Флотаційне очищення стічних вод

Флотація - процес молекулярного прилипання часток матеріалу, що флотується, до поверхні розділу фаз газ-рідина, обумовлений надлишком вільної енергії поверхневих прикордонних шарів, а також поверхневими явищами змочування.

Флотацію застосовують для видалення зі стічних вод нерозчинних дисперних домішок, які самостійно не ефективно відстоюються, а також для видалення розчинених речовин, наприклад, поверхнево-активних речовин (ПАР). Флотацію застосовують для очищення стічних вод нафтопереробних виробництв, штучного волокна, целюлозно-паперового, шкіряного, харчових, хімічних виробництв. Її використовують також для виділення активного мулу після біохімічного очищення.

Перевагами флотації є безперервність процесу, широкий діапазон застосування, невисокі капітальні та експлуатаційні витрати, проста апаратура, селективність виділення домішок, значна швидкість процесу, можливість отримання шламу більш низької вологості, висока ступінь очищення (95-98%), можливість рекуперації речовин, що видаляються.

Флотація полягає у наступному: при зближенні бульбашки повітря, що піднімається у воді, з твердою гідрофобною часткою розділяючий їх прошарок води проривається при деякій критичній товщині і відбувається злипання бульбашки з часткою. Потім комплекс «бульбашка-частка» піднімається на поверхню води, де бульбашки збираються і утворюють пінний шар з більш високою концентрацією часток, ніж у вихідної стічної воді (рис. 3.6). При закріпленні бульбашки утворюється трифазовий периметр, що обмежує площу прилипання бульбашки і є межею трьох фаз - твердої, рідкої і газоподібної (рис. 3.7).

Дотична до поверхні бульбашки у точці трифазового периметру і поверхня твердого тіла утворюють звернений у воду кут θ, що називається крайовим кутом змочування. Енергія утворення комплексу «бульбашка-частка» дорівнює:

А = σ.(1-cos θ), де σ - поверхневий натяг води на межі з повітрям.

Для часток, що добре змочуються водою, θ→0, а cos θ→1, міцність прилипання мінімальна, а для незмочуваних частинок - максимальна. Ефект поділу флотацією залежить від розміру і кількості бульбашок повітря. Оптимальний розмір бульбашок дорівнює 15-30 мкм. Розмір часток, які добре флотуються, залежить від густини матеріалу часток і дорівнює 0,2-1,5 мм.

Рисунок 3.6 - Флотаційне очищення води

1 - бульбашка газу; 2 - тверда частка

Рисунок 3.7 - Схема елементарного акту флотації

Розрізняють наступні способи флотаційного оброблення стічних вод: виділенням повітря з розчинів; з механічним диспергуванням повітря; з подаванням повітря через пористі матеріали; електрофлотацію; хімічну флотацію.

1.2.2