5.2.2. Флотация с механическим диспергированием воздуха

При перемещении струи воздуха в воде создается интенсивное вихревое движение, под воздействием которого воздушная струя распадается на отдельные пузырьки. Различают импеллерную, безнапорную и пневматическую флотацию.

Импеллерная флотация (рис. 1.29). Энергичное перемешивание сточной воды во флотационных импеллерных установках создает в ней большое число мелких вихревых потоков, что позволяет получить пузырьки определенной величины. Основным элементом такой установки является импеллер – небольшая турбина насосного типа, представляющая собой диск с радиальными обращенными вверх лопатками. Сточная вода из приемного кармана 1 поступает к импеллеру 6, в который по трубке 4 засасывается воздух. Импеллер крутится на нижнем конце вала, заключенного в трубку через которую всасывается воздух по патрубку 4, т.к. при его вращении образуется зона пониженного давления им. Над импеллером расположен статор 3 в виде диска с отверстиями для внутренней циркуляции воды. Перемешанные импеллером вода и воздух выбрасываются через статор. Решетки 7, расположенные вокруг статора, способствуют более мелкому перемешиванию воздуха в воде.

Отстаивание пузырьков воздуха происходит над решеткой. Пена, содержащая флогируемые частицы, удаляется лопастым пеноснимателем. Обычно флотационная установка состоит из нескольких последовательно соединенных камер. Диаметр импеллеров 600-700 мм. Из первой камеры вода поступает во вторую такой же конструкции, где происходит дополнительная очистка сточной воды.

Степень диспергирования воздуха и эффективность очистки зависят от скорости вращения импеллера. Чем выше скорость импеллера, тем меньше пузырьки и тем выше эффективность процесса. Однако при высоких скоростях резко возрастает турбулентность потока и может происходить разрушение хлопьевидных частиц, что приведет, наоборот, к снижению эффективности процесса очистки. Диаметр импеллера должен быть не более 750 мм. Зона обслуживания импеллера не должна превышать размеров квадрата со стороной равной шести диаметрам импеллера. Высота флотационной камеры Нф принимается равной 1,5-3 м, продолжительность флотации 15-20 мин. Объем флотационной камеры находят по формуле:

где – объем, м3; Q – расход сточных вод, м3/ч.

Пропускная способность флотатора:

Удельный расход воздуха Qyд в = 40-50 м3/ч на 1 м2 площади поверхности.

Удельный расход воздуха Qyд в = 40-50 м3/ч на 1 м2 площади поверхности флотационной камеры.

Количество подаваемого импеллером воздуха:

Qв= 0,000 278·Qуд.в.·f, (1.2)

где f – площадь водного зеркала флотационной камеры, м2.

Необходимое число флотационных камер определяется из соотношения

(1.3)

Применение импеллерных установок целесообразно при очистке сточных вод с высокой концентрацией нерастворенных загрязнений (более 2-3 г/л) и содержащих нефть, нефтепродукты и жиры.

Недостатком импеллерной флотации является относительно высокая обводненность пены. Особенно существенным этот недостаток становится в тех случаях, когда основной целью флотации является извлечение растворенных ПАВ, т.к. большой объем воды в пене заставляет создавать дополнительные установки для ее обработки, что увеличивает стоимость очистки в целом.

Импеллерные флотационные установки широко используют при обогащении полезных ископаемых, а также применяют для очистки сточных вод с высоким содержанием взвешенных частиц (при концентрации более 2 г/л).

Безнапорная флотация. Диспергирование воздуха в безнапорных установках происходит за счет вихревых потоков, создаваемых рабочим колесом центробежного насоса. Схема флотации аналогична напорной, но в ней отсутствует сатуратор, что является преимуществом безнапорной флотации. Образующиеся в камере безнапорной установки пузырьки имеют большую крупность, а следовательно, эффект флотации мелких частиц снижается. Безнапорные флотационные установки обычно применяют для очистки сточных вод от жира и шерсти.

Пневматическая флотация. Пневматические флотационные установки применяют при очистке сточных вод, содержащих растворенные примеси, которые агрессивны к механизмам (насосам, импеллерам и др.), имеющим движущиеся части. Измельчение пузырьков воздуха достигается путем впуска воздуха во флотационную камеру через сопла, которые расположены на воздухораспределительных трубках, укладываемых на дно флотационной камеры на расстоянии 0,25-0,3 м друг от друга. Диаметр отверстий сопел составляет 1-1,2 мм, рабочее давление перед ними 0,3-0,5 МПа, глубина флотатора принимается 3-4 м. Скорость струи на выходе из сопла 100-200 м/с. Объем флотатора можно определить по формуле