Das Problem der Abwasserbehandlung ist seit vielen Jahrzehnten relevant. Die Schwierigkeit liegt in der Ver alterung von Methoden und Geräten sowie dem Aufkommen neuer Chemikalien in Haush altschemikalien und in der Produktion, die völlig neue Ansätze zu ihrer Entfernung aus dem Abwasser erfordern. Eines der universellen Abwasserreinigungsverfahren ist die Flotation. Abhängig von den Eigenschaften des Schadstoffs erfordert es nur den Austausch von Reagenzien und die Korrektur der Prozessbedingungen.
Abwasserbehandlung
Dieses Verfahren wurde erfolgreich zur Behandlung von Abwässern eingesetzt, die Fasern, Ölprodukte, Öle und Fette und andere schwer wasserlösliche Stoffe enth alten. Abwasser wird zunächst mit speziellen Stoffen in Suspension und Emulsion überführt.
Der Flotationsprozess beruht auf der Fähigkeit von Gasblasen, sich an Partikel zu binden und ihnen dabei zu helfen, an die Oberfläche der Flüssigkeit zu schwimmen.
Allgemeine Grundsätze der Methode
Der einfachste Akt der Flotation ist die Befestigungunlösliche Partikel (z. B. Mineralien, Öl oder andere) zu Luftblasen. Der Erfolg der Reinigung hängt von der Geschwindigkeit ab, mit der eine Bindung zwischen dem Partikel und den Bläschen gebildet wird, von der Stärke dieser Bindung und von der Dauer des Bestehens dieses Komplexes. Die wiederum wird durch die Art der Partikel, die Tendenz zur Benetzung mit Wasser und die Merkmale ihrer Wechselwirkung mit Reagenzien bestimmt. Flotation ist also ein Prozess, der von vielen Faktoren abhängt.
Eine elementare Handlung kann durch einen der folgenden Mechanismen ausgeführt werden:
- in Schwebeteilchen bilden sich sofort Blasen;
- Suspensionsteilchen lagern sich an einer Gasblase an, wenn sie damit kollidieren;
- an der Oberfläche des Partikels bildet sich eine kleine Blase, die sich beim Zusammenstoß mit einer anderen verbindet und an Volumen zunimmt.
Der bei der Flotation gebildete Komplex kann in einem praktisch unbewegten Medium nur unter der Bedingung schwimmen, dass die Auftriebskraft der Gasblase größer ist als das Gewicht des Partikels. Dies führt zur Bildung einer Schaumschicht auf der Oberfläche des behandelten Wassers.
Außerdem müssen die Oberflächen von Blasen und Partikeln an der Kontaktstelle in einem bestimmten Verhältnis stehen. Die Adhäsionskräfte nehmen proportional zur Größe der Partikel im Quadrat zu, da der Umfang ihrer Verbindung durch die Größe der größten ihrer Flächen begrenzt ist. Und die Trennkraft hängt direkt von der Masse des Schadstoffpartikels ab (d. h. seinen linearen Abmessungen in einem Würfel). Ab einer bestimmten Partikelgröße übersteigen somit die Ablösekräfte die Haftkräfte. So fürEine erfolgreiche Abwasserbehandlung durch Flotation ist nicht nur für die Art des Verhältnisses von Suspension zu Blasen wichtig, sondern auch für ihre Größe.
Möglichkeiten, Wasser mit Blasen zu sättigen
Es gibt viele Techniken, die das Auftreten von Gasblasen im Abwasser sicherstellen. Die wichtigsten Flotationsmethoden sind:
- Kompressions- (oder Druck-)Verfahren basierend auf der Erhöhung der Löslichkeit von Luft in Wasser mit steigendem Druck.
- Mechanisches Verfahren basierend auf intensiver Vermischung von Flüssigkeit mit Luft.
- Abwasser durch poröse Materialien leiten, wodurch sie sich verteilen.
- Elektrisches Verfahren basierend auf der Elektrolyse von Wasser, begleitet vom Auftreten von Gasblasen.
- Ein chemischer Prozess, der bei chemischen Reaktionen bestimmter Reagenzien mit Abwasserbestandteilen zur Blasenbildung führt.
- Vakuumverfahren, gekennzeichnet durch Druckminderung.
Druckflotation
Es ist am effektivsten für die Extraktion von feinen und kolloidalen Suspensionen mit geringer Konzentration. Gereinigtes Wasser wird in einem speziellen Reaktor - Sättiger - mit Luft unter einem Druck von bis zu 7 MPa gesättigt. Nach der Freisetzung von Wasser fällt der Druck stark auf normal (atmosphärisch) ab, was einen intensiven Prozess von Luftblasen hervorruft.
Um die Effizienz der Wasseraufbereitung deutlich zu steigern, wird Flotation mit Koagulation und Flockung kombiniert. Diese beiden Ansätzetragen zu einer Vergrößerung der Größe ungelöster Teilchen bei. Gerinnungsmittel sind sowohl anorganische Verbindungen, normalerweise Eisen- oder Aluminiumsalze, als auch einige organische Substanzen. Flockungsmittel sind spezielle Polymere, deren Moleküle in einem wässrigen Medium ein geladenes Netzwerk bilden, das Schadstoffpartikel anziehen kann, wodurch flockige Aggregate entstehen.
Installationen und Flussdiagramme
Anlagen, die eine Druckflotation durchführen, können nicht nur drinnen, sondern auch außerhalb aufgestellt werden. Erstere eignen sich also für kleine Volumina, wenn der Wasserverbrauch nicht mehr als 20 m3/h beträgt, während letztere eine viel größere Kapazität haben. Die kombinierte Platzierung von Strukturen wird häufig angeordnet, wenn große Objekte, z. B. ein Sättiger und eine Flotationszelle, im Freien und Pumpen im Innenbereich stehen.
Bei Installationen unter Bedingungen eines möglichen Absinkens der Lufttemperatur auf negative Werte muss ein Schaumheizsystem vorgesehen werden. Eine klassische Kompressionsflotationsanlage besteht aus folgenden Geräten:
- Pumpe zur Flüssigkeitsversorgung.
- Kompressor zur Versorgung des Wasseraufbereitungssystems mit Luft (oder einem beliebigen Gas).
- Saturator (anders als Druckbehälter bezeichnet), in dem Luft im Abwasser gelöst wird.
- Flotationskammern, wenn der Prozess die Stufe der Vergröberung von Schwebstoffen vorsieht.
- Reagenziengerät, einschließlich Geräte zum Dosieren uMischen von Reagenzien mit der zu reinigenden Flüssigkeit.
- Das Reinigungsprozess-Steuerungssystem.
Technologische Systeme zur Abwasserbehandlung durch Druckflotation können sein:
- Gleichstrom, wenn das volle Volumen der zu reinigenden Flüssigkeit den Sättiger passiert.
- Rezirkulieren, wenn nur 20 - 50% der geklärten Flüssigkeit den Sättiger passieren.
- Teildirektdurchfluss, wenn etwa 30 -70% des Rohwassers in den Sättiger eintritt und der Rest direkt in die Flotationskammer geleitet wird.
Bei der Auswahl eines dieser Systeme werden die physikalischen und chemischen Eigenschaften des behandelten Abwassers, die Anforderungen an den Behandlungsgrad, die örtlichen Gegebenheiten und wirtschaftliche Indikatoren berücksichtigt.
Elektroflotation
Diese Methode wurde in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts eingesetzt. Dann wurde festgestellt, dass Elektrolysegase viel effektiver als Inertgase oder Luft sind, um die Intensität der Flotation zu erhöhen. Damit lassen sich wasserunlösliche Ölprodukte, Schmieröle, schwerlösliche Verbindungen von Schwer- und Buntmetallen isolieren, die im Abwasser stabile Emulsionen bilden. Aber neben Elektrolysegasen wird die Entfernung einiger Verunreinigungen durch ein künstlich erzeugtes elektrisches Feld beeinflusst, in dem sich geladene Teilchen zu entgegengesetzt geladenen Elektroden bewegen.
Erhebliche Nachteile der Elektroflotation sind geringe Produktivität, hohe Elektrodenkosten, Verschleiß und Verschmutzung sowie Explosionsgefahr.
Methode zur Schaumfraktionierung
Es läuft auf die Adsorption gelöster oberflächenaktiver Substanzen (Tenside) an durch die Lösung aufsteigenden Gasbläschen hinaus. In diesem Fall bildet sich intensiv Schaum, angereichert mit der adsorbierten Substanz.
Ein wichtiges Einsatzgebiet für diese Art der Flotation ist die Reinigung von Wässern aus Waschmitteln, die in Wäschereien verwendet werden. Es eignet sich auch zur Abtrennung von Belebtschlamm aus der biochemischen Behandlung.
Erzbehandlung
Das Flotationsverfahren wird erfolgreich in der Primärverarbeitung aller Arten von Erzen eingesetzt, wodurch es möglich ist, eine wertvolle Fraktion mit einem hohen Geh alt an Metall oder seinen Verbindungen abzutrennen. Sie basiert auf Unterschieden in den Oberflächeneigenschaften der getrennten Mineralien.
Erzflotation ist ein dreiphasiger Prozess:
- Festphase ist ein zerkleinertes Mineral;
- flüssige Phase ist Fruchtfleisch;
- die Gasphase wird durch Luftblasen gebildet, die durch den Zellstoff strömen.
Die Flotation kann je nach Form des Produkts, das sich auf der Oberfläche der flüssigen Phase bildet, schaumig, dünnflüssig oder ölig sein.
