Слайд 2Флотация
Процесс молекулярного прилипания частиц извлекаемого материала к поверхности раздела
двух фаз, обычно газа (как правило, воздуха) и жидкости, обусловленный
избытком свободной энергии поверхностных пограничных слоев, а также поверхностными явлениями смачивания.
Процесс флотации заключается в образовании флотокомплексов «частицы извлекаемого вещества – пузырек газа», всплывании этих комплексов на поверхность жидкости и их удаления с поверхности жидкости. Прилипание частицы, находящейся в жидкости, к пузырьку газа возможно, если наблюдается ее несмачивание или плохое смачивание жидкостью.
Кроме того, большое значение имеют размер, количество и равномерность распределения пузырьков газа в очищаемой жидкости. Оптимальными размерами принято считать диаметр пузырьков – 15…30 мкм, а максимальными – 100…200 мкм.
Слайд 3Классификация методов флотации по способам насыщения жидкости пузырьками воздуха
Флотация с
выделением воздуха из раствора;
Флотация с механическим диспергированием воздуха;
Флотация с подачей
воздуха через пористые материалы;
Электрофлотация.
Слайд 46.5.1. Флотация с выделением воздуха из раствора
Слайд 5Сущность метода
Заключается в создании перенасыщенного раствора воздуха в сточной воде
при избыточном давлении. При снижении давления избыточный растворенный газ выделяется
в виде мелких пузырьков, которые образуя с нерастворенными частицами загрязняющих веществ флотокомплексы флотируют их.
Необходимое для осуществления флотации количество воздуха, обеспечивающее требуемую эффективность очистки, обычно составляет 1…5 % от объема очищаемой воды.
Слайд 6Основные способы
Вакуумная флотация;
Напорная флотация;
Эрлифтная флотация;
Башенная флотация.
Слайд 8Схема установки вакуумной флотации
II
I
4
III
5
IV
V
3
1
2
6
Слайд 9Сущность способа
Сточная вода, поступающая на очистку, предварительно насыщается воздухом в
аэрационной камере. Затем поступает в деаэратор для удаления не растворившегося
воздуха. Далее под действие разряжения сточная вода поступает во флотационную камеру (флотатор), в которой растворившийся при атмосферном давлении воздух выделяется в виде микропузырьков и выносит частицы загрязняющих веществ в пенный слой. Образующаяся во флотаторе пена (флотоконцентрат) удаляется скребковым механизмом в пеносборник (шламосборник). Отвод очищенной воды осуществляется за счет разности отметок уровней во флотационной камере и приемном резервуаре или насосами.
Слайд 10Основные преимущества способа
Образование пузырьков газа, их слипание с частицами загрязняющих
веществ и всплытие образовавшихся флотокомплексов происходит в спокойной среде, следовательно,
вероятность разрушения указанных комплексов сводится к минимуму;
Минимальные затраты на насыщение воды воздухом, образование и измельчение воздушных пузырьков.
Слайд 11Основные недостатки способа
Необходимость сооружения герметически закрытых резервуаров;
Сложность эксплуатации вакуумных установок;
Ограниченный
диапазон применения.
Слайд 12Основные расчетные характеристики
Продолжительность насыщения сточной воды воздухом в аэрационной камере
- 1…2 мин;
Давление во флотационной камере (флотаторе) - 0,02…0,03 МПа;
Продолжительность
пребывания сточной воды во флотаторе – 20 минут;
Гидравлическая нагрузка на флотатор при нагрузке на 1 площади зеркала около 200 м3/(м2⋅сут);
концентрация загрязняющих веществ в очищаемой сточной воде – не более 250 мг/л.
Слайд 14Сущность способа
Процесс насыщения сточной воды воздухом осуществляется в специальном сооружении
– напорном баке (сатураторе). В это сооружение под давлением подается
насыщаемая вода и сжатый воздух. Затем газонасыщенная вода поступает во флотатор, где давление равно атмосферному. В результате снижения давления от давления насыщения до атмосферного избыточный растворенный воздух выделяется из раствора в виде микропузырьков и, осуществляется процесс флотации.
Слайд 15Классификация схем напорной флотации
Прямоточная флотация: с насыщением воздухом всего потока
очищаемой воды или его части;
Флотация с рециркуляцией насыщенной воздухом воды.
Слайд 16Основные схемы напорной флотации
I
II
III
IV
V
1
2
3
а
б
Слайд 17Основные схемы напорной флотации (продолжение)
в
Слайд 18Основные типы флотаторов
По форме в плане:
Прямоугольные (при расходах сточных вод
до 100 м3/ч);
Радиальные (при расходах сточных вод более 100 м3/ч).
По
направлению движения воды:
С горизонтальным движением воды (при расходах сточных вод до 100 м3/ч);
С вертикальным движением воды (при расходах сточных вод до 200 м3/ч);
С радиальным движением воды (при расходах сточных вод до 1000 м3/ч).
Слайд 19Основные расчетные характеристики
Давление насыщения воды воздухом – 0,3…0,7 МПа;
Продолжительность насыщения
воды воздухом – 1…3 мин.;
Расход воздуха – 3…5 % от
расхода очищаемой воды;
Гидравлическая нагрузка на площадь поверхности флотатора – 3…6 м3/(м2•ч);
Продолжительность флотации – 20…30 мин.
Слайд 21Схема установки эрлифтной флотации
Слайд 23Схема установки башенной флотации
Слайд 246.5.2. Флотация с механическим диспергированием воздуха
Слайд 26Сущность способа
Сточная вода из приемного кармана поступает к импеллеру, в
который подается воздух. Над импеллером расположен статор, выполненный в виде
диска с отверстиями для внутренней циркуляции воды. Перемешанная с воздухом вода выбрасывается через статор, который для более тонкого диспергирования воздуха обычно окружают решетками. Формирование пузырьков и флотокомплексов происходит над решеткой.
Как правило, флотатор состоит из нескольких последовательно работающих камер с импеллерами.
Слайд 29Сущность способа
Диспергирование воздуха происходит за счет вихревых потоков, создаваемых рабочим
колесом центробежного насоса. Технологическая схема таких установок аналогична установкам напорной
флотации, только в ней отсутствует сатуратор.
Слайд 32Сущность способа
Измельчение пузырьков воздуха осуществляется путем впуска воздуха во флотационную
камеру через сопла воздухораспределительных трубок, уложенных на дно флотатора на
расстоянии 0,25…0,30 м друг от друга.
Слайд 33Основные расчетные характеристики
Диаметр отверстий сопл воздухораспределительных трубок – 1,0…1,2 мм;
Давление
воздуха перед соплами – 0,3…0,5 МПа;
Скорость выхода струи воздуха из
сопла – 100…200 м/с;
Интенсивность подачи воздуха – 15…20 м3/(м2•ч);
Глубина флотатора – 1,5…4,0 м;
Продолжительность флотации – 20…30 мин.
Слайд 346.5.3. Флотация с подачей воздуха через пористые материалы
Слайд 35Сущность способа
Воздух во флотатор подается через мелкопористые фильтросные пластины, трубы,
насадки, установленные по дну сооружения. Размер пор должен составлять 4…20
мкм, давление воздуха – 0,1…0,2 МПа, продолжительность флотации – 20…30 мин., рабочий уровень очищаемой сточной воды – 1,2…2,0 м.
Слайд 37Сущность способа
Заключается в переносе частиц загрязняющих веществ на поверхность жидкости
пузырьками газа, образующимися при электролизе воды. В процессе электролиза на
катоде выделяется водород, а на аноде – кислород. Основную роль в процессе флотации играют пузырьки газа, выделившиеся на катоде. Размер этих пузырьков зависит от краевого угла смачивания, кривизны поверхности электрода и его конструкции. Поэтому при переходе от пластинчатых электродов к проволочным происходит уменьшение крупности пузырьков и, соответственно, повышение эффективности работы флотатора.
Слайд 38При использовании растворимых электродов, изготовленных из стали или алюминия, на
аноде происходит, так называемое, анодное растворение металла. В результате этого
в воду переходят катионы железа или алюминия, которые вызывают образование хлопьев гидроокисей. Гидроокиси указанных металлом являются коагулянтами. Процессы образования гидроокисей и пузырьков газа в межэлектродном пространстве создают предпосылки для надежного закрепления газовых пузырьков на хлопьях и интенсивной коагуляции загрязняющих веществ, что обеспечивает высокую эффективность флотации. Установки такого типа принято называть электрокоагуляционно-флотационными. В зависимости от производительности эти установки выполняют однокамерными (при производительности до 10…15 м3/ч) или двухкамерными (при большей производительности) горизонтального или вертикального типа.
Сущность способа
Слайд 41Общий объем установки
Vэ – объем электродного отделения, м3; Vф
- объем камеры флотации, м3.
Число пластинчатых электродов
В – ширина
электродного отделения, м; а1 - величина зазора между крайними пластинами и стенками отделения, м; а2 - величина зазора между пластинами, м; δ - толщина пластины, м.
Слайд 42Необходимая площадь пластин электродов
fаэ - площадь активной поверхности электродов,
м2:
Е - удельное количество электричества, А⋅ч/м3; Q - расчетный расход
сточных вод, м3/ч; i - плотность тока на электродах, А/м2.
Длина электродных пластин
hэ – высота электродов, м.
Слайд 43Длина электродного отделения
Объем электродного отделения
Нэ - рабочая высота
электродного отделения, м:
h1 - высота осветленного слоя; h2 - высота
защитного слоя; h3 - высота слоя шлама.
Объем флотационной камеры
tф - продолжительность флотации, м.
Слайд 44Количество металла электродов, переходящее в раствор
kт - коэффициент выхода
по току; Э - электрохимический эквивалент, г/А·ч
Срок службы электродов
М - количество металлов электродов, которое растворяется при электролизе, кг:
ρ - плотность металла электродов, кг/м3; kэ - коэффициент использования материала электродов; Qсут - суточный расход сточных вод, м3/сут.
Слайд 45Основные расчетные характеристики
Ширина электродного отделения (флотационной камеры) - 2м при
Q < 90 м3/ч; В = 2, 5
÷ 3,0 м при Q = 90 ÷ 180 м3/ч;
величина зазора между крайними пластинами и стенками отделения - 100 мм);
величина зазора между пластинами электродов - 15 ÷ 20 мм;
δ - толщина пластины электрода - 6 ÷ 10;
удельное количество электричества - 100 ÷ 600 А⋅ч/м3;
плотность тока на электродах - 50 ÷ 200 А/м2;
напряжении постоянного тока - 5 ÷ 30 В;
высота электродов - 1,0 ÷ 1,5 м;
высота осветленного слоя - 1,0 ÷ 1,5 м;
высота защитного слоя - 0,3 ÷ 0,5 м;
высота слоя шлама - 0,4 ÷ 0,5 м;
продолжительность флотации - 0,30 ÷ 0,75 ч;
коэффициент выхода по току - 0,50 ÷ 0,95;
электрохимический эквивалент: Fe2+ - 1,042 г/А·ч; Fe3+ - 0,695 г/А·ч; Аl 3+ - 0,336 г/А·ч;
коэффициент использования материала электродов - 0,8 ÷ 0.9.
