Инновации в процессе флотации реферат

Обновлено: 05.07.2024

С технологической точки зрения отказ от использования слоя пены в процессе флотации — решение очень смелое. Однако тот факт, что подобная система не только существует, но и используется сегодня на 50 предприятиях, является своего рода доказательством давления на горнодобывающую отрасль, вынуждающего компании искать новые технологические решения. Низкое содержание ценного компонента, необходимость переработки сложных руд, растущие расходы на энергообеспечение и прочее — все это стало двигателем разработки совершенно новых типов флотационных машин, совершенствования существующих технологий и привело к появлению новых подходов к организации технологических схем флотации.

К сожалению, эффективность извлечения с помощью обычных флотационных машин ограничена крупностью материала. Так, например, флотацией можно эффективно перерабатывать сульфидную руду крупностью 90–120 мкм, но не 50 или 150 мкм.

Последние результаты исследований позволили выделить две основные причины, объясняющие наличие верхней границы крупности частиц при флотации. Во-первых, было установлено, что более крупные частицы, как правило, не обладают достаточной минерализацией поверхности для прилипания к пузырькам. Во-вторых, если такая частица и может прилипнуть к пузырьку, то, скорее всего, вскоре от него отлипнет. В конструкции обычных флотомашин предусмотрен импеллер, создающий снизу завихрения, способствующие соударению пузырьков и частиц; первые всплывают через неподвижную зону и скапливаются в слое пене наверху.

По словам Джеймсона (Jameson), профессора австралийского Университета Ньюкасл (University of Newcastle), в том случае, если частица удерживается на пузырьке, вращающемся в завихрении со скоростью 100 оборотов в секунду, существует некоторая критическая крупность, при которой данная частица будет просто отлепляться от пузырька.

Условия флотации с быстрыми завихрениями отлично подходят для извлечения мелких частиц, а сама турбулентность — это сила, сохраняющая частицы всего спектра крупности во взвешенном состоянии и одновременно препятствующая флотации крупных частиц.

Псевдоожиженный слой

Функции импеллера на HydroFloat выполняет псевдоожиженный слой, поднимающий крупные частицы руды. Материал подается с верхней части устройства, а ближе к нижней расположен водовпуск. Когда крупные частицы опускаются на дно, постоянное течение воды мягко выталкивает их назад, в непрерывном режиме воздействуя на участок пульпы, практически на 65% состоящий из твердой фракции. Пузырьки, к которым прилепляются крупные частицы, образуются в процессе обработки воды сжатым газом и пенообразователем. В то время как минерализованные частицы поступают к сливному желобу, крупнозернистый пустой материал оседает в зоне обезвоживания, расположенной в нижней трети камеры. Когда плотность данного участка достигает определенного значения, ее содержимое выходит через специальный слив для нижнего продукта.

Затем материал поступает в псевдоожиженный слой, низкоэнергетические условия которого обеспечивают прилипание к пузырькам крупных частиц. Загруженные пузырьки всплывают, попадают в слой пены и сливаются через желоб. Линия рециркуляции забирает жидкость из верхней части и переводит ее в нижнюю для сжижения. Мелкие частицы, вымываемые в процессе рециркуляции, еще раз поступают в нижнюю часть и взаимодействуют с пузырьками. Мелкий пустой материал перемещается к верхнему сливу.

Строить больше, но с умом

Строительство и эксплуатация одной крупной флотационной машины не гарантирует экономию на энергообеспечении за счет увеличения масштаба. Особенно это актуально для горнодобывающих компаний, которые лишь недавно заинтересовались возможностью сокращения расходов на электроэнергию в цикле флотации; еще не так давно основное внимание с этой точки зрения уделяли измельчению, однако сейчас фокус смещается, так как затраты растут вместе с увеличением объемов флотируемого материала.

Постепенное увеличение масштабов оборудования очевидно имеет свои минусы. При увеличении объема резервуара совершенно не обязательно, что соразмерно возрастет турбулентность флотации. Другими словами, по крайней мере, некоторый объем флотационной ячейки фактически является пустой тратой пространства, материала и денег.

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 натриевое	Полиэтиленгликоль 8000	Кукурузный 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.

Актуальность работы.
Сегодня человечество стоит перед лицом серьезного глобального кризиса водных ресурсов – один миллиард человек во всем мире не имеет доступа к чистой питьевой воде, а более 2-х млрд человек не располагают достаточным количеством систем очистки воды, что является главной причиной заболеваний, вызываемых употреблением воды, которая не соответствует санитарным стандартам.
В России, несмотря на то, что она обладает самым крупным на Земле хранилищем пресной воды – озером Байкал, которое способно удовлетворять потребности в питьевой воде 1,5 млрд человек, в ряде регионов существуют трудности в водообеспечении населения безопасной питьевой водой.
Вода – это неотъемлемая составляющая всех живых существ и выполняет одну из основополагающих ролей в промышленной и сельскохозяйственной деятельности. Однако в настоящее время остро ощутима проблема нехватки питьевой и чистой воды.
Один из главных источников загрязнения - это сточные воды. Специалисты в данной области активно занимаются вопросом очистки сточных вод.
Наиболее эффективными методами, которые дают возможность проведения глубокой очистки сточных вод - это физико-химические, а именно флотация. Флотация - это процесс, который основан на всплывании коллоидных и дисперсных примесей вместе с пузырьками воздуха и образование на поверхности флотатора пены.
Цель данной работы- определить особенности очистки воды методом флотации.
Задачи данной работы:
Дать общую характеристику методам очистки воды;
Охарактеризовать метод флотации;
Описать классификацию видов флотации;
Определить достоинства и недостатки флотации.
Структура.
Данная работа состоит из введения, двух глав, трех параграфов, заключения, списка литературы. ВоВведение

поставлена цель и определены задачи работы. В первой главе дается общая характеристика методам очистки воды. Во второй главе, состоящей из трех параграфов, описывается классификация видов флотации, определяются достоинства и недостатки флотации. В заключение сделаны выводы в соответствии с поставленной целью и задачами.

1 Методы очистки воды: общая характеристика

Проблема сохранности природных вод, мер, направленных на должную очистку сточных вод, носит злободневный характер. Сточные воды – это воды, которые были загрязнены в процессе использования на производстве или в бытовых нуждах. Также к сточным водам относят дождевую и талую воду.
К методам очистки сточных вод относятся [5]:
Механический,
Биологический,
Физико- химические.
Далее дадим характеристику вышеуказанным методам очистки сточных вод.
Механический метод – находит отражение на начальном этапе очистки сточных вод. Главная цель этого этапа – это отделение крупнодисперсных включений плотностью свыше плотности воды, снижение значений по биохимическому показателю потребления кислорода, задержание минеральных веществ и отделение песка от сырого осадка в системе сооружений: механические решетки – песколовки – аэротенки (биофильтры, биотенки).
Биологический метод – предполагает протекание очистки в искусственных или естественных условиях с целью снижения показателей загрязнения по лимитирующим показателям:
биохимическое потребление кислорода,
азот аммонийный,
нитриты,
нитраты,
фосфор.
Процессы, которые протекают при биологическом методе, неразрывно связаны с деструкцией органических и синтетических веществ вследствие взаимодействия с группой микроорганизмов [5].
Физико-химическая очистка включает в себя методы: флотация, сорбция, нейтрализация, эвапорация, очистка с использованием механики ионообменных и электрохимических процессов.
Также к физико-химическим методам очистки воды можно отнести обработку реагентами- флокулянтами и коагулянтами. Коагуляция- процесс объединения частиц дисперсной фазы в агрегаты вследствие адгезии частиц при их соударениях.
Флокуляция- вид коагуляции с образованием хлопьевидных соединений- флокул. И коагулянты, и флокулянты- химические вещества, которые способны вызвать или ускорить образование хлопьевидных агрегатов, которые без труда удаляются из очищаемой воды. Спектр использования этих методов очень широк- от очистки воды бытового назначения до использования в различных отраслях промышленности в качестве связующего.
Одна из важных проблем - это проблема очистки промышленных стоков от нерастворимых дисперсных взвесей в различных отраслях:
энергетика,
металлургия,
нефтепереработка,
пищевая промышленность и др.
Часто при разделении гетерогенных систем используют отстойники. Однако такой способ очистки промышленных стоков в современных условиях бесперспективен и экономически убыточен.
Очистка промышленных стоков в песочных и гравийных фильтрах также обладает рядом значительных недостатков:
периодическая регенерация,
замена фильтрующего материала.
Использование для целей очистки промышленных стоков гидроциклонов исключает возможность одновременной очистки от жидких (нефтепродукты) и твердых взвесей, а также достижение высокого качества разделения гетерогенной системы.
В этих условиях несомненную перспективу приобретает метод флотационной очистки промышленных стоков, которые обеспечивают высокую степень очистки как от жидких, так и от твердых дисперсных взвесей при любом объеме стоков

Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы

1 Методы очистки воды: общая характеристика

2 Метод флотации: понятие, классификация
2.1 Общая характеристика флотации

Флотация представляет собой физико-химический метод очистки сточных вод от диспергированных и коллоидных включений, который основан на способности частиц прилипать к пузырькам газа, образуя флотокомплексы, которые переходят в слой пены.
Принцип флотации и схема флотационного сооружения представлены на рис. 1 и 2 соответственно.

Рисунок 1 – Принцип флотации.

Рисунок 2 – Схема флотационного сооружения: 1- циркуляционный насос, 2 – компрессор, 3 – напорный бак, 4 – камера флотации, 5 – скребковый механизм, 6 – сборник флотошлама, 7 – система распределения воды и водовоздушной смеси.
Флотацию применяют с целью очистки воды от органических веществ:
нефти,
масла,
ПАВ.
Следовательно, флотация актуальна для обработки сточных вод различных производств, к примеру:
механообрабатывающие производства,
нефтеперерабатывающие предприятия,
автомобильные заводы,
мойки,
молочные заводы,
мясоперерабатывающие комбинаты.
При этом один из наиболее распространенных антропогенных загрязнителей водных ресурсов - это нефтепродукты, которые попадают в окружающую среду различными способами:
неорганизованный отвод ливневого и талого стоков с территорий, загрязненных различными нефтепродуктами и маслами;
сброс неочищенных и недостаточно очищенных нефтесодержащих сточных вод;
аварии на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах и других предприятиях, которые связаны с переработкой, хранением и транспортировкой различных нефтепродуктов и продуктов нефтехимии,
аварии систем очистки поверхностных сточных вод, которые образуются на промышленных территориях.
Эффективность флотационной очистки сточных вод определяется, главным образом следующими аспектами [8]:
физико-химические свойства взаимодействующих фаз,
условия их взаимодействия,
конструктивные и технологические параметры флотационных установок.
Большое значение на процесс флотации оказывают следующие факторы:
состав сточных вод,
рН,
температура среды,
вид и концентрация загрязнений,
характер извлекаемых частиц (крупность, форма частиц, степень гидрофобности и гидратированности их поверхности),
расход и дисперсный состав пузырьков газа,
степень перемешивания,
продолжительность обработки и т.д.
Протекание флотационного процесса определяется, в основном, способностью и скоростью прилипания газового пузырька к частице, что имеет место при плохой смачиваемости частицы жидкостью. Характеристика смачиваемости частиц жидкостью - это величина поверхностного натяжения на ее границе с газом, а также разность полярностей на границе жидкость твердая фаза.

2.2 Флотация: классификация, используемое оборудование

Вид содержащихся в воде загрязнений определяет характер флотационной обработки:
одним воздухом,
воздухом в сочетании с различными реагентами, в первую очередь, коагулянтами.
Использование коагулянтов дает возможность существенного повышения эффективности флотационной очистки и удаления загрязнений, которые находятся в воде в виде стойких эмульсий и взвесей, а также в коллоидном состоянии. Важное значение имеют также условия и способы удаления пены.
Пена образуется на поверхности воды в результате всплывания пузырьков воздуха, которые несут на себе удаляемые из воды примеси. Она должна быть достаточно прочной и не допускать попадания загрязнений в воду.
Помимо этого, пена должна обладать определенной подвижностью во время перемещения ее к сбросным устройствам. Устойчивость и подвижность пены зависит от свойств и количества реагентов и загрязнений, вносимых в пенный слой.
Стабилизации пены способствует наличие в воде следующих веществ [8]:
хлопья коагулянта,
мелкие частицы взвеси,
частицы поверхностно-активных веществ.
Обычно, удаление пены из флотатора производят следующими способами:
кратковременный подъем уровня воды с отводом ее через лотки, которые расположены равномерно по площади камеры,
с помощью скребковых механизмов, которые перемещают пену к сборным лоткам.
Современное флотационное обогащение основано на применении флотационных реагентов (флотореагентов). Флотореагенты – химические соединения, которые способствуют избирательному прилипанию пузырьков воздуха к минеральным частицам и осуществлению флотации определенных компонентов.
В зависимости от целевого назначения флотореагенты делят на следующие классы:
собиратели,
пенообразователи,
регуляторы.
Результаты флотационного обогащения в существенной степени определяются реагентным режимом флотации – ассортиментом и способом применения реагентов, один и тот же результат флотации может быть получен при различных реагентных режимах.
В зависимости от химического состава флотореагенты бывают следующих видов [8]:
органические (главным образом собиратели и пенообразователи),
неорганические (модификаторы);
И органические, и неорганические флотореагенты могут быть следующих видов:
неионогенные, мало или практически нерастворимые в воде вещества,
ионогенные, хорошо растворимые в воде вещества.
С целью увеличения эффективности очистки отработанных рабочих жидкостей на предприятиях используют в качестве флотореагента ПАВ

В настоящее время очистка сточных вод предприятий является актуальной экологической проблемой, существующей во всех регионах России. Несмотря на все меры и методы, применяемые для очистки сточных вод, загрязнители продолжают поступать в водные объекты. Данная тема актуальна, так как она рассматривает пути уменьшения сброса неочищенных (например, нефте- и жиросодержащих отходов) сточных вод в водоемы.

Цель работы: изучить способы флотации, интенсификация флотационного процесса.

1. Изучить материал на данную тему

2. Провести эксперимент, используя различные реагенты

3. Изучить полученные результаты

4. Сделать вывод

1. Сущность процесса флотации

Флотация (в переводе с французского языка flotter- плавать) — это метод очистки воды с использованием микрочастиц разной смачиваемости. Частицы делятся на два вида:

Гидрофобные — это не смачиваемые водой частицы, а гидрофильные, наоборот, смачиваемые. Суть флотации состоит в том, что при использовании данного метода пузырьки воздуха и выделяемые масляные капли быстро поднимаются к границе раздела фаз и, тем самым уносят вместе с собой гидрофобные частицы. Более того, именно этим методом и очищаются сточные воды многих современных предприятий и заводов от различных взвесей и органических веществ.

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 свойства водной среды, в которой они находятся. Флотация — эффективный способ очистки сточных вод, который является очень простым и экономичным, и в то же время имеет высокую производительность и характеризуется качественной очисткой стоков. Флотационные методы лучше других справляются с удалением из стоков поверхностно активных веществ. Для целей очистки стоков применяют специальные флотационные машины, устройства напорного типа, механические, электрофлотационные и другие аппараты. Одним из важнейших параметров флотационной очистки стоков является время флотации, которое должно быть достаточным, чтобы эффективно очистить стоки, но в то же время слишкрм длительная очистка значительно увеличивает габариты аппаратов очистки. Поэтому большое внимание уделяется методам интенсификации флотационного процесса, например, усовершенствованием конструкции флотационных машин , применение реагентов и т.д. Важным параметром флотации является размер размер пузырька воздуха. Чем меньше пузырек и чем больше их количество, тем больше вероятность сцепления пузырька с частицей загрязнения и тем более устойчив флотокомплекс частица-пузырек.

Методы очистки сточных вод от нефтепродуктов

. загрязненности воды нефтью Методы очистки сточных вод выбирают в зависимости от их вида: бытовые, промышленные и дождевые. Сточные воды нефтяной и нефтехимической промышленности содержат нефть, нефтепродукты и . биологические пруды и другие. Для очистки сточных вод применяют реагентные методы: коагуляцию, флокуляцию, осаждение примесей, фильтрование, флотацию, адсорбцию, ионный обмен, обратный осмос .

2. Методы флотации

В зависимости от способа образования пузырьков газа различают следующие виды флотации:

биологическую и др,

В настоящее время на станциях очистки широко используют напорную, пневматическую и электрофлотацию.

Вид содержащихся в воде загрязнений определяет характер флотационной обработки: одним воздухом или воздухом в сочетании с различными реагентами, прежде всего коагулянтами. Использование коагулянтов позволяет значительно повысить эффективность флотационной очистки. Важное значение имеют также условия и способы удаления пены.

Пена образуется на поверхности воды в результате всплывания пузырьков воздуха, несущих на себе удаляемые из воды примеси. Она должна быть достаточно прочной и не допускать попадания загрязнений в воду. Кроме того, пена должна обладать определенной подвижностью при перемещении её к сбросным устройствам. Устойчивость и подвижность пены зависит от свойств и количества реагентов и загрязнений, вносимых в пенный слой. Стабилизации пены способствует наличие в воде хлопьев коагулянта, например. Как правило, удаление пены из флотатора производят либо кратковременным подъемом уровня воды с отводом ее через лотки, расположенные равномерно по площади камеры, либо с помощью скребковых механизмов (пеногонов), перемещающих пену к сборным лоткам.

Метод пневматической флотации

Данный метод основан на подаче сжатого газа (воздуха) в аэрационно-распределительную систему флотокамеры.

Аэрационная система представляет собой мелкопузырчатые аэраторы различных типов — мембранные дисковые аэраторы, перфорированные резиновые шланги, пористые трубы и пластины и т.д. Газ под давлением проходит через отверстия аэраторов и в виде пузырьков одинакового диаметра выходит в очищаемую жидкость. Пузырьки под действием силы Архимеда всплывают, встречая на своем пути частицы загрязнений и образуя с ними довольно устойчивые комплексы.

За счет равномерной подачи воздуха и образования пузырьков с одинаковыми размерами во флотационной камере не возникает сильных турбулентных потоков, что обеспечивает надежный подъем флотокомплексов и получение устойчивого пенного продукта. Пневматические флотационные машины отличаются простотой конструкции и малыми энергозатратами, но при их проектировании и эксплуатации могут возникать такие проблемы как засорение пор, сложность в подборе мелкопористого материала.

Флотационный метод обогащения

. флотационного процесса является элементарный акт флотации, под которым подразумевают закрепление единичного зерна на поверхности раздела фаз. К наиболее важным в практическом отношении фазам, используемым при флотации, относятся вода (жидкость), . пузырька в условиях равновесия монослой органической жидкости и линзу избытка жидкости. При закреплении пузырька на частице избыток органической жидкости .

Метод напорной флотации

Метод напорной флотации. Сущность этого метода заключается выделении пузырьков газа из пресыщенного раствора при перепаде давления. Газ выделяется в виде микропузырьков, зарождающихся непосредственно на частицах загрязнения, образуя прочные флотокомплексы. В данном методе во флотационную камеру подается два потока воды: очищаемая вода и рабочая жидкость (вода насыщенная растворенным газом в количестве 10% от общего потока).

Рабочая жидкость готовится в сатураторе — аппарате, где происходит растворение газа. Рабочее давление в сатураторе составляет 3-9 Бар, время растворения не более 5 минут. В качестве рабочей жидкости может использоваться или исходная вода, но при этом усложняется эксплуатация, или очищенная вода, при этом увеличиваются габариты флотокамеры.

Очищаемая вода равномерно вводится во флотокамеру. Поток рабочей жидкости вводится через форсунки с высокой скоростью — 15-20 м/с. В результате резкого снижения давления на частицах загрязнений выделяется газ и протекает флотационный процесс.

Способ напорной флотации позволяет путем регулирования давления легко изменять количество растворенного воздуха и размер пузырьков, вводимых в обрабатываемую воду.

Метод механической флотации

Основным элементом в данном методе является импеллерный блок, включающий электродвигатель и импеллер в обсадной трубе.

За счет высокой скорости вращения создается воронка и разряжение в нижней части, через отверстия обсадной трубы подсасывается воздух и попадает под вращающиеся лопатки, которые его дробят на мелкие пузырьки. Именно эти пузырьки и распределяются по объему жидкости и благодаря им протекает процесс флотации. К достоинствам механической флотации можно отнести простоту конструкции и малые энергозатраты, но при данном типе флотации из-за вращающихся частей создаются турбулентные потоки, которые могут разрушить сформировавшиеся флотокомплексы.

Метод электрофлотации

Сущность этого метода заключается выделении газовых пузырьков на электродах при прохождении электрического тока.

Кроме того, применение для электрофлотации алюминиевых или стальных электродов обусловливает переход ионов алюминия или железа в раствор, что способствует коагулированию мельчайших частиц механических примесей сточной воды.

Электрофлотационные аппараты состоят из корпуса и электродов, пространство между которыми заполнено очищаемой жидкостью. При подключении электродов к источнику питания происходит выделение газов на электродах: на аноде — кислорода, на катоде — водорода. Наряду с этим происходит растворение анода, изготовленного из дюралюминия (или стали).

Образующийся гидроксид алюминия (железа) сорбирует частицы загрязнений с образованием хлопьев. Одновременно пузырьки кислорода и водорода слипаются с образующимися хлопьями. Флотокомплексы хлопья — пузырьки газов поднимаются вверх и образуют пенный слой. Электрофлотация — это очень эффективный, но вместе с тем очень энергозатратный метод очистки воды, поэтому его целесообразно применять только для трудноочищаемых сточных вод.

3. Эксперимент

В работе было решено смоделировать метод напорной флотации, используя в качестве рабочей жидкости воду из-под крана, а в качестве очищаемой жидкости активный ил и модель поверхностного стока — вода, смешанная с почвой. Для изучения процесса очистки сточных вод были проведены серии экспериментов на модельных стоках.

Сначала изучалась кинетика образования пенного слоя при флотации активного ила, взятого с Курьяновской станции очистки сточных вод. В качестве рабочей жидкости применялась вода из-под крана, которая насыщена воздухом. Эксперимент проводился следующим образом. В лабораторный цилиндр объемом 250 мл наливалось 100 мл активного ила (рисунок 1), затем добавлялась 150 мл воды из-под крана.

После добавления рабочей жидкости происходил постепенный переход загрязнений в пенный слой.

Через 30 минут после начала процесса (рисунок 1) производилось измерение мутности очищенной воды на лабораторном мутномере HACH 2100. Полученное значение мутности 58,1 NTU.

Полученное в первом опыте значение мутности достаточно большое, поэтому в следующем опыте проводилась интенсификация флотационного процесса путем добавления реагентов, а именно коагулянта и флокулянта, перед флотацией. В качестве коагулянта использовался 5 % раствор аквааурат 30 (добавили 1 мл на 100 мл сточной воды) и 0,1 % раствор флокулянта А130 (добавили 0,5 мл на 100 мл сточной воды).

После добавления каждого из реагентов производилось перемешивание

После добавления реагентов была произведена флотация сточных вод водой из-под крана, также как в предыдущем эксперименте. Через 30 минут после начала процесса флотации визуально заметно, что вода после флотации воды с использованием реагентов значительно светлее, чем вода после безреагентной флотации. Измерение мутности подтвердило визуальные наблюдения, мутность 5,5 NTU, что значительно ниже, чем без использования реагентов.

В следующем опыте использовалась модель поверхностного стока (вода с измельченной почвой в количестве 4 г/литр).

Исходная мутность модельного стока: 330 NTU. Так как, исходя из предыдущего опыта, было понятно, что флотация с применением реагентов гораздо эффективнее, опыты без реагентов больше не ставились. Количество реагентов осталось прежним (1мл аквааурат 30 и 0,5 мл А130).

В ходе эксперимента на дне цилиндра образовался крупный осадок, от которого с течением времени отрывались флотокомплексы и поднимались в пенный слой.

Читайте также: