A szennyvízkezelés problémája évtizedek óta aktuális. A nehézség a módszerek és berendezések elavultságában rejlik, valamint új vegyszerek megjelenésében a háztartási vegyszerekben és a gyártásban, amelyek teljesen új megközelítést igényelnek a szennyvízből való eltávolításukban. Az egyik univerzális szennyvízkezelési módszer a flotáció. A szennyezőanyag jellemzőitől függően csak a reagensek cseréjét és a folyamat körülményeinek korrekcióját igényli.
Szennyvízkezelés
Ezt a módszert sikeresen alkalmazták rostokat, olajtermékeket, olajokat és zsírokat, valamint más, vízben rosszul oldódó anyagokat tartalmazó szennyvíz kezelésére. A szennyvizet először speciális anyagok felhasználásával szuszpenzióba és emulzióba vezetik.
A flotációs folyamat a gázbuborékok azon képességén alapul, hogy a részecskékhez tapadnak, és segítik azokat a folyadék felszínén lebegni.
A módszer általános elvei
A lebegtetés legegyszerűbb művelete a kötődésoldhatatlan részecskék (például ásványi anyag, olaj vagy bármilyen más) légbuborékokká. A tisztítás sikere attól függ, hogy milyen sebességgel jön létre a kötés a részecske és a buborékok között, e kötés erősségétől és a komplex fennállásának időtartamától. Amit viszont a részecskék természete, a vízzel való nedvesedésre való hajlam és a reagensekkel való kölcsönhatásuk jellemzői határoznak meg. Így a flotáció egy olyan folyamat, amely számos tényezőtől függ.
Egy elemi cselekményt a következő mechanizmusok egyikével lehet végrehajtani:
- buborékok azonnal képződnek a lebegő részecskékben;
- A szuszpenziós részecskék a gázbuborékhoz tapadnak, amikor ütköznek vele;
- egy kis buborék képződik a részecske felületén, amely ütközéskor egy másikkal egyesül, és megnövekszik a térfogata.
A flotációs folyamat során képződő komplex gyakorlatilag mozdulatlan közegben csak akkor tud lebegni, ha a gázbuborék emelőereje nagyobb, mint a részecske tömege. Ez habréteg képződéséhez vezet a kezelt víz felületén.
Ezenkívül a buborékok és részecskék felületének az érintkezési ponton egy bizonyos arányban kell lennie. A tapadási erők a részecskék négyzetes méretével arányosan nőnek, mivel kapcsolatuk kerületét a legnagyobb felületük mérete korlátozza. Az elválasztó erő pedig közvetlenül függ a szennyező részecske tömegétől (vagyis a kockán belüli lineáris méreteitől). Így egy bizonyos részecskeméret elérésekor a leválási erők meghaladják a tapadási erőket. ÍgyA sikeres szennyvíz flotációs kezelés nemcsak a szuszpenzió és a buborékok közötti kapcsolat jellege, hanem azok mérete miatt is fontos.
A víz buborékokkal való telítésének módjai
Számos technika létezik, amelyek biztosítják a gázbuborékok megjelenését a szennyvízben. A flotáció során használt fő módszerek:
- Sűrítési (vagy nyomási) módszer a levegő vízben való oldhatóságának növelésén alapuló nyomás növekedésével.
- A folyadék és a levegő intenzív keverésén alapuló mechanikus módszer.
- A szennyvizet porózus anyagokon vezetik át, amelyek szétszóródnak.
- Víz elektrolízisén alapuló elektromos módszer, amelyet gázbuborékok megjelenése kísér.
- Vegyi folyamat, amely buborékok képződését okozza bizonyos reagensek és szennyvízkomponensek kémiai reakciói során.
- Vákuumos módszer, amelyet nyomáscsökkentés jellemez.
Nyomás flotáció
A leghatékonyabb kis koncentrációjú finom és kolloid szuszpenziók extrakciójára. A tisztított vizet 7 MPa nyomású levegővel telítik egy speciális reaktorban - telítőben. A víz felszabadulása után a nyomás meredeken leesik a normál értékre (atmoszférikusra), ami intenzív légbuborékképződést vált ki.
A vízkezelés hatékonyságának jelentős növelése érdekében a flotációt koagulációval és flokkulációval kombinálják. Mindkét megközelítéshozzájárulnak a fel nem oldott részecskék méretének növekedéséhez. A koagulánsok szervetlen vegyületek, általában vas- vagy alumíniumsók, és néhány szerves anyag. A flokkulálószerek olyan speciális polimerek, amelyek molekulái vizes közegben töltött hálózatot alkotnak, amely képes magához vonzani a szennyező részecskéket, ami flokkuláló aggregátumok megjelenéséhez vezet.
Telepítések és folyamatábrák
A nyomásflotációt végző berendezések nem csak beltéren, hanem azon kívül is elhelyezhetők. Tehát az előbbiek kis térfogatra alkalmasak, ha a vízfogyasztás nem haladja meg a 20 m3/h-t, míg az utóbbiak sokkal nagyobb kapacitásúak. A szerkezetek kombinált elhelyezésére gyakran kerül sor, amikor nagy tárgyak, például egy szaturátor és egy flotációs cella a szabadban, a szivattyúk pedig bent vannak.
Ha a levegő hőmérséklete negatív értékekre csökken, akkor habos fűtési rendszert kell biztosítani. Egy klasszikus kompressziós flotációs berendezés a következő berendezésekből áll:
- Szivattyú folyadékellátáshoz.
- Kompresszor a vízkezelő rendszer levegőjének (vagy bármilyen gáznak) ellátásához.
- Saturator (másik neve nyomástartály), amelyben levegőt oldanak a szennyvízben.
- Flotációs kamrák, ha az eljárás biztosítja a lebegő részecskék durvulási szakaszát.
- Reagens eszköz, beleértve az adagoló- ésa reagensek összekeverése a tisztítandó folyadékkal.
- A tisztítási folyamatvezérlő rendszer.
A szennyvíz nyomásos flotációval történő kezelését magában foglaló technológiai sémák a következők lehetnek:
- Egyidejű, amikor a tisztítandó folyadék teljes térfogata áthalad a telítőn.
- Recirkuláció, amikor a megtisztított folyadéknak csak 20-50%-a halad át a telítőn.
- Részben közvetlen áramlású, amikor a nyersvíz körülbelül 30-70%-a belép a telítőbe, a többi pedig közvetlenül a flotációs kamrába kerül.
E sémák valamelyikének kiválasztásakor figyelembe veszik a tisztított szennyvíz fizikai és kémiai tulajdonságait, a tisztítási fokra vonatkozó követelményeket, a helyi viszonyokat és a gazdasági mutatókat.
Elektroflotáció
Ezt a módszert a 20. század második felében kezdték alkalmazni. Aztán kiderült, hogy az elektrolízis gázok sokkal hatékonyabban növelik a flotáció intenzitását, mint az inert gázok vagy a levegő. Ez lehetővé teszi a vízben oldhatatlan olajtermékek, kenőolajok, nehéz- és színesfémek rosszul oldódó vegyületeinek elkülönítését, amelyek stabil emulziókat képeznek a szennyvízben. De az elektrolízisgázokon kívül bizonyos szennyeződések eltávolítását egy mesterségesen létrehozott elektromos tér is befolyásolja, amelyben a töltött részecskék az ellentétes töltésű elektródák felé mozognak.
Az elektroflotáció jelentős hátrányai az alacsony termelékenység, az elektródák magas költsége, a kopás és szennyeződés, valamint a robbanásveszély.
Habfrakcionálási módszer
Az oldott felületaktív anyagok (felületaktív anyagok) adszorpciójára vezethető vissza az oldaton keresztül felszálló gázbuborékokon. Ebben az esetben intenzív hab képződik, amely az adszorbeált anyaggal gazdagodik.
Az ilyen típusú flotáció egyik fontos alkalmazási területe a víz tisztítása a mosodákban használt mosószerektől. Alkalmas a biokémiai kezelésből származó eleveniszap leválasztására is.
Érckötés
A flotációs eljárást sikeresen alkalmazzák mindenféle érc elsődleges feldolgozásában, amely lehetővé teszi egy értékes, magas fém- vagy vegyülettartalmú frakció elkülönítését. Az elválasztott ásványok felületi tulajdonságainak különbségén alapul.
Az érc flotációja egy háromfázisú folyamat:
- a szilárd fázis egy zúzott ásvány;
- folyékony fázis pép;
- a gázfázis a pépen áthaladó légbuborékok révén jön létre.
A flotáció lehet habos, filmszerű vagy olajos, a folyadékfázis felületén képződött termék alakjától függően.
