Het probleem van afvalwaterzuivering is al tientallen jaren relevant. De moeilijkheid ligt in de veroudering van methoden en apparatuur, evenals de opkomst van nieuwe chemicaliën in huishoudelijke chemicaliën en in de productie, die een volledig nieuwe benadering vereisen voor de verwijdering ervan uit afvalwater. Een van de universele afvalwaterzuiveringsmethoden is flotatie. Afhankelijk van de kenmerken van de verontreinigende stof, vereist het alleen de vervanging van reagentia en de correctie van procesomstandigheden.
Afvalwaterbehandeling
Deze methode is met succes gebruikt voor de behandeling van afvalwater dat vezels, olieproducten, oliën en vetten en andere stoffen bevat die slecht oplosbaar zijn in water. Afvalwater wordt eerst met speciale stoffen in suspensie en emulsie gebracht.
Het flotatieproces is afhankelijk van het vermogen van gasbellen om zich aan deeltjes te hechten, waardoor ze naar het oppervlak van de vloeistof drijven.
Algemene principes van de methode
De eenvoudigste handeling van drijven is de bevestigingonoplosbare deeltjes (bijvoorbeeld mineraal, olie of andere) tot luchtbellen. Het succes van de zuivering hangt af van de snelheid waarmee een binding wordt gevormd tussen het deeltje en de bellen, van de sterkte van deze binding en van de duur van het bestaan van dit complex. Wat op zijn beurt wordt bepaald door de aard van de deeltjes, de neiging tot bevochtiging met water en de kenmerken van hun interactie met reagentia. Flotatie is dus een proces dat van veel factoren afhangt.
Een elementaire handeling kan worden uitgevoerd via een van de volgende mechanismen:
- bellen worden onmiddellijk gevormd in zwevende deeltjes;
- Suspensiedeeltjes hechten zich vast aan een gasbel wanneer ze ermee in botsing komen;
- Er wordt een kleine bel gevormd op het oppervlak van het deeltje, die zich bij een botsing met een andere vermengt en in volume toeneemt.
Het complex, dat wordt gevormd tijdens het flotatieproces, in een praktisch onbeweeglijk medium kan alleen drijven onder de voorwaarde dat de hefkracht van de gasbel groter is dan het gewicht van het deeltje. Dit zal leiden tot de vorming van een schuimlaag op het oppervlak van het behandelde water.
Bovendien moeten de oppervlakten van bellen en deeltjes op het contactpunt in een bepaalde verhouding zijn. De kleefkracht neemt evenredig toe met de grootte van de deeltjes in het kwadraat, aangezien de omtrek van hun verbinding wordt beperkt door de grootte van de grootste van hun vlakken. En de scheidingskracht is direct afhankelijk van de massa van het vervuilende deeltje (d.w.z. zijn lineaire afmetingen in een kubus). Dus, wanneer een bepaalde deeltjesgrootte wordt bereikt, overtreffen de losmaakkrachten de kleefkrachten. Dus voorSuccesvolle afvalwaterbehandeling door flotatie is niet alleen belangrijk voor de aard van de relatie tussen suspensie en bellen, maar ook voor hun grootte.
Manieren om water te verzadigen met bubbels
Er zijn veel technieken die ervoor zorgen dat gasbellen in afvalwater verschijnen. De belangrijkste methoden die worden gebruikt bij flotatie zijn:
- Compressie (of druk) methode gebaseerd op het verhogen van de oplosbaarheid van lucht in water met toenemende druk.
- Mechanische methode gebaseerd op intensieve vermenging van vloeistof met lucht.
- Afvalwater door poreuze materialen leiden waardoor ze zich verspreiden.
- Elektrische methode gebaseerd op de elektrolyse van water, vergezeld van het verschijnen van gasbellen.
- Een chemisch proces dat de vorming van bellen veroorzaakt tijdens chemische reacties van bepaalde reagentia met afvalwatercomponenten.
- Vacuümmethode gekenmerkt door drukvermindering.
Druk flotatie
Het is het meest effectief voor de extractie van fijne en colloïdale suspensies met een lage concentratie. Gezuiverd water wordt verzadigd met lucht onder druk tot 7 MPa in een speciale reactor - verzadiger. Na het vrijkomen van water da alt de druk sterk naar normaal (atmosferisch), wat een intensief proces van luchtbellen veroorzaakt.
Om de efficiëntie van de waterbehandeling aanzienlijk te verhogen, wordt flotatie gecombineerd met coagulatie en flocculatie. Beide benaderingenbijdragen aan een toename van de grootte van onopgeloste deeltjes. Stollingsmiddelen zijn zowel anorganische verbindingen, gewoonlijk zouten van ferri-ijzer of aluminium, als sommige organische stoffen. Vlokmiddelen zijn speciale polymeren waarvan de moleculen in een waterig medium een geladen netwerk vormen dat vervuilende deeltjes kan aantrekken, wat leidt tot het verschijnen van vlokkige aggregaten.
Installaties en stroomschema's
Installaties die drukflotatie uitvoeren, kunnen niet alleen binnen, maar ook buiten worden geplaatst. De eerste zijn dus geschikt voor kleine volumes, als het waterverbruik niet meer dan 20 m3/h is, terwijl de laatste een veel grotere capaciteit hebben. Gecombineerde plaatsing van constructies wordt vaak geregeld wanneer grote objecten, bijvoorbeeld een verzadiger en een flotatiecel, buiten zijn en pompen binnen.
In het geval van installaties in omstandigheden met een mogelijke daling van de luchttemperatuur tot negatieve waarden, is het noodzakelijk om een schuimverwarmingssysteem te voorzien. Een klassieke compressieflotatie-installatie bestaat uit de volgende uitrusting:
- Pomp voor vloeistoftoevoer.
- Compressor voor het toevoeren van lucht (of een ander gas) naar het waterbehandelingssysteem.
- Saturator (de andere naam is een druktank), waarin lucht wordt opgelost in afvalwater.
- Flotatiekamers, als het proces voorziet in de fase van verruwing van gesuspendeerde deeltjes.
- Reagensapparaat, inclusief apparaten voor dosering enreagentia mengen met de te zuiveren vloeistof.
- Het controlesysteem voor het reinigingsproces.
Technologische schema's met betrekking tot afvalwaterbehandeling door flotatie onder druk kunnen zijn:
- Gelijkstroom, wanneer het volledige volume van de te zuiveren vloeistof door de verzadiger gaat.
- Recirculeren, wanneer slechts 20 - 50% van de geklaarde vloeistof door de verzadiger gaat.
- Gedeeltelijk directe stroom, wanneer ongeveer 30-70% van het ruwe water de verzadiger binnenkomt en de rest rechtstreeks in de flotatiekamer wordt gevoerd.
Bij het kiezen van een van deze schema's wordt rekening gehouden met de fysische en chemische eigenschappen van het behandelde afvalwater, de vereisten voor de mate van behandeling, lokale omstandigheden en economische indicatoren.
Elektroflotatie
Deze methode werd in de tweede helft van de 20e eeuw gebruikt. Toen werd ontdekt dat elektrolyse-gassen veel effectiever zijn dan inerte gassen of lucht bij het verhogen van de intensiteit van de flotatie. Dit maakt het mogelijk om in water onoplosbare olieproducten, smeeroliën, slecht oplosbare verbindingen van zware en non-ferro metalen, die stabiele emulsies vormen in afvalwater, te isoleren. Maar naast elektrolysegassen wordt de verwijdering van sommige onzuiverheden beïnvloed door een kunstmatig gecreëerd elektrisch veld waarin geladen deeltjes naar tegengesteld geladen elektroden bewegen.
Aanzienlijke nadelen van elektroflotatie zijn lage productiviteit, hoge kosten van elektroden, slijtage en vervuiling en explosiegevaar.
Foam fractioneringsmethode
Het komt neer op de adsorptie van opgeloste oppervlakte-actieve stoffen (surfactanten) aan gasbellen die door de oplossing opstijgen. In dit geval wordt er intensief schuim gevormd, verrijkt met de geadsorbeerde stof.
Een belangrijk toepassingsgebied voor dit type flotatie is de zuivering van water uit wasmiddelen die in wasserijen worden gebruikt. Het is ook geschikt voor het scheiden van actief slib uit biochemische behandeling.
Ertsdressing
Het flotatieproces wordt met succes toegepast bij de primaire verwerking van allerlei soorten ertsen, waardoor het mogelijk wordt een waardevolle fractie met een hoog geh alte aan metaal of zijn verbindingen te scheiden. Het is gebaseerd op verschillen in de eigenschappen van het oppervlak van de gescheiden mineralen.
Ertsflotatie is een proces in drie fasen:
- vaste fase is een vermalen mineraal;
- vloeibare fase is pulp;
- de gasfase wordt gevormd door luchtbellen die door de pulp gaan.
Flotatie kan schuimig, filmachtig of olieachtig zijn, afhankelijk van de vorm van het product gevormd op het oppervlak van de vloeibare fase.
