El problema del tractament d'aigües residuals ha estat rellevant durant moltes dècades. La dificultat rau en l'obsolescència de mètodes i equips, així com en l'aparició de nous productes químics en productes químics domèstics i en producció, que requereixen enfocaments completament nous per eliminar-los de les aigües residuals. Un dels mètodes universals de tractament d'aigües residuals és la flotació. En funció de les característiques del contaminant, només requereix la substitució de reactius i la correcció de les condicions del procés.
Tratament d'aigües residuals
Aquest mètode s'ha utilitzat amb èxit per tractar aigües residuals que contenen fibres, derivats del petroli, olis i greixos i altres substàncies poc solubles en aigua. Les aigües residuals es transfereixen primer en suspensió i emulsió mitjançant substàncies especials.
El procés de flotació es basa en la capacitat de les bombolles de gas d'unir-se a les partícules, ajudant-les a flotar a la superfície del líquid.
Principis generals del mètode
L'acte de flotació més senzill és l'enganxamentpartícules insolubles (per exemple, minerals, oli o qualsevol altre) a les bombolles d'aire. L'èxit de la purificació depèn de la velocitat a la qual es forma un enllaç entre la partícula i les bombolles, de la força d'aquest enllaç i de la durada de l'existència d'aquest complex. La qual cosa, al seu torn, ve determinada per la naturalesa de les partícules, la tendència a mullar-se amb aigua i les característiques de la seva interacció amb els reactius. Per tant, la flotació és un procés que depèn de molts factors.
Un acte elemental es pot dur a terme mitjançant un dels mecanismes següents:
Les
El complex, que es forma durant el procés de flotació, en un medi pràcticament immòbil només pot flotar amb la condició que la força d'elevació de la bombolla de gas sigui més gran que el pes de la partícula. Això provocarà la formació d'una capa d'escuma a la superfície de l'aigua tractada.
A més, les àrees superficials de les bombolles i les partícules al punt de contacte han d'estar en una proporció determinada. Les forces adhesives augmenten en proporció a la mida de les partícules al quadrat, ja que el perímetre de la seva connexió està limitat per la mida de la més gran de les seves cares. I la força de separació depèn directament de la massa de la partícula contaminant (és a dir, les seves dimensions lineals en un cub). Així, quan s'arriba a una certa mida de partícula, les forces de despreniment superen les forces d'adhesió. Així perEl tractament exitós dels efluents per flotació és important no només per la naturalesa de la relació de la suspensió amb les bombolles, sinó també per la seva mida.
Maneres de saturar l'aigua amb bombolles
Hi ha moltes tècniques que garanteixen l'aparició de bombolles de gas a les aigües residuals. Els principals mètodes utilitzats en flotació són:
- Mètode de compressió (o pressió) basat en augmentar la solubilitat de l'aire a l'aigua amb l'augment de la pressió.
- Mètode mecànic basat en la barreja intensiva de líquid amb aire.
- Fes passar les aigües residuals a través de materials porosos fent-los dispersar.
- Mètode elèctric basat en l'electròlisi de l'aigua, acompanyat de l'aparició de bombolles de gas.
- Procés químic que provoca la formació de bombolles durant les reaccions químiques de determinats reactius amb components d'aigües residuals.
- Mètode al buit caracteritzat per la reducció de pressió.
Flotació a pressió
És el més eficaç per a l'extracció de suspensions fines i col·loïdals de baixa concentració. L'aigua purificada està saturada amb aire a pressió de fins a 7 MPa en un reactor especial - saturador. Després de l'alliberament d'aigua, la pressió baixa bruscament fins a la normalitat (atmosfèrica), cosa que provoca un procés intensiu de bombolles d'aire.
Per tal d'augmentar significativament l'eficiència del tractament de l'aigua, la flotació es combina amb la coagulació i la floculació. Tots dos enfocamentscontribueixen a augmentar la mida de les partícules no dissoltes. Els coagulants són tant compostos inorgànics, normalment sals de ferro fèrric o alumini, com algunes substàncies orgàniques. Els floculants són polímers especials les molècules dels quals en un medi aquós formen una xarxa carregada capaç d'atreure partícules contaminants, la qual cosa provoca l'aparició d'àrids floculents.
Instal·lacions i diagrames de flux
Les instal·lacions que fan flotació a pressió es poden col·locar no només a l'interior, sinó també a l'exterior. Així, els primers són adequats per a volums petits, si el consum d'aigua no supera els 20 m3/h, mentre que els segons tenen una capacitat molt més gran. Sovint s'organitza la col·locació combinada d'estructures quan objectes grans, per exemple, un saturador i una cèl·lula de flotació, estan a l'aire lliure i les bombes a l'interior.
En el cas d'instal·lacions en condicions de possible disminució de la temperatura de l'aire a valors negatius, cal disposar d'un sistema de calefacció d'escuma. Una planta de flotació per compressió clàssica consta dels següents equips:
- Bomba per subministrament de líquid.
- Compressor per subministrar aire (o qualsevol gas) al sistema de tractament d'aigua.
- Saturator (l' altre nom és un dipòsit a pressió), en què l'aire es dissol a les aigües residuals.
- Càmeres de flotació, si el procés preveu l'etapa d'engruiximent de les partícules en suspensió.
- Dispositiu reactiu, inclosos els dispositius de dosificació ibarrejant reactius amb el líquid a purificar.
- El sistema de control del procés de neteja.
Els esquemes tecnològics que impliquen tractament d'aigües residuals mitjançant flotació a pressió poden ser:
- Cocurrent, quan tot el volum del líquid a purificar passa pel saturador.
- Recirculant, quan només el 20-50% del líquid clarificat passa pel saturador.
- De flux parcialment directe, quan aproximadament el 30-70% de l'aigua bruta entra al saturador i la resta s'alimenta directament a la cambra de flotació.
A l'hora de triar un d'aquests esquemes, es tenen en compte les propietats físiques i químiques de les aigües residuals tractades, els requisits del grau de tractament, les condicions locals i els indicadors econòmics.
Electroflotació
Aquest mètode es va començar a utilitzar a la segona meitat del segle XX. Aleshores es va trobar que els gasos d'electròlisi són molt més efectius que els gasos inerts o l'aire per augmentar la intensitat de la flotació. Això permet aïllar productes petroliers insolubles en aigua, olis lubricants, compostos poc solubles de metalls pesants i no fèrrics, que formen emulsions estables a les aigües residuals. Però, a més dels gasos d'electròlisi, l'eliminació d'algunes impureses es veu afectada per un camp elèctric creat artificialment en el qual les partícules carregades es mouen cap a elèctrodes de càrrega oposada.
Els desavantatges significatius de l'electroflotació són la baixa productivitat, l' alt cost dels elèctrodes, el desgast i la contaminació i el perill d'explosió.
Mètode de fraccionament d'escuma
Es redueix a l'adsorció de substàncies tensioactives dissoltes (surfactants) sobre les bombolles de gas que pugen a través de la solució. En aquest cas, l'escuma es forma intensament, enriquida amb la substància adsorbida.
Un àmbit d'aplicació important per a aquest tipus de flotació és la depuració de l'aigua dels detergents utilitzats a les bugaderies. També és adequat per separar els fangs activats del tractament bioquímic.
Apòsit de mineral
El procés de flotació s'utilitza amb èxit en el processament primari de tot tipus de minerals, fet que permet separar una fracció valuosa amb un alt contingut de metall o els seus compostos. Es basa en les diferències en les propietats de la superfície dels minerals separats.
La flotació del mineral és un procés de tres fases:
- fase sòlida és un mineral triturat;
- la fase líquida és pasta;
- la fase gasosa està formada per bombolles d'aire que travessen la polpa.
La flotació pot ser espumosa, pel·lícula o greixosa, depenent de la forma del producte format a la superfície de la fase líquida.
