Flotacja - usuwanie drobnoziarnistych zanieczyszczeń niezdolnych do zwilżenia ze ścieków za pomocą specjalnie utworzonych pęcherzyków gazu. Brudna pianka utworzona w tym przypadku znajduje się na powierzchni i jest eliminowana. Do pracy stosuje się różnego rodzaju urządzenia - flotatory. Wydajność procesu zależy w dużej mierze od ich właściwości technicznych, wydajności i automatyzacji.
Projekt i przeznaczenie flotatorów
Oczyszczanie cieczy odbywa się za pomocą blokowych urządzeń flotacyjnych. Główne elementy urządzeń to:
- pojemnik z pompą, która miesza tlen z cieczą i odczynnikami;
- zbiornik flotacyjny z zaworem eliminującym nadmiar powietrza;
- odgazowywacz do usuwania resztkowego tlenu.
Urządzenia flotacyjne nie są używane jako niezależne narzędzia czyszczące. Są one stosowane łącznie w oczyszczalniach przedsiębiorstw przemysłowych i myjniach samochodowych, ponieważ wymagają przygotowania - mechanicznej obróbki ścieków.
Tabela akcji
Zasada działania jednostki flotacyjnej jest dość prosta:
- Ścieki wpadają do zbiornika roboczego, gdzie są wzbogacane drobnym powietrzem.
- Mieszanina wchodzi do komory flotacyjnej, gdzie resztki hydrofobowe oddziałują z pęcherzykami gazu.
- Stopniowo następuje zmniejszenie i pęknięcie warstwy oddzielającej hydrofobowe cząstki i pęcherzyki powietrza. Jest to spowodowane zmianą napięcia powierzchniowego wody.
W rezultacie brudna piana pojawia się na powierzchni cieczy. Usuwanie odbywa się za pomocą specjalnych urządzeń grabiących.
Flotacja w urządzeniach jest procesem wymuszonym, gdy gęstość cząstek śmieci sztucznie spada.
Techniki flotacji
Klasyfikacja flotatorów odbywa się zgodnie z metodą tworzenia się pęcherzyków gazu. Częściej stosowane metody flotacji:
- mechaniczny;
- głowica ciśnieniowa;
- odkurzać;
- biologiczny;
- elektrochemiczny.
Flotacja ciśnieniowa jest łatwym sposobem oczyszczania ścieków, gdy odczynniki są dodawane do cieczy, a tlen jest pompowany pod wysokim ciśnieniem. Pęcherzyki tworzą się na całej objętości ścieków. Ta metoda jest często stosowana do oczyszczania cieczy z osadu czynnego. Technologia obejmuje komorę nasycenia.
W elektroflotatorach ten węzeł nie jest. Ta technika nie wymaga elektroflotacji i odczynników. Polega na usuwaniu zawiesin z cieczy za pomocą prądu elektrycznego. Proces elektrolizy przeprowadza się w elektroflotatorze: wodór jest uwalniany na katodzie, a tlen jest wytwarzany na anodzie.
Zasada działania urządzenia próżniowego polega na obniżeniu ciśnienia poniżej ciśnienia atmosferycznego w zbiorniku flotacyjnym. W takim przypadku uwalniane jest powietrze rozpuszczone w wodzie.
Flotacja biologiczna polega na ogrzewaniu osadu po wstępnej obróbce parą i osadzaniu go przez kilka dni. Powstałe bakterie emitują bąbelki gazu. Dzięki nim cząsteczki osadu są flotowane do warstwy pianki, gdzie są zagęszczane i odwadniane. W ciągu pięciu dni wskaźnik wilgotności można obniżyć do 80 procent, co pozwala uprościć kolejne przetwarzanie.
Cechy mechanicznej flotacji
Istnieje kilka metod flotacji mechanicznego oczyszczania ścieków:
- Płyn jest mieszany za pomocą specjalnego wirnika z łopatkami.Ta technika oczyszczania jest przeprowadzana bez ciśnienia i dobrze nadaje się do usuwania grubych i włóknistych zanieczyszczeń z wody - włosów, nici, wełny.
- Ścieki odprowadzane są do wirówki (wirnika). Tam się mieszają, uzyskując jednorodną strukturę. Podczas ruchu zanieczyszczona woda jest wzbogacana w tlen, tworzą się małe pęcherzyki. Są w stanie przyciągnąć nawet resztki produktów naftowych.
- Dreny są wzbogacane powietrzem za pomocą specjalnych rur znajdujących się na dnie komory odbiorczej. Metoda nazywa się pneumatyczna. Stosuje się go, gdy konieczne jest oczyszczenie ścieków agresywnych przy przetwarzaniu ich w wirniku lub instalacji bezciśnieniowej.
Podczas oczyszczania ciśnieniowego poziom oczyszczenia zależy od prędkości obrotowej wirników - im wyższy, tym lepiej. Ale musisz obliczyć dokładne przyspieszenie. Na pewnym etapie rośnie turbulencja strumieniowa, płatki gruzu mogą się zapadać, co zmniejsza efektywność procesu.
Oczyszczanie płynów ściekowych w mechanicznych urządzeniach flotacyjnych stosuje się, gdy w cieczy obecne są lekkie zanieczyszczenia hydrofobowe - tłuszcze, pozostałości oleju, oleje.
Jeśli w ściekach znajdują się zanieczyszczenia wymagające agregacji, preferowana jest inna metoda. Z powodu znacznych turbulencji dochodzi do niszczenia cząsteczek zanieczyszczeń, a jakość oczyszczania gwałtownie spada.
Kompromisem między metodami mechanicznymi a ciśnieniowymi jest nasycenie wody tlenem za pomocą porowatego materiału. Kierunek przepływu powietrza odbywa się tutaj poprzez specjalne płyty ze szczelinami. Im cieńsze są szczeliny w płycie, tym mniejsze są pęcherzyki powietrza i lepsze czyszczenie.
Zalety i wady
Zastosowanie urządzeń flotacyjnych ma zarówno zalety, jak i niedoskonałości. Zalety to:
- łatwość konserwacji maszyn;
- budżetowanie większości metod;
- wysoka jakość i szybkość oczyszczania ścieków.
Za pomocą tej techniki można usunąć większość drobnych zanieczyszczeń, ale nie wszystkie. Wady obejmują także potrzebę dodatkowego zastosowania odczynników w celu zwiększenia stopnia hydrofobowości cząstek błota. W przypadku zastosowania flotatora elektrycznego konieczne jest dokładne dostrojenie urządzenia, aby uzyskać bąbelki o wymaganej średnicy.
Używane odczynniki
Aby zwiększyć skuteczność czyszczenia, stosuje się kolektory chemiczne:
- koagulanty - odczynniki, które sprzyjają tworzeniu się płatków i są solami żelaza i glinu;
- flokulanty (związki poliakryloamidowe) - substancje, które tworzą większe i bardziej stabilne płatki (kłaczki);
- odczynniki kwasowe i alkaliczne, które pozwalają dostosować pH. Są one dodawane do wody, aby zapewnić normalne warunki pracy dwóch poprzednich rodzajów odczynników.
Aby ustabilizować pienienie, stosuje się również olej sosnowy, fenole, krezol. Pozwalają chronić pęcherzyki powietrza przed zniszczeniem, dzięki czemu są odporne. Pomaga to usunąć więcej zanieczyszczeń ze ścieków.
Zastosowanie chemikaliów, które mogą usprawnić proces, wymaga dokładnego doboru dawki, co można osiągnąć jedynie eksperymentalnie.
Co decyduje o jakości oczyszczania
Na skuteczność tej techniki wpływają następujące czynniki:
- odporność pęcherzyków powietrza na zniszczenie;
- jednolite tworzenie piany;
- stopień hydrofobowości cząstek - im większy ten wskaźnik, tym aktywniej oddziałują one z pęcherzykami powietrza.
Ważna jest również wielkość bąbelków. Duże pojawiają się szybko i nie mają czasu na wychwytywanie cząsteczek zanieczyszczeń, podczas gdy małe są mniej trwałe.
Zastosowanie technik flotacji jest niezbędne do oczyszczania ścieków z tłuszczów, wtrąceń błonnika, produktów naftowych i innych zanieczyszczeń, które nie są podatne na sedymentację. Ta metoda służy do czyszczenia kanalizacji i wzbogacania minerałów.
