получить лучший результат при использовании импеллерной флотации, во флотатор добавляются поверхностно-активные вещества.

Для получения пузырьков небольшого размера производители используют пористые материалы, которые понижают скорость истечения воздушной струи, в результате чего и образуются небольшие пузырьки.

Также эффективность флотации повышается благодаря использованию коагулянтов, помогающие удалять те или иные загрязнения в виде весьма стойких эмульсионных соединений.

Обезвоживание в отстойниках-сгустителях, сушилка и гидроциклоны являются следующими этапами очищения сточных вод от различных взвесей и органических соединений. Но это уже совсем другой разговор и об этом в следующий раз.

В заключение хочется сказать, что благодаря методу флотации наши озёра и пруды сохраняют свою первозданную прозрачность и красоту, что, конечно же, очень приятно обычным людям. И не будь этого метода, возможно, многие прекрасные пруды и реки превратились бы в болота, заполненные отходами с различных предприятий.

Применяемое оборудование компании Argel:
— Flotomax S — напорный флотатор из стеклопластика;
— Флотатор ФДП — флотационная установка.

Источник: https://www.vo-da.ru/articles/flotatsionnaya-ochistka-stochnyih-vod

Современные способы флотации

Методы флотации

Сейчас самым распространенным методом обогащения руд является пенная флотация. Она относительно дешева и очень эффективна. Этим способом обогащают более двадцати разных типов руд, перерабатывая около миллиарда тонн в год. Впервые это метод был разработан в 1877-м году для получения графитового концентрата.

Пенная флотация осуществляется в пульпе — трехфазной смеси, состоящей из твердых частиц, газа и жидкости. Для начала горную породу с полезным содержанием измельчают, делая твердую фазу смеси; чем тяжелее порода, тем сильнее измельчение.

Жидкая фаза состоит из воды, специально добавленных флотирующих реагентов и различных растворенных в воде примесей. Газовая фаза — это пузырьки воздуха или газа, принудительно подаваемые в смесь и образующиеся в результате химических реакций.

Метод пенной флотации основан на способности пузырьков газа плотно прилипать к гидрофобным (отталкивающим воду) частичкам горной породы. При этом плотность частички с прилипшими пузырьками оказывается меньше, чем плотность жидкой среды и частичка всплывает (флотирует) вверх. Таким образом образуется верхний слой частичек породы, который в дальнейшем собирается или удаляется.

Стекло жидкое натриевоеПолиэтиленгликоль 8000Кукурузный крахмал


Существует несколько видов пенной флотации

  • Вакуумная флотация. Жидкость насыщают газом настолько, чтобы при понижении давления из нее начинали выделяться пузырьки. Эти пузырьки слипаются с несмачиваемыми частичками и поднимают их на поверхность.
  • Гравитационная флотация. Процесс, использующий непосредственно флотацию и действие гравитационных или центробежных сил. Метод позволяет работать с очень мелкими пылеобразными частицами, которые в обычных условиях только мешают и не поддаются разделению.
  • Ионная флотация. Применяется для очистки промышленных стоков и выделения полезных веществ из сильно разбавленных растворов. Для этого используют химические флотореагенты. Они вступают в реакцию с веществами раствора или мелкодисперсионными примесями и поднимают минеральные или коллоидные частички с помощью пузырьков газа в пену или пленку.
  • Электрофлотация. Пузырьки газа получают в результате разложения воды на кислород и водород под действием электротока.
  • Процесс с выделением углекислого газа. В качестве газовой среды применяется углекислый газ, получающийся в результате химического взаимодействия.

Различают флотацию прямую и обратную. В прямом процессе с поверхности пульпы удаляют полезные вещества, а отходы собираются на дне. При обратном процессе отходы всплывают и удаляется, а полезные минералы собираются со дна флотационной машины.

Флотирующие реактивы

Флотирующие реагенты добавляются в смесь для селективного разделения тонко измельченной горной породы. С помощью различных химических веществ, добавляемых в пульпу, регулируют процессы взаимодействия пузырьков и частиц породы: какие частицы станут гидрофобными в данной жидкости, а какие — гидрофильными (хорошо смачиваемыми).

Добавляя различные реагенты, увеличивают или понижают поверхностное натяжение на границе раздела жидкость-газ, стабилизируют пену и размер пузырьков, усиливают или ослабляют адсорбцию.

В результате удается добиться разделения сложных многокомпонентных руд с близкими показателями плотности отдельных минералов, и получать из одной руды сразу несколько концентратов.

Флотирующие вещества добавляются в очень небольших количествах, от нескольких граммов до нескольких килограммов на одну тонну руды. Вода обычно очищается и вовлекается во вторичный оборот.

В качестве флотирующих реагентов используются вещества различного происхождения и назначения:

  • ПАВ, пенообразователи и пеногасители;
  • уменьшающие или увеличивающие способность частичек смачиваться жидкостью вещества;
  • углеводороды;
  • вещества, содержащие аминогруппы, гидроксильные и карбоксильные группы;
  • сульфгидрильные, оксигидрильные реактивы и многие другие.

Для выделения нужных компонентов из породы используются полиэтиленгликоли, производные изопропиловых, пентиловых и этиловых соединений, крахмал, алифатические первичные и вторичные амины, жидкое стекло, карбоновые кислоты, аммониевые соли, производные нефти, жиры и сложные эфиры, высшие жирные кислоты и мыла, одноатомные алифатические и терпеновые спирты, кислоты, щелочи, соли.

Источник: https://pcgroup.ru/blog/sovremennye-sposoby-flotatsii/

Books-med
Добавить комментарий