Materiaalin keräämisessä käytetään vaahdotusmenetelmää. Rikastus vaahdotuksella. Mekaaninen vaahdotusmenetelmä

on prosessi, jossa hiukkaset "tarttuvat" molekyylien faasien, useimmiten kaasun ja veden, väliseen rajapintaan, mikä johtuu pintarajakerrosten vapaan pintaenergian ylimäärästä sekä kostutusilmiöistä. Flotaatiota käytetään veden puhdistamiseen suspendoituneista kiintoaineista, öljytuotteista, öljyistä, rasvoista ja pinta-aktiivisista aineista.

Flotaatioprosessi

Flotaatiomenetelmä(puhdistus) koostuu veden kyllästämisestä kaasu(ilma)kuplilla ja hiukkas-kaasukuplakompleksien muodostamisesta, näiden kompleksien kellumisesta käsitellyn veden pinnalle ja syntyneen vaahtokerroksen poistamisesta tältä pinnalta. Vaahdotusprosessin perustana olevan hiukkas-kuplakompleksin muodostuminen johtuu kostutusilmiöistä.

Jos pinnalle levitetty vesipisara leviää tälle pinnalle, pinnan sanotaan olevan kastunut. Jos tämä pisara ei leviä, mutta säilyttää suunnilleen pallomaisen muodon, pintaa pidetään ei-kostuvana. Esimerkki kostuneesta pinnasta on puhtaan lasin pinta, kun taas ei-kostuva pinta on vaha- tai parafiinipinta. Voidaanko pinnan kostuvuuden astetta arvioida kosketuskulmalla? (Kuva 1.)

Riisi. 1. Kosketuskulma

Jos kosketuskulma on nolla, pintaa pidetään ehdottoman kostuvana, jos sen lämpötila on 180°C, se on täysin ei-kostuva. Täysin kostuvia ja täysin ei-kostuvia pintoja ei ole luonnossa. Siksi he hyväksyvät ehdollisesti mitä?<90°C, поверхность смачиваема; при?>90°C – kastumaton.

Syyt pinnan kostuttavuuteen ja kostumattomuuteen ovat molekyylien polaarisessa rakenteessa. Tiedetään, että vesimolekyyleillä on polaarinen rakenne, ts. on tietty dipolimomentti. Lisäksi monien aineiden molekyylit ovat polaarisia: hapot, emäkset, suolat jne.

Jos aineen hiukkanen, jonka molekyyleillä on polaarinen rakenne, sijoitetaan veteen, niin polaaristen molekyylien vuorovaikutuksen vuoksi tätä hiukkasta ympäröi ns. hydraatiokerros, joka koostuu tiukasti avaruuteen suuntautuneista vesimolekyyleistä (kuva 1). 2.). Tällaista hiukkasta kutsutaan hydrofiiliseksi.

Kuva 2. Nestekerroksen rakenne

Rajapinnassa havaitaan vesimolekyylien tiukempi suuntautuminen. Etäisyyden myötä tämä suuntaus häiriintyy jatkuvasti molekyylien lämpöliikkeen vuoksi. Vesimolekyylien liikkuvuus hydraatiokerroksessa on erittäin rajoitettua, joten sillä on useita ominaisuuksia, jotka eroavat veden ominaisuuksista bulkkissa. Näitä ovat lisääntynyt lujuus, matalampi jäätymispiste, tällainen vesi ei liukene hyvin kaasuja ja muita aineita. Nämä ominaisuudet korostuvat mitä suurempi on hiukkasmolekyylien polariteetti.

Jos partikkeli koostuu molekyyleistä, joilla on ei-polaarinen rakenne, hydraatiokerroksia ei muodostu, ja hiukkasta kutsutaan hydrofobiseksi.

Hydraattikerrosten tärkein vaahdotusominaisuus on niiden lujuus. Molekyylien napaisuuden ohella hydraatiokerrosten lujuuteen vaikuttavat epäsäännöllisyydet (ulokkeet, painaumat) hiukkasten pinnalla sekä tiettyjen aineiden (pinta-aktiivisten aineiden) adsorptio, jotka ovat heikosti vuorovaikutuksessa vesimolekyylien kanssa. Koska epäsäännöllisyydet ovat merkittävä este vesimolekyylien vuorovaikutukselle pintakerroksessa, aineiden hiukkasiin voi muodostua melko heikkoja hydraatiokerroksia jopa molekyylien korkealla polariteetilla, mutta joilla on kehittynyt pinta.

Vaahdotus, vaahdotusmenetelmä, vaahdotusprosessi - artikkeli verkkosivulla “student-builder.ru”

Flotaatio on prosessi, jossa kelluntamateriaalin hiukkaset tarttuvat molekyyliin kahden faasin, tavallisesti kaasun (yleensä ilman) ja nesteen, rajapintaan, mikä johtuu pinnan rajakerrosten vapaan energian ylimäärästä sekä pinnan kostutusilmiöistä.

Teollisuuden jäteveden vaahdotuskäsittelyyn kuuluu "kupla-partikkeli"-kompleksien muodostuminen, näiden kompleksien kelluttaminen ja tuloksena olevan vaahtokerroksen poistaminen käsitellyn nesteen pinnalta.

Siinä sijaitsevan hiukkasen tarttuminen kaasukuplan pintaan on mahdollista vain, kun havaitaan hiukkasen kastumattomuus tai huono nesteen kostuminen. "Kupla-hiukkas" -kompleksin muodostuminen riippuu niiden törmäyksen voimakkuudesta, aineiden kemiallisesta vuorovaikutuksesta, jäteveden ylipaineesta jne. Kun vaahdotusta käytetään liuenneiden aineiden, kuten pinta-aktiivisten aineiden, poistamiseen, prosessia kutsutaan vaahdon erotukseksi tai vaahdon konsentroimiseksi.

Mahdollisuus muodostaa "kupla-hiukkas" vaahdotuskompleksi, prosessin nopeus ja sidoksen vahvuus, kompleksin olemassaolon kesto riippuvat hiukkasten luonteesta sekä hiukkasten vuorovaikutuksen luonteesta. reagenssit niiden pinnalla ja hiukkasten kyky kastua vedellä. Kun kupla kiinnitetään, muodostuu kolmivaiheinen kehä - viiva, joka rajoittaa kuplan tarttumisaluetta ja on kolmen faasin raja: kiinteä, nestemäinen ja kaasumainen. Kuplan pinnan tangentti kolmivaiheisen kehän pisteessä ja kiinteän aineen pinta muodostavat kulman nesteeseen päin, jota kutsutaan kosketuskulmaksi.

Veteen suspendoituneiden kiinteiden tai kaasuhiukkasten vesikostuvuusasteelle on tunnusomaista kosketuskulma. Mitä suurempi kulma on, sitä hydrofobisempi hiukkasen pinta on, mikä lisää siihen tarttumisen todennäköisyyttä ja ilmakuplien pysymisen voimakkuutta sen pinnalla. Tällaisilla hiukkasilla on alhainen kostuvuus ja ne kelluvat helposti.

"Kupla-partikkeli" -kompleksin muodostumisenergia, jossa s on veden pintajännitys ilman rajalla.

Hiukkasilla, jotka ovat hyvin veden kostutettuja, se pyrkii olemaan nollassa ja pyrkii siksi yhtenäistymään, mikä tarkoittaa, että tartuntavoima on minimaalinen. Kastumattomien hiukkasten tapauksessa päinvastoin "kupla-partikkeli" -kompleksin muodostumisenergia on suurin.

Edut vaahdotus ovat: prosessin jatkuvuus; laaja valikoima sovelluksia; alhaiset pääoma- ja käyttökustannukset; laitteiden yksinkertaisuus, epäpuhtauksien vapautumisen selektiivisyys; suurempi prosessin nopeus laskeutumiseen verrattuna, mahdollisuus saada lietettä alhaisemmalla kosteudella (90 - 95%); korkea puhdistusaste (95 - 98%); mahdollisuus ottaa talteen poistetut aineet.

Flotaatiotyypit

Merkittävimmät perustavanlaatuiset erot vaahdotusmenetelmien välillä liittyvät nesteen kyllästymiseen tietyn kokoisilla ilmakuplilla. Tämän periaatteen perusteella voidaan erottaa seuraavat menetelmät teollisuusjätevesien käsittelyyn:

vaahdotus, jossa ilma vapautuu liuoksesta;

vaahdotus mekaanisella ilmadispersiolla (siipipyörä, painovoima ja pneumaattiset vaahdotusyksiköt);

vaahdotus ilmansyötöllä huokoisten materiaalien läpi;

sähköflotaatio;

biologinen ja kemiallinen vaahdotus.

Sovellusalue

Hiukkasen paino ei saa ylittää sen tartuntavoimaa kuplaan eikä kuplien nostovoimaa. Hyvin kelluvien hiukkasten koko riippuu materiaalin tiheydestä ja on 0,2 - 1,5 mm.

Teollisuuden jätevesien käsittelyssä on kehitetty erilaisia suunnittelusuunnitelmia, tekniikoita ja vaahdotusmenetelmiä. Vaahdotuskäsittelyä käytetään monien teollisuudenalojen jätevesien käsittelyyn: öljynjalostukseen, massa- ja paperiteollisuuteen sekä parkitus-, konepaja-, elintarvike- ja kemianteollisuuteen. Flotaatiota käytetään aktiivilietteen erottamiseen biokemiallisen käsittelyn jälkeen.

Yrityksemme valmistaa paine- ja sähköflotaattoreita liukenemattomilla elektrodeilla tuotenimellä. Vaahdottimet on valmistettu kemiallisesti kestävästä polypropeenista ja ovat täysin valmiita liitettäväksi ja käytettäväksi. Kelluntalaitteiden kytkennän voi suorittaa yrityksemme henkilökunta tai asiakas itse.

Autamme sinua aina viipymättä kelluntavarusteiden valinnassa ja kerromme valitsemasi mallin eduista ja haitoista.

Voit tarkastella kelluntalaitteiden hintoja klikkaamalla linkkiä

Video jäteveden vaahdotuksesta laitteillamme.

Kellunta− Tämä on prosessi, jossa kelluvan materiaalin hiukkaset kiinnittyvät molekyyliin kahden faasin, yleensä kaasun (yleensä ilman) ja nesteen, rajapintaan, mikä johtuu pinnan rajakerrosten vapaan energian ylimäärästä sekä pinnan kostutusilmiöistä. Vaahdotuksella poistetaan jätevedestä hajaantuneet epäpuhtaudet, jotka eivät itsestään laskeudu hyvin. Pinta-aktiivisia aineita (pinta-aktiivisia aineita), öljyä, öljytuotteita, öljyjä, kuitumateriaaleja sisältävän teollisuusjäteveden puhdistusprosessi vaahdotuksella käsittää "kupla-partikkeli"-kompleksien muodostumisen, näiden kompleksien kellutuksen ja muodostuvan vaahtokerroksen poistamisen pinnasta. käsitellystä nesteestä. Vaahtokerroksen tiivistymistä ja tuhoutumista voidaan tehostaa kuumentamalla tai käyttämällä erityisiä ruiskulaitteita. Sen sisältämien hiukkasten tarttuminen kaasukuplan pintaan on mahdollista vain, kun havaitaan hiukkasen kastumattomuus tai heikko nesteen kostuminen. "Kupla-hiukkas" -kompleksin muodostuminen riippuu niiden törmäyksen voimakkuudesta, aineiden kemiallisesta vuorovaikutuksesta, jäteveden ylipaineesta jne. Kun vaahdotusta käytetään liuenneiden aineiden, kuten pinta-aktiivisten aineiden, poistamiseen, prosessia kutsutaan vaahdon erotukseksi tai vaahdon konsentroimiseksi. Mahdollisuus muodostaa "kupla-hiukkas" vaahdotuskompleksi, prosessin nopeus ja sidoksen vahvuus, kompleksin olemassaolon kesto riippuvat hiukkasten luonteesta sekä hiukkasten vuorovaikutuksen luonteesta. reagenssit niiden pinnalla ja hiukkasten kyky kastua vedellä. Kun kupla kiinnitetään, muodostuu kolmivaiheinen kehä - viiva, joka rajoittaa kuplan tarttumisaluetta ja on kolmen faasin raja: kiinteä, nestemäinen ja kaasumainen. Kuplan pinnan tangentti kolmivaiheisen kehän kohdassa ja kiinteän kappaleen pinta muodostavat kulman θ nestettä päin, jota kutsutaan kosketuskulmaksi.

Nesteen kostutuskyky riippuu sen napaisuudesta, ja polariteetin kasvaessa nesteen kyky kostuttaa kiintoaineita heikkenee. Nesteen kastumiskyvyn ulkoinen ilmentymä on sen pintajännityksen arvo kaasumaisen väliaineen rajalla sekä polariteettien ero nesteen ja kiinteän faasin rajalla. Vaahdotusprosessi on tehokas, kun veden pintajännitys on enintään 60 – 65 mN/m. Veteen suspendoituneiden kiinteiden tai kaasuhiukkasten vesikostuvuusasteelle on tunnusomaista kosketuskulma θ. Mitä suurempi kulma θ, sitä hydrofobisempi hiukkasen pinta on, mikä lisää siihen tarttumisen todennäköisyyttä ja ilmakuplien pidättymisvoimakkuutta sen pinnalla. Tällaisilla hiukkasilla on alhainen kostuvuus ja ne kelluvat helposti. Jäteveden ilmakuplien koolla, määrällä ja jakautumisella on suuri merkitys vaahdotuksessa. Ilmakuplien optimaalinen koko on 15–30 mikronia ja maksimi 100–200 mikronia. Vaahdotusprosessi on siis seuraava: kun vedessä nouseva ilmakupla lähestyy kiinteää hydrofobista hiukkasta, niitä erottava vesikerros murtuu tietyssä kriittisessä paksuudessa ja kupla tarttuu hiukkaseen. Sitten kupla-hiukkaskompleksi nousee veden pintaan, jossa kuplat kerääntyvät ja muodostavat vaahtokerroksen, jossa on korkeampi hiukkaspitoisuus kuin alkuperäisessä jätevedessä. Adheesio tapahtuu, kun kupla törmää hiukkaseen tai kun kupla muodostuu hiukkasen pinnalla olevasta liuoksesta. Suspendoituneiden hiukkasten pinnan kostuvuuteen vaikuttavat adsorptioilmiöt ja pinta-aktiivisten aineiden epäpuhtauksien, elektrolyyttien jne. esiintyminen vedessä. Pinta-aktiiviset aineet - keräävät reagenssit, adsorboituneet hiukkasiin, vähentävät niiden kostuvuutta, ts. tehdä niistä hydrofobisia. Keräysreagensseina käytetään öljyjä, rasvahappoja ja niiden suoloja, merkaptaaneja, ksantogenaatteja, ditiokarbonaatteja, alkyylisulfaatteja, amiineja ja muita aineita. Hiukkasten hydrofobisuutta voidaan lisätä sorptiolla liuenneiden kaasujen molekyylejä niiden pinnalle. "Kupla-hiukkas" -kompleksin muodostumisenergia

missä σ on veden pintajännitys ilman rajapinnassa. Vedellä hyvin kostutetuilla hiukkasilla θ:lla on taipumus olla nolla, joten Cosθ pyrkii yhtenäisyyteen, mikä tarkoittaa, että adheesiolujuus on minimaalinen. Kastumattomien hiukkasten tapauksessa päinvastoin "kupla-partikkeli" -kompleksin muodostumisenergia on suurin. Vaahdotuserotuksen vaikutus riippuu ilmakuplien koosta ja määrästä. Tässä tapauksessa veden korkea kyllästymisaste kupilla tai siinä on korkea kaasupitoisuus. Ominaisilmavirta pienenee epäpuhtauspitoisuuden kasvaessa, kun törmäyksen ja tarttumisen todennäköisyys kasvaa. Kuplakoon vakauttaminen vaahdon aikana on erittäin tärkeää. Tätä tarkoitusta varten käytetään erilaisia vaahdotusaineita, jotka vähentävät faasirajapinnan pintaenergiaa. Näitä ovat mäntyöljy, kresoli, fenolit, hiukkasen paino ei saa ylittää kuplan kiinnittymisvoimaa eikä kuplien nostovoimaa. Hyvin kelluvien hiukkasten koko riippuu materiaalin tiheydestä ja on 0,2 - 1,5 mm. Teollisuuden jätevesien käsittelyssä on kehitetty erilaisia suunnittelusuunnitelmia, tekniikoita ja vaahdotusmenetelmiä. Vaahdotuskäsittelyä käytetään monien teollisuudenalojen jätevesien käsittelyyn: öljynjalostukseen, massa- ja paperiteollisuuteen sekä parkitus-, konepaja-, elintarvike- ja kemianteollisuuteen. Flotaatiota käytetään aktiivilietteen erottamiseen biokemiallisen käsittelyn jälkeen. Vaahdon edut ovat:

prosessin jatkuvuus;
laaja valikoima sovelluksia;
alhaiset pääoma- ja käyttökustannukset;
laitteiden yksinkertaisuus;
selektiivisyys epäpuhtauksien vapautumiselle;
suurempi prosessinopeus laskeutumiseen verrattuna;
mahdollisuus saada lietettä, jonka kosteus on alhaisempi (90 - 95%);
korkea puhdistusaste (95 - 98 %);
mahdollisuus ottaa talteen poistetut aineet.

Flotaatioon liittyy jäteveden ilmastus, pinta-aktiivisten aineiden ja helposti hapettuvien aineiden, bakteerien ja mikro-organismien pitoisuuden lasku. Tämä edistää seuraavien puhdistusvaiheiden onnistumista. Merkittävimmät perustavanlaatuiset erot vaahdotusmenetelmien välillä liittyvät nesteen kyllästymiseen tietyn kokoisilla ilmakuplilla. Tämän periaatteen perusteella voidaan erottaa seuraavat menetelmät teollisuusjätevesien käsittelyyn:

— vaahdotus, jossa ilma vapautuu liuoksesta;

- vaahdotus mekaanisella ilmadispersiolla (siipipyörä, painovoima ja pneumaattiset vaahdotusyksiköt);

- vaahdotus ilmansyötöllä huokoisten materiaalien läpi;

- sähköflotaatio;

- biologinen ja kemiallinen vaahdotus.

Vaahdotusyksiköt voivat koostua yhdestä tai kahdesta osastosta (kammiosta). Yksikammioisissa asennuksissa samassa osastossa neste on samanaikaisesti kyllästetty ilmakupilla ja kelluvat epäpuhtaudet kelluvat pinnalle. Kaksikammioisissa asennuksissa, jotka koostuvat vastaanotto- ja laskeutusosastosta, ilmakuplien ja "kuplahiukkasten" muodostuminen tapahtuu ensimmäisessä osastossa ja lietteen (vaahdon) kelluminen ja nesteen selkeytyminen toisessa.

Vaahdotus, jossa ilma vapautuu liuoksesta

Sitä käytetään teollisuuden jäteveden puhdistukseen, joka sisältää erittäin pieniä epäpuhtaushiukkasia, koska sen avulla voit saada pienimmät ilmakuplat. Menetelmän ydin on luoda ylikyllästetty ilmaliuos jätenesteeseen. Tällaisesta liuoksesta vapautuva ilma muodostaa mikrokuplia, jotka kelluttavat jäteveden sisältämiä epäpuhtauksia. Ylikyllästetystä liuoksesta vapautettavan ilmamäärän ja vaaditun vaahdotustehokkuuden saavuttamisen on yleensä 1 - 5 % käsiteltävän jäteveden tilavuudesta. Kuplien muodostusmenetelmästä riippuen erotetaan tyhjiö, paine ja ilmakuplien vaahdotus.

Tyhjiöflotaatio(Kuva 2.2).

Tyhjiövaahdotuksen etuna on, että kaasukuplien muodostuminen, niiden tarttuminen epäpuhtauspartikkeleihin ja syntyvien "kuplahiukkas"-aggregaattien kelluminen tapahtuu rauhallisessa ympäristössä ja niiden tuhoutumisen todennäköisyys on minimoitu. Energiankulutus nesteen kyllästämiseen ilmalla ja ilmakuplien muodostumiseen ja jauhamiseen on myös minimaalista.

Menetelmän haitat:

— tarve rakentaa suljettuja säiliöitä;

- alipainevaahdotusyksiköiden toiminnan monimutkaisuus;

— Tyhjiövaahdotusyksiköiden rajoitettu käyttöalue (jäteveden epäpuhtauksien pitoisuus ei saa ylittää 250 mg/l).

Flotaatioon tuleva jäteneste esikyllästetään ilmalla 1 - 2 minuutin ajan ilmastuskammiossa 1, josta se tulee ilmanpoistoon 2 poistamaan liukenematonta ilmaa. Sitten harventamisen (0,02 - 0,03 MPa) vaikutuksesta jätevesi tulee vaahdotuskammioon 3, jossa ilmakehän paineessa liuennut ilma vapautuu kuplien muodossa ja kuljettaa epäpuhtauksia vaahtokerrokseen. Jäteveden viipymäaika vaahdotuskammiossa on 20 minuuttia ja kuormitus 1 m2 pinta-alaa kohti on noin 200 m3/vrk. Kertynyt vaahto poistetaan pyörittämällä kaavinta vaahdonkerääjään. Käsitellyn jäteveden poistamiseksi varmistetaan vaadittu tasoero vaahdotuskammion ja vastaanottosäiliön välillä tai asennetaan pumppuja.

Paineflotaatio(Kuva 2.3).

asetukset paineflotaatio yksinkertainen ja luotettava toiminta. Tällä menetelmällä on laajempi valikoima sovelluksia, koska sen avulla voit säätää ylikyllästysastetta jätevedenkäsittelyn vaaditun tehokkuuden mukaan, kun epäpuhtauksien alkupitoisuus on jopa 4 - 5 g/l tai enemmän. Puhdistusasteen lisäämiseksi jäteveteen lisätään koagulantteja. Painevaahdotuslaitteet tarjoavat 5–10 kertaa vähemmän epäpuhtauksien jäännöspitoisuutta öljyloukkuihin verrattuna ja niiden mitat ovat 5–10 kertaa pienemmät. Prosessi suoritetaan kahdessa vaiheessa: jäteveden kyllästäminen ilmalla korkeassa paineessa ja liuenneen kaasun vapauttaminen ilmakehän paineessa. Paineflotaatioyksiköiden kapasiteetti on 5-2000 m3/h. Veden viipymäaika painesäiliössä on 10 - 15 minuuttia ja vaahdotuskammiossa 10 - 20 minuuttia. Paineflotaatiossa (kuva 2.3) jätevesi syötetään putkiston kautta pumpulla 2 painesäiliöön 3 (kyllästin) vastaanottosäiliöstä 1. Imuputkessa on putki ilman imua varten. Kyllästys- tai painesäiliötä käytetään ilman tasaiseen liuottamiseen jäteveteen. Kyllästimen tilavuus lasketaan vaadittavalle kyllästymisajalle ilmalla (yleensä 1 - 3 min) ylipaineella 0,15 - 0,4 MPa. Kyllästimeen liuenneen ilman määrän tulee olla 3 - 5 % käsiteltävän jäteveden tilavuudesta. Ilmalla kyllästetty vesi syötetään vaahdotuskammioon 4, jossa ilmakehän paineessa vapautuu liuennutta ilmaa kuplien muodossa ja suspendoituneet hiukkaset kelluvat. Kelluvaa massaa poistetaan jatkuvasti mekanismeilla, joilla vaahtoa haravoitetaan vaahtosäiliöihin. Vaahto poistetaan vaahdottimen yläosan linjaa III pitkin. Kirkastettu vesi poistetaan vaahdottimen pohjalta - linja IV. Vaahdotuskammion pinta-ala tulee ottaa hydraulisen kuormituksen perusteella 6 - 10 m3/h per 1 m2 kammion pinta-alaa. Vaahdon kesto on 20 minuuttia. Imetyn ilman tilavuus on 1,5 - 5 % puhdistetun veden tilavuudesta. Parametriarvot riippuvat epäpuhtauksien pitoisuudesta ja ominaisuuksista. Suunniteltaessa jäteveden käsittelyyn tarkoitettuja vaahdotuslaitteita, joiden virtausnopeus on enintään 100 m3/h, hyväksytään suorakaiteen muotoiset vaahdottimet, joiden syvyys on 1 - 1,5 m ja joiden virtausnopeus on yli 100 m3/h - radiaaliset vaahdottimet joiden syvyys on vähintään 3 m. Vaahdotus- ja asettumisvyöhykkeiden syvyydeksi on määritetty vähintään 1,5 m ja jäteveden viipymäaika niissä on vastaavasti 5 ja 15 minuuttia. Kaavioiden (kuvat 2.2 ja 2.3) mukaan kaikki flotaatioon tuleva jätevesi on kyllästetty ilmalla. Suunnitelmia, joissa on kierrätys (kuva 2.4a) ja osittainen vedensyöttö pumpulla (kuva 2.4b), suositellaan käytettäväksi, jos jäteveden alustava koagulointi suoritetaan, jotta estetään tai vähennetään flokkien tuhoutumista pumpussa. Näissä järjestelmissä vain osa jätevedestä pumpataan ja kyllästetään ilmalla. Käyttönestekaaviota (Kuva 2.4c) käytetään, kun jätevedessä on suuri epäpuhtauspitoisuus, kun vaahdotusyksikön toiminta kaavion (Kuva 2.2) mukaisesti on tehotonta. Työnesteenä käytetään jo puhdistettua tai luonnonvettä. Tässä tapauksessa käyttönesteen tilavuus ylittää käsiteltävän jäteveden määrän. Parempi vaahdotus tapahtuu tässä tapauksessa kontaminanttihiutaleiden säilymisen ja niiden nopeamman kellumisen ansiosta. Järjestelmän haittana on korkea energiankulutus käyttönesteen pumppaamiseen.

Ilmalla kyllästetty jätevesi (kuva 2.5) tulee vaahdotuskammioon 3 alhaalta pyörivän vedenjakelijan 2 kautta. Vedestä vapautuneet ilmakuplat kelluvat ylös epäpuhtaushiukkasten mukana. Pyörivän mekanismin 4 avulla vaahto haravoitetaan alustalle ja poistetaan - linja IV. Käsitelty vesi poistetaan vaahdottimen 1 pohjalta ja kaadetaan pystysuorien kanavien kautta poistorengasalustalle 5.

Yhden kaistanleveys radiaalinen vaahdotin ei saa ylittää 1000 m3/h.

Käytä sylinterimäiset vaahdottimet, joilla on eri halkaisijat, joten erilainen suorituskyky. Kellukkeet eroavat jäteveden sisään- ja ulostulon suunnittelusta sekä vaahdon keräämis- ja poistomekanismista. Käytetään myös monikammioisia vaahdotusyksiköitä. Monikammioisessa asennuksessa (kuva 2.6) säiliöön 1 kerääntyvä saastunut jätevesi syötetään ensin pumpulla 2 hydrosykloniin 4, jossa osa suspendoituneista hiukkasista poistetaan. Sitten se lähetetään vaahdottimen 3 ensimmäiseen kammioon, jossa jätevesi sekoitetaan painesäiliöstä 6 kiertävään veteen, joka on kyllästetty ilmalla, joka tulee ilmastimien 7 kautta. Vaahdottimen ensimmäisessä kammiossa ilmakuplia vapautuu. , jotka kelluttavat epäpuhtaudet. Tämän jälkeen jätevesi tulee toiseen kammioon ja sitä seuraaviin kammioihin, joissa tapahtuu myös vaahdotusprosessi, kun jätevesi on sekoitettu puhdistettuun veteen. Näin ollen tapahtuu monivaiheista jätevedenkäsittelyä. Flotaattorin viimeisen kammion ohitettuaan puhdistettu vesi poistetaan laitteistosta - linja II. Vaahto poistetaan vaahtokeräimillä 5. Osa puhdistetusta vedestä syötetään pumpulla 8 painesäiliöön 6, jossa pumpun imulinjaan tuleva ilma liukenee.

Jos on tarpeen suorittaa samanaikaisesti epäpuhtauksien vaahdotus- ja hapetusprosesseja, jätevesi kyllästetään hapella tai otsonilla rikastetulla ilmalla. Hapetusprosessin eliminoimiseksi flotaatioon tulee syöttää inerttejä kaasuja ilman sijasta. Painevaahdotusta käytetään jäteveden puhdistamiseen öljystä, öljytuotteista, rasvoista, öljyistä, kuituaineista ja muista.

(Kuva 2.7).

Ilmakuljetuslaitteistoja käytetään kemianteollisuuden jätevesien käsittelyyn. Laitteen yksinkertaisuus ja energiankulutuksen aleneminen ilmakuljetusvaahdotuksen aikana prosessin suorittamiseksi 2 - 4 kertaa painevaahdotukseen verrattuna ovat menetelmän etuja. Mutta asennuksen suunnittelu vaatii merkittävää korkeuseroa jäteveden syöttösäiliön ja vaahdotuskammion välillä, mikä kaventaa merkittävästi tämän menetelmän soveltamisalaa. Jätevesi 20 - 30 m korkeudella sijaitsevasta säiliöstä 1 tulee ilmastimeen 3 putken 2 kautta. Sinne syötetään myös paineilmaa - linja II, joka liukenee veteen korotetussa paineessa. Ilmakuljetusputken 4 läpi nouseva neste rikastuu ilmakupilla, jotka vapautuvat vaahdottimessa 5. Syntynyt vaahto, jossa on epäpuhtaushiukkasia, poistetaan painovoimalla tai kaavin - linja III. Kirkastettu vesi lähetetään jatkopuhdistukseen - linja IV.

Vaahdotus mekaanisella ilmadispersiolla

Kun ilmavirta liikkuu vedessä, syntyy voimakas pyörreliike, jonka vaikutuksesta ilmavirta hajoaa yksittäisiksi kupliksi. On juoksupyörä, painovoima ja pneumaattinen kellunta. Juoksupyörän kellunta (kuva 2.8). Jäteveden voimakas sekoittuminen vaahdotussiipipyöräyksiköissä synnyttää siihen suuren määrän pieniä pyörteitä, mikä mahdollistaa tietyn kokoisten kuplien saamisen. Tällaisen asennuksen pääelementti on juoksupyörä - pieni pumpputyyppinen turbiini, joka on levy, jossa on säteittäiset ylöspäin suuntautuvat siivet. Jätevesi vastaanottotaskusta 1 virtaa juoksupyörään 6, johon imetään ilmaa putken 4 kautta. Juoksupyörä pyörii akselin alapäässä, joka on suljettu putkeen, jonka läpi ilmaa imetään putken 4 läpi, koska sen pyöriessä muodostuu matalapainevyöhyke. Juoksupyörän yläpuolella on levyn muotoinen staattori 3, jossa on reikiä sisäistä vedenkiertoa varten. Juoksupyörän sekoittama vesi ja ilma poistetaan staattorin kautta. Staattorin ympärillä olevat ritilät 7 edistävät ilman hienompaa sekoittumista veteen. Ilmakuplat laskeutuvat arinan päälle. Kelluvia hiukkasia sisältävä vaahto poistetaan melakeräimellä. Tyypillisesti vaahdotusyksikkö koostuu useista sarjaan kytketyistä kammioista. Juoksupyörän halkaisija 600 - 700 mm. Ensimmäisestä kammiosta vesi virtaa toiseen samantyyppiseen kammioon, jossa tapahtuu jäteveden lisäkäsittely.

Ilman hajoamisaste ja puhdistusteho riippuvat juoksupyörän pyörimisnopeudesta. Mitä suurempi juoksupyörän nopeus on, sitä pienemmät kuplat ovat ja sitä suurempi on prosessin tehokkuus. Suurilla nopeuksilla virtauksen turbulenssi kuitenkin kasvaa jyrkästi ja flokkuloituneet hiukkaset voivat tuhoutua, mikä päinvastoin johtaa puhdistusprosessin tehokkuuden heikkenemiseen. Juoksupyörän halkaisija saa olla enintään 750 mm. Juoksupyörän huoltoalue ei saa ylittää neliön kokoa, jonka sivu on kuusi juoksupyörän halkaisijaa. Vaahdotuskammion Hf korkeudeksi oletetaan 1,5 - 3 m, vaahdotuskestoksi 15 - 20 minuuttia.

Siipipyöräyksiköiden käyttö on suositeltavaa, kun käsitellään jätevesiä, joissa on runsaasti liukenemattomia epäpuhtauksia (yli 2 - 3 g/l) ja joka sisältää öljyä, öljytuotteita ja rasvoja. Juoksupyörän vaahdottamisen haittana on vaahdon suhteellisen korkea vesipitoisuus. Tämä haitta tulee erityisen merkittäväksi tapauksissa, joissa vaahdottamisen päätarkoituksena on poistaa liuenneet pinta-aktiiviset aineet, koska vaahdossa oleva suuri vesimäärä pakottaa luomaan lisälaitteistoja sen käsittelyä varten, mikä lisää puhdistuksen kokonaiskustannuksia. Juoksupyörän vaahdotusyksiköitä käytetään laajalti mineraalien rikastuksessa, ja niitä käytetään myös jäteveden käsittelyyn, jossa on runsaasti suspendoituneita hiukkasia (pitoisuutena yli 2 g/l).

Painovoiman kellunta.

Ilman leviäminen paineettomissa asennuksissa johtuu keskipakopumpun juoksupyörän aiheuttamista pyörteistä. Vaahdotuskaavio on samanlainen kuin painevaahdotus, mutta siinä ei ole kyllästintä, mikä on painovoimavaahdon etu. Vapaavirtauslaitteiston kammioon muodostuvat kuplat ovat suurempia, ja siksi pienten hiukkasten vaahdotusvaikutus vähenee. Gravitaatiovaahdotusyksiköitä käytetään yleensä jäteveden puhdistamiseen rasvasta ja villasta.

Pneumaattinen kellunta.

Pneumaattisia vaahdotusyksiköitä käytetään jätevesien käsittelyyn, joka sisältää liuenneita epäpuhtauksia, jotka ovat aggressiivisia mekanismeja (pumput, siipipyörät jne.) vastaan, joissa on liikkuvia osia. Ilmakuplien jauhaminen saadaan aikaan syöttämällä ilmaa vaahdotuskammioon suuttimien kautta, jotka sijaitsevat vaahdotuskammion pohjalle 0,25 - 0,3 m etäisyydellä toisistaan olevissa ilmanjakoputkissa. Suutinreikien halkaisija on 1 - 1,2 mm, työpaine niiden edessä 0,3 - 0,5 MPa, vaahdottimen syvyyden oletetaan olevan 3 - 4 m. Suihkun nopeus suuttimen ulostulossa on 100 - 200 m/ s. Tarvittava ilmavirtaus riippuu ilmastuksen intensiteetistä, joka on alueella 15 - 20 m3/h vaahdottimen virtausalueen neliömetriä kohden.

Vaahdotus ilman syötöllä huokoisten materiaalien läpi

Tämän menetelmän etuja ovat suhteellisen alhainen energiankulutus, koska siinä ei ole pumppuja ja juoksupyöriä, sekä vaahdotuskammion suunnittelun yksinkertaisuus. Ilmaa syötetään vaahdotuskammioon hienohuokoisten levyjen, putkien ja kammion pohjalle sijoitettujen suuttimien kautta. Vaahdottamisen tehokkuus riippuu materiaalireikien koosta, ilmavirrasta, vaahdon kestosta ja vaahdotuslaitteen veden tasosta. Reikien halkaisijan tulee olla 4 - 20 mikronia, ilmavirtaus 40 - 70 m3/h/1 m2 vaahdottimen virtausalaa, ilmanpaine 0,1 - 0,2 MPa, vaahdotusaika 20 - 30 minuuttia, ilmavirtaus määritetään kokeellisesti. Käsitellyn jäteveden työtaso ennen vaahdotusta on 1,5 - 2 m. Vaahdottamisen kesto on 20 - 30 minuuttia. Tämän menetelmän haittana on mahdollisuus kasvaa liikaa ja tukkeutua huokoset sekä vaikea valita hienohuokoisia materiaaleja, joissa on samanhalkaisijaiset reiät, mikä varmistaa pienten, samankokoisten ilmakuplien vapautumisen. Kun ilmaa johdetaan huokoisten keraamisten levyjen ja korkkien läpi, syntyy kuplia, joiden koko määräytyy kaavan mukaan

jossa R on kuplien säde; r on huokoisessa materiaalissa olevien reikien säde; σ on veden pintajännitys.

Paine pintajännitysvoimien voittamiseksi määräytyy Laplacen kaavan mukaan

Pienten jätevesimäärien käsittelyyn käytetään vaahdotuskammioita, joissa on huokoiset korkit (kuva 2.9a), jätevesi syötetään vaahdotuskammion 1 yläosaan ja ilma pääsee sisään huokoisten korkkien 2 kautta. Vaahto kaadetaan rengasmaisen kourun läpi. 3 ja poistettu siitä. Kirkastettu vesi johdetaan tasosäätimen 4 kautta. Asennuksissa voi olla yksi tai useampi vaihe. Suurille määrille käsiteltyä jätevettä käytetään suodatinlevyjä (kuva 2.9b), vaahdotuskaavio on samanlainen kuin edellinen.

Sähköflotaatio

Jäteveden elektroflotaatiomenetelmän ydin on saastuttavien hiukkasten siirtäminen nesteestä sen pinnalle jäteveden elektrolyysin aikana muodostuneiden kaasukuplien avulla. Jäteveden elektrolyysin aikana katodilla vapautuu vetyä ja anodilla happea. Päärooli vaahdotusprosessissa on katodissa vapautuvilla kupilla. Elektrodin pinnalta poistuvien kuplien koko riippuu kosketuskulmasta, elektrodin pinnan kaarevuudesta ja sen suunnitteluominaisuuksista. Levykatodin korvaaminen lankakatodilla johtaa kuplien koon pienenemiseen ja siten sähköflotaattorin tehokkuuden kasvuun. Kun anodilla käytetään liukenevia elektrodeja (yleensä rautaa tai alumiinia), tapahtuu metallin anodista liukenemista, jonka seurauksena rauta- tai alumiinikationeja kulkeutuu veteen, mikä johtaa hydroksidihiutaleiden muodostumiseen. Koagulanttihiutaleiden ja kaasukuplien samanaikainen muodostuminen elektrodien välisen tilan ahtaissa olosuhteissa luo suotuisat olosuhteet kaasukuplien luotettavalle kiinnittymiselle hiutaleille ja epäpuhtauksien intensiiviselle koagulaatiolle, mikä varmistaa vaahdotusprosessin tehokkuuden. Tällaisia asennuksia kutsutaan sähkökoagulaatio-flotaatioasennuksiksi. Suorituskyvyllä 10 - 15 m3/h asti asennukset voivat olla yksikammioisia ja suuremmalla teholla - kaksikammioisia vaaka- (kuva 2.10) tai pystysuuntaisia. Elektroflotaatio- ja sähkökoagulaatiolaitteistojen laskenta perustuu asennuksen kokonaistilavuuden Wу, elektrodiosaston ja vaahdotuskammion Wф tilavuuden WE määrittämiseen:

Emme tarjoa yksityiskohtaisia laskelmia, koska... Tämän katsauksen tarkoituksena on perehtyä vaahdotustekniikkaan, ei erityisesti laskea asennuksia.

Elektroflotaation aikana tapahtuvat sähkökemialliset redox-prosessit lisäävät jäteveden desinfiointia. Alumiini- ja rautaelektrodien käyttö aiheuttaa alumiini- ja rauta-ionien siirtymisen liuokseksi, mikä edistää jäteveden pienimpien epäpuhtauksien hiukkasten koaguloitumista.

Biologinen ja kemiallinen vaahdotus

Käytetään viemärilietteen tiivistämiseen. Jäteveden vaahdottamisen aikana muodostuu vaahtoa, joka on yleensä kalvorakenteinen. Tällainen vaahto sisältää huomattavan määrän vettä erityisesti alemmissa kerroksissa, ja sen stabiilisuus ja liikkuvuus vaihtelevat kelluvien materiaalien luonteen mukaan. Kelluvan lietteen tiivistysprosessi tapahtuu voimakkaimmin kahden ensimmäisen tunnin aikana, sitten se hidastuu ja neljän tunnin kuluttua se pysähtyy käytännössä kokonaan. Yleiset vaahtolietteen tiivistymismallit koostumukseltaan erilaisten jätevesien osalta johdettiin tiivistyskäyrien analyysin perusteella. Jos otetaan lietteen tilavuus yksikkönä ajankohtana, jolloin kaikki ilmakuplat ovat nousseet vaahtokerrokseen, mikä läpivirtausasennuksissa vastaa vaahdotusaikaa 30 minuuttia, niin lietteen suhteellinen tilavuus 1:n jälkeen; 2; 3 ja 4 tuntia ovat 0,6; 0,33; 0,24 ja 0,21.

Vaahtokerroksen tiivistymis- ja tuhoutumisprosessia voidaan tehostaa kuumentamalla tai käyttämällä erityisiä ruiskulaitteita. Useimmissa tapauksissa vaahtokondensaatin hävittäminen ei ole taloudellisesti kannattavaa. Jäteveden käsittely kemiallisella vaahdotuksella perustuu tiettyjen aineiden ominaisuuksiin jäteveteen joutuessaan vapauttaa kaasuja (O2, CO2, Cl2 jne.) kemiallisen reaktion seurauksena. Näiden kaasujen kuplat voivat tarttua liukenemattomiin suspendoituneisiin hiukkasiin ja kuljettaa ne vaahtokerrokseen. Tämä ilmiö havaitaan esimerkiksi, kun jätevettä käsitellään valkaisuaineella lisäämällä koagulantteja. Biologista flotaatiota käytetään lietteen tiivistämiseen primaariselkeytysaltaista kotitalousjätevesien käsittelyssä. Tätä tarkoitusta varten sedimentti kuumennetaan höyryllä erityisessä säiliössä 35 - 55 ° C:seen ja pidetään näissä olosuhteissa useita päiviä. Mikro-organismien toiminnan seurauksena vapautuu kaasukuplia, jotka kuljettavat sedimenttihiukkasia vaahtokerrokseen, jossa ne tiivistyvät ja neutraloidaan. Tällä tavoin lietteen kosteus voidaan 5–6 päivässä laskea 80 %:iin ja siten yksinkertaistaa sen jatkokäsittelyä. Ionivaahdotus on prosessi, joka suoritetaan seuraavasti: jäteveteen johdetaan ilmaa, joka hajoaa sen jollain tavalla kupliksi, ja kerääjä (pinta-aktiivinen aine). Kerääjä muodostaa veteen ioneja, joilla on erotetun ionin varauksen etumerkissä vastakkainen varaus. Kerääjä- ja kontaminantti-ionit keskittyvät kaasukuplien pinnalle ja kulkeutuvat vaahtoon. Vaahto poistetaan vaahdotuskennosta ja tuhotaan, ja siitä uutetaan poistettavan aineen väkevät ionit. Tätä prosessia voidaan käyttää metallien (molybdeeni, volframi, vanadiini, platina ja muut) uuttamiseen jätevedestä.

Jätevesien käsittelyongelma on ollut ajankohtainen vuosikymmeniä. Vaikeutena ovat menetelmien ja laitteiden vanhentuminen sekä uusien kemikaalien ilmaantuminen kotitalouskemikaaleihin ja tuotantoon, mikä vaatii täysin uusia lähestymistapoja niiden poistamiseen jätevesistä. Yksi yleisimmistä jätevedenkäsittelymenetelmistä on vaahdotus. Riippuen saasteen ominaisuuksista, se vaatii vain reagenssien vaihtamista ja prosessiolosuhteiden korjaamista.

Viemärien puhdistus

Tätä menetelmää käytetään menestyksekkäästi kuitujen, öljytuotteiden, öljyjen ja rasvojen sekä muiden huonosti veteen liukenevien aineiden sisältämiseen. Aikaisemmin jätevesi muunnetaan suspensioksi ja emulsioksi erityisillä aineilla.

Vaahdotusprosessi perustuu kaasukuplien kykyyn kiinnittyä hiukkasiin, mikä auttaa niitä kellumaan nesteen pinnalle.

Menetelmän yleiset periaatteet

Yksinkertaisin vaahdotustoimi on liukenemattomien hiukkasten (esimerkiksi mineraalin, öljyn tai minkä tahansa muun) kiinnittäminen ilmakupliin. Puhdistuksen onnistuminen riippuu nopeudesta, jolla hiukkasen ja kuplien välille muodostuu sidos, tämän sidoksen vahvuudesta ja tämän kompleksin olemassaolon kestosta. Mikä puolestaan määräytyy hiukkasten luonteen, niiden taipumuksen kastua vedestä ja niiden vuorovaikutuksen ominaisuuksista reagenssien kanssa. Näin ollen vaahdotus on prosessi, joka riippuu monista tekijöistä.

Perustoimi voidaan suorittaa jollakin seuraavista mekanismeista:

kuplia muodostuu välittömästi suspendoituneisiin hiukkasiin;
suspensiohiukkaset kiinnittyvät kaasukuplaan törmäyksessä sen kanssa;
hiukkasen pinnalle muodostuu pieni kupla, joka törmäyksessä yhdistyy toiseen ja kasvaa tilavuudeltaan.

Vaahdotusprosessin aikana muodostuva kompleksi voi kellua käytännössä paikallaan pysyvässä ympäristössä vain, jos kaasukuplan nostovoima on suurempi kuin hiukkasen paino. Tämä johtaa vaahtokerroksen muodostumiseen puhdistettavan veden pinnalle.

Lisäksi kuplien ja hiukkasten pinta-alojen kosketuskohdassa on oltava tietyssä suhteessa. Tartuntavoimat kasvavat suhteessa neliön hiukkasten kokoon, koska niiden liitoksen kehää rajoittaa niiden suurimman pinnan koko. Ja repäisyvoima riippuu suoraan kontaminoivan hiukkasen massasta (eli sen lineaarisista mitoista kuutiossa). Näin ollen, kun tietty hiukkaskoko saavutetaan, irrotusvoimat ylittävät adheesiovoimat. Tämä tarkoittaa, että onnistuneen jäteveden vaahdotuskäsittelyn kannalta ei ole tärkeää vain suspension ja kuplien välisen liitoksen luonne, vaan myös niiden koko.

Menetelmät veden kyllästämiseen kupilla

On olemassa monia tekniikoita, jotka varmistavat kaasukuplien esiintymisen jätevedessä. Tärkeimmät flotaatiossa käytetyt menetelmät ovat:

Puristus (tai paine)menetelmä, joka perustuu ilman vesiliukoisuuden lisäämiseen paineen noustessa.
Mekaaninen menetelmä, joka perustuu nesteen intensiiviseen sekoitukseen ilman kanssa.
Jäteveden johtaminen huokoisten materiaalien läpi, jolloin se hajoaa.
Sähköinen menetelmä, joka perustuu veden elektrolyysiprosessiin, johon liittyy kaasukuplien ilmaantumista.
Kemiallinen menetelmä, joka aiheuttaa kuplien muodostumista tiettyjen reagenssien kemiallisten reaktioiden aikana jätevesikomponenttien kanssa.
Tyhjiömenetelmä, jolle on ominaista paineen lasku.

Paineflotaatio

Se on tehokkain pienipitoisuuksien hienojen ja kolloidisten suspensioiden uuttamiseen. Puhdistettu vesi kyllästetään paineella 7 MPa:iin asti erityisessä reaktorissa - kyllästimessä. Kun vesi poistuu siitä, paine laskee jyrkästi normaaliksi (ilmakehän), mikä saa aikaan intensiivisen ilmakuplien vapautumisprosessin.

Vedenpuhdistuksen tehokkuuden lisäämiseksi merkittävästi, vaahdotus yhdistetään koagulaatioon ja flokkulaatioon. Molemmat näistä tekniikoista lisäävät liukenemattomien hiukkasten kokoa. Koagulantit ovat sekä epäorgaanisia yhdisteitä, yleensä ferriraudan tai alumiinin suoloja, että joitain orgaanisia aineita. Flokkulantit ovat erityisiä polymeerejä, joiden molekyylit vesipitoisessa ympäristössä muodostavat varautuneen verkoston, joka voi houkutella saastuttavia hiukkasia, mikä johtaa flokkuloituvien aggregaattien esiintymiseen.

Asennukset ja tekniset suunnitelmat

Painevaahdotusta suorittavat asennukset voivat sijaita paitsi sisätiloissa myös ulkona. Joten ensimmäiset sopivat pienille määrille, jos veden virtaus on enintään 20 m 3 / h, kun taas jälkimmäisten tuottavuus on paljon korkeampi. Usein järjestetään rakenteiden yhdistetty järjestely, kun suuret esineet, esimerkiksi kyllästin ja vaahdotuskammio, sijaitsevat ulkoilmassa ja pumput ovat sisätiloissa.

Jos asennukset sijaitsevat olosuhteissa, joissa ilman lämpötila voi laskea negatiivisiin arvoihin, on tarpeen järjestää vaahtolämmitysjärjestelmä. Klassinen asennus puristusflotaatiolle koostuu seuraavista laitteista:

Pumppu nesteiden syöttämiseen.
Kompressori ilman (tai minkä tahansa kaasun) syöttämiseen vedenkäsittelyjärjestelmään.
Kyllästin (sen toinen nimi on painesäiliö), jossa ilma liukenee jäteveteen.
Vaahdotuskammiot, jos prosessi sisältää suspendoituneiden hiukkasten karkeuttamisvaiheen.
Reagenssilaite, mukaan lukien laitteet reagenssien annosteluun ja sekoittamiseen puhdistettavan nesteen kanssa.
Puhdistusprosessin ohjausjärjestelmä.

Tekniset järjestelmät, jotka tarjoavat jäteveden käsittelyn vaahdotuksella kasvavalla paineella, voivat olla:

Suoravirtaus, kun puhdistettavasta nesteestä koko tilavuus kulkee kyllästimen läpi.
Kierrätys, kun vain 20 - 50 % kirkastetusta nesteestä kulkee kyllästimen läpi.
Osittain suoravirtaus, kun noin 30-70 % käsittelemättömästä vedestä tulee kyllästimeen ja loput syötetään suoraan vaahdotuskammioon.

Valittaessa jokin näistä järjestelmistä otetaan huomioon käsiteltävän jäteveden fysikaalis-kemialliset ominaisuudet, puhdistusasteen vaatimukset, paikalliset olosuhteet ja taloudelliset indikaattorit.

Sähköflotaatio

Niitä alettiin käyttää 1900-luvun jälkipuoliskolla. Sitten havaittiin, että elektrolyysikaasut lisäävät vaahdon intensiteettiä paljon tehokkaammin kuin inertit kaasut tai ilma. Tämä mahdollistaa veteen liukenemattomien öljytuotteiden, voiteluöljyjen ja heikosti liukenevien raskas- ja ei-rautametallien yhdisteiden eristämisen, jotka muodostavat stabiileja emulsioita jätevedessä. Mutta elektrolyysikaasujen lisäksi joidenkin epäpuhtauksien poistoon vaikuttaa keinotekoisesti luotu sähkökenttä, jossa varautuneet hiukkaset liikkuvat kohti vastakkaisesti varautuneita elektrodeja.

Elektroflotaation merkittävä haittapuoli on alhainen tuottavuus, korkea elektrodien hinta, niiden kuluminen ja saastuminen sekä räjähdysvaara.

Vaahtofraktiointimenetelmä

Se johtuu liuenneiden pinta-aktiivisten aineiden adsorptiosta liuoksen läpi nouseviin kaasukupoihin. Tällöin muodostuu intensiivisesti adsorboidulla aineella rikastettua vaahtoa.

Tämän tyyppisen vaahdottamisen tärkeä käyttöalue on veden puhdistaminen pesuloissa käytetyistä pesuaineista. Se soveltuu myös biokemiallisen käsittelyn aikana muodostuvan aktiivilietteen erottamiseen.

Malmin rikastus

Vaahdotusprosessia käytetään menestyksekkäästi kaikenlaisten malmien primaarikäsittelyssä, jolloin on mahdollista erottaa arvokas jake, jossa on korkea metalli- tai sen yhdistepitoisuus. Se perustuu erotettujen mineraalien pintaominaisuuksien eroihin.

Malmin vaahdotus on kolmivaiheinen prosessi:

kiinteä faasi on murskattu mineraali;
nestefaasi on massa;
kaasufaasi muodostuu massan läpi kulkevista ilmakuplista.

Vaahdotus voi olla vaahtoa, kalvoa tai öljyä - riippuen nestefaasin pinnalle muodostuneen tuotteen muodosta.

Jäteveden käsittely sisältää ennen kaikkea selkeytyssäiliön läpikulkuvaiheen sekä paikallisissa puhdistamoissa että koko kaupungin alueella. Veden viive puhdistaa vedestä vain suuria suspendoituneita aineita, jotka laskeutuvat pohjalle vettä raskaampana. Mutta entä ne hiukkaset, jotka ovat vettä kevyempiä ja jotka eivät ole alttiita sedimentaatiolle? On olemassa menetelmä tällaisten monimutkaisten kontaminanttien eristämiseksi, jota kutsutaan vaahdotukseksi.

Flotaatiokäsittelyä käytetään yhtenä vaiheena jäteveden puhdistamisessa tällaisista epäpuhtauksista.

Lisää flotaatiosta

Vaahdotus on yksi jäteveden käsittelymenetelmistä. Kirjaimellisesti sana "flotation" on käännetty "uinti veden pinnalla", minkä vuoksi sana laivasto muistuttaa. Mutta jos puhumme vaahdotuspuhdistuksesta, niin sen tavoitteena on tuoda pinnalle erilaisia suspensioita ja muita aineita, joiden tiheys on lähellä vettä ja jotka eivät pysty laskeutumaan.

Erilaiset pienet kiinteät hiukkaset, kolloidiset suspensiot ja muut epäpuhtaudet kelluvat vesipatsaassa eivätkä laskeudu. Vaahdotusmenetelmää käytetään jäteveden puhdistamiseen pinta-aktiivisista aineista, öljytuotteista, rasvoista, kuituaineista ja aktiivilietesuspensioista. Myös vaahdotusprosessin kaltainen vaahdotusprosessi voi poistaa joitain veteen liuenneita aineita.

Vaahdon fysikaalis-kemialliset lait

Vaahdotuspuhdistus perustuu monimutkaisiin fysikaalisiin ja kemiallisiin prosesseihin. Pääasiallinen näkökohta on kostuvuuden käsite, toisin sanoen tiettyjen aineiden yksilöllinen kyky kastua. Tämä kyky määrittää suoraan näiden yhdisteiden käyttäytymisen nesteen ja kaasun rajapinnassa. Aineita on kahdenlaisia:

Hydrofiilinen - tunnusomaista hyvä kostutuskyky;
Hydrofobinen – ei-kostuva.

Riippuen siitä, mihin tyyppiin tietty aine kuuluu, se voidaan helposti poistaa vaahdotuspuhdistuksella tai päinvastoin sitä ei voida eristää tällä tavalla.

Vaahdotusprosessi on helppo ymmärtää ja voi olla kuvaile seuraavasti:

Tämän seurauksena veden pinnalle muodostuu vaahtoavaa ainetta. Tuloksena oleva vaahto poistetaan erityisellä laitteella - tämä on vaahdon tai lietteen lopputuote.

Vaahdotusprosessin tehokkuus

Tietyt tekijät voivat vähentää tai lisätä vaahdottamisen tehokkuutta jäteveden käsittelymenetelmänä. Merkittävin vaikutus seuraavat tekijät vaikuttavat:

Näihin tekijöihin voidaan vaikuttaa käyttämällä erityisiä reagensseja, joka kuvataan alla.

Reagenssit vaahdotuksen parantamiseen

Kuten edellä on kuvattu, vaahdotus riippuu vaahdotuksen laadusta ja hiukkasten hydrofobisuudesta. On olemassa erityisiä lisäaineita, joiden tarkoituksena on parantaa vaahdon laatua ja lisätä epäpuhtauksien hydrofobisuutta. Reagenssit voidaan jakaa kahteen pääryhmään:

Keräilijät;
Vaahdotusaineet.

Reagenssien kerääjät

Yleisin saastetyyppi sisältää hiukkasia, joilla on kaksilaatuisia, osittain hydrofobisia ja osittain hydrofiilisiä ryhmiä. Niiden kostutuskyky ei riitä sitoutumaan ilmakupliin, joten vaahdotus on tehotonta. Tämän ongelman ratkaisemiseksi jätevesiin lisätään niin kutsuttuja keräilijälisäaineita, joilla on myös kaksoisrakenne, joka koostuu hydrofiilisistä (polaarisista) ja hydrofobisista (ei-polaarisista) ryhmistä. Saastuttavan aineen ja kerääjän polaariset hydrofiiliset päät tarttuvat yhteen, kun taas hydrofobiset päät pysyvät vapaina.

Keräilijät kelluntakyvyn parantamiseksi ovat pinta-aktiiviset aineet:

ammoniumsuolat;
Öljytuotteet;
Öljyt;
Mercaptan

Vaahtoavat reagenssit

Hienoaineksen laadulla on keskeinen rooli vaahdottamisen tehokkuudessa. On olemassa joukko lisäaineita, joiden tarkoituksena on parantaa vaahtoamista. Ne suojaavat ilmakuplia tuhoutumiselta tehden niistä joustavia ja vakauttavat merkittävästi vaahtomassaa. Näin jätevedestä voidaan poistaa mahdollisimman paljon epäpuhtauksia. Tällaisia vaahdon stabilointiaineita ovat:

mänty öljy;
kresoli;
Fenolit ja monet muut aineet

Vaahdotusprosessia kuvataan lyhyesti jäteveden kyllästymiseksi ilmalla ja sen hajoamiseksi. Eli vaahdon päätehtävä on saada vaaditun halkaisijan omaavia kuplia jätevesipatsaan. Alla kuvataan, kuinka tämä tarkalleen tehdään.

Ilmakuplien vapautuminen liuoksesta

Käytä ilmakuplien vapauttamiseksi liuoksesta paine- ja alipainevaahdotus. Paineflotaatio sisältää ilman ruiskutuksen ja sitten jyrkän paineen laskun järjestelmässä, mikä saa aikaan kuplamassan vapautumisen vesipatsaassa.

Tyhjiöflotaatio on jossain määrin samanlainen kuin painevaahdotus, mutta se toteutetaan eri tavalla. Ensimmäinen vaihe on veden kulku ilmastuskammion läpi, jossa se kyllästetään ilmalla. Tämän jälkeen se menee ilmanpoistolaitteeseen, jossa liukenematon ilma poistetaan. Viimeinen vaihe on flotaatiokammion läpikulku, jossa painetta alennetaan, mikä aiheuttaa nopean kuplien muodostumisen.

Nämä menetelmät ovat erittäin onnistuneita poistamisessa hienoja epäpuhtauksia.

Ilman kulkeminen huokoisten materiaalien läpi

Tämä on fysiikan näkökulmasta yksi yksinkertaisimmista menetelmistä hajautetun ilmavirran saamiseksi. Ennen kuin ilma pääsee jäteveteen, se johdetaan huokoisten materiaalien, kuten levyjen läpi, joissa on läpimeneviä rakoja. Kuplien halkaisijaa säätelee näiden huokosten koko.

Elektrolyysin vaahdotus

Tämä menetelmä toteutetaan asettamalla kaksi elektrodia veteen, jonka läpi virta johdetaan. Elektrolyysin aikana elektrodien ympärillä oleva vesi hajoaa vety- ja happikupliksi. Yleisimmin käytetyt elektrodimateriaalit ovat alumiini ja rauta. Nämä metallit vapauttavat veteen koagulantteja, jotka sitovat suspendoituneen aineen ja muuttavat sen kuin hiutaleita. Nämä flokit yhdistyvät ilmakuplien kanssa ja nousevat vaahdon muodossa jäteveden pintaan.

Mekaaninen dispersio

Ilmakuplien muodostumisen lisäksi veteen paineen muutoksella käytetään myös mekaanisia menetelmiä. On myös useita tapoja tehdä tämä:

Kuplat näissä kolmessa menetelmässä muodostuvat pyörreprosessin seurauksena, jota stimuloidaan sekoittamalla.

Flotaatio - menetelmän edut ja haitat

Tänä päivänä vaahdotus on yksi yleisimmin käytetyistä jätevedenkäsittelymenetelmistä. Sitä käytetään sekä teollisuuden että kaupunkien puhdistamoissa. Syynä tähän on useita tekijöitä, jotka puhuvat flotaation puolesta.

Flotaatiopuhdistuksen edut:

Tietenkin, kuten kaikki menetelmät, kellunta liittyy joitain negatiivisia puolia.

Vaahdotuspuhdistuksen haitat:

Se ei poista kaikkia epäpuhtauksia, koska sen tehokkuus riippuu aineen hydrofobisuudesta;
Usein vaaditaan lisäkustannuksia sellaisten reagenssien lisäämisestä, jotka parantavat vaahdon laatua ja lisäävät saasteiden hydrofobisuutta;
Jokainen saastetyyppi vaatii oman lähestymistavan, mikä tarkoittaa, että ei ole olemassa universaalia menetelmää kaiken suspendoituneen aineen poistamiseksi.

Flotation päätelmät

Huolimatta siitä, kuinka monia etuja flotaatiolla on, se ei ole itsenäinen ja lopullinen jätevedenkäsittely. Tämä on vain yksi vaihe monimutkaisessa prosessissa, joka poistaa suurimman osan ei-toivotuista aineista vedestä. Vaahdotuspuhdistuksen avulla voit poistaa vedestä öljytuotteista ja öljyistä, joita ei voida poistaa muulla tavalla, sekä jäteveden kuitukomponenteista. Tyypillisesti vaahdotuspuhdistusta käytetään selkeytyssäiliövaiheen jälkeen poistamaan ne aineet, jotka eivät ole alttiita sedimentaatiolle.