Полная версия

Главная arrow Строительство arrow Водоснабжение

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И МЕТОДЫ ФЛОТАЦИИ. КОНСТРУКЦИИ ФЛОТАТОРОВ

Для предварительной обработки маломутных (до 150—200 мг/л) и цветных (до 200 град) вод, содержащих планктон и плавающие загрязнения (масла, нефтепродукты и т.п.), применяют флотаторы. Остаточная мутность воды после флотаторов составляет 3—5 мг/л (до 10 мг/л).

Сущность процесса флотации состоит в слипании под воздействием молекулярных сил взвешенных примесей с пузырьками вы- сокодиспергированного в воде газа, всплывании образующихся агрегатов и формировании на поверхности воды пенного слоя, насыщенного извлеченными веществами. Флотируемость примесей различной крупности определяется размерами пузырьков газа ((15—30)* 10—6 м), которые зависят от поверхности натяжения на границе вода—газ. При понижении поверхностного натяжения до 0,06— 0,065 н/м и ниже эффект очистки воды флотацией повышается.

Предварительное коагулирование примесей воды повышает эффект флотации, так как понижает поверхностное натяжение. Как показала практика, оптимальная крупность флотируемых примесей находится в пределах 10—3—10“1 см.

Улучшение процесса флотации достигают гидрофобизацией поверхности примесей коагулянтами и флокулянтами, которые, сорбируясь на поверхности удаляемых частичек, понижают их смачиваемость, что интенсифицирует прилипание примесей к пузырькам газа. Использование коагулянтов и флокулянтов позволяет значительно повысить эффективность флотационной очистки и удалять загрязнения, находящиеся в воде в виде стойких эмульсий и взвесей, а также в коллоидном состоянии. Присутствие электролитов в природной воде способствует уменьшению электрокинетического потенциала коллоидных примесей и ускорению за счет этого процесса флотации. В некоторых случаях усилению гидрофобизации частиц примесей способствует предварительная обработка воды в магнитном поле. После флотационного разделения гидрофобный осадок отработанных гидроксидов занимает значительно меньший объем и имеет меньшую влажность, чем осадок, полученный при декантировании.

Существует несколько видов флотации, среди которых по способу насыщения водных суспензий или растворов пузырьками воздуха и по их размерам можно выделить:

  • • флотацию с выделением воздуха из перенасыщенного раствора — установки напорные, вакуумные и эрлифтные;
  • • флотацию с механическим диспергированием воздуха — установки импеллерные и пневматические;
  • • флотацию с диспергированием воздуха через мелкопористые диспергаторы различных конструкций;
  • • электрофлотацию.

Методы флотационной очистки природных вод отличаются также по конструктивному оформлению сооружений и аппаратов, в которых они реализуются, по способам разделения всплывшей пены с задержанными загрязнениями от осветленной воды.

Установки, в которых газовые пузырьки образуются за счет перепада давления, подразделяются на напорные и вакуумные. При обработке природных вод умеренной мутности с большим содержанием органических веществ, планктона часто применяют напорную флотацию (рис. 29.2). В части воды (до 10% исходного расхода) растворяют воздух в напорном резервуаре. Причем для насыщения воздухом используют как исходную неочищенную воду, так и очищенную — фильтрованную. В отечественной практике чаще применяется второй вариант. При входе во флотационную камеру оба потока сме-

Флотационная установка

Рис. 29.2. Флотационная установка:

1,2 — подача исходной воды с реагентами и отвод осветленной; 3 — флотационная камера; 4 — лотки сбора пены; 5 — система распределения водовоздушной смеси; б — напорный бак; 7,8 — насос и компрессор; 9 — перегородчатая камера хлопьеобразования шиваются. Подготовку водовоздушной смеси осуществляют в абсорберах (или напорных резервуарах) под давлением 0,6-0,8 МПа, куда подают воду после фильтров и воздух в количестве 0,9—1,2% расхода очищаемой воды. В зоне меньшего давления из насыщенной воздухом воды выделяются мельчайшие пузырьки, необходимые для флотации легкой взвеси. Способ напорной флотации позволяет путем регулирования давления легко изменять количество растворенного воздуха и размер пузырьков, вводимых в обрабатываемую воду, в зависимости от состава взвеси в исходной воде.

В вакуумных флотаторах вместо компрессора применяют эжекторы для подсоса воздуха в обрабатываемую воду.

В установках с диспергированием воздуха через мелкопористые элементы[рис. 29.3 (5, с. 220)] воздухом насыщается весь объем обрабатываемой воды или ее определенная рециркулирующая часть.

В установках электрофлотации обрабатываемая вода движется в межэлектродном пространстве, при этом на поверхности электродов образуются пузырьки водорода или кислорода, которые флотируют примеси воды. При применении растворимых электродов параллельно с электрофлотацией идет процесс электрокоагуляции, что улучшает очистку воды.

В состав флотационных установок входят флотационные камеры, камеры хлопьеобразования, узлы подготовки и распределения водо- воздушной смеси, устройства для удаления и отвода пены. Флотационные камеры бывают круглые или прямоугольные в плане, с горизонтальным или радиальным направлением движения воды. Наиболее широко используются флотаторы прямоугольной (квадратной) формы в плане с горизонтальным движением воды. Длина камеры назначается 3—9 м, ширина до 6 м, отношение ширины к длине в пределах У32/3- Глубина слоя воды во флотаторе принимается 1,5— 2,5 м. Прямоугольные флотаторы чаще всего бывают вытянуты в плане по ходу движения воды.

Флотационная установка с диспергированием воздуха через мелкопористые материалы

Рис. 29.3. Флотационная установка с диспергированием воздуха через мелкопористые материалы:

7 — трубопровод подачи воздуха; 2 — фильтросные пластины; 3 — флотационная камера; 4 — скребок; 5 — шламоприемник; 6 — регулятор уровня воды на выпуске

Для улучшения использования всего объема флотатора в некоторых случаях устанавливают продольные перегородки. Во входной части прямоугольной флотационной камеры струенаправляющую перегородку размещают под углом 60-70° к горизонтали в сторону движения воды. Днище флотационной камеры имеет уклон 0,01 к трубопроводу для опорожнения.

Скорость входа обрабатываемой воды во флотатор не должна превышать скорости ее выхода из камеры хлопьеобразования, поэтому скорость движения обрабатываемой воды над струенаправляющей перегородкой назначают 0,016—0,02 м/с. Равномерное распределение водовоздушной смеси в объеме обрабатываемой воды и формирование мелких воздушных пузырьков достигаются устройством перфорированного трубопровода и размещенного под ним на расстоянии 8—10 см кожуха из материала, стойкого к кислородной коррозии. Распределительную трубу располагают на расстоянии 0,25—0,35 м ниже дна во входной части флотатора в отсеке, образованном торцовой стенкой аппарата и струенаправляющей перегородкой. Скорость выхода водовоздушной смеси из отверстий распределителя принимают 20—25 м/с, диаметр отверстий 3—5 мм. Отверстия следует располагать равномерно по нижней образующей трубы.

Сбор и отвод осветленной воды из флотатора должны производиться равномерно из нижней части камеры с помощью подвесной стенки, направляющей поток к отводу воды из аппарата, либо с помощью отводящей системы из перфорированных труб. Скорость движения воды под подвесной стенкой или в отверстиях водосборной системы принимают 0,8—1,2 м/с.

При строительстве новых очистных сооружений предпочтение следует отдавать флотаторам с горизонтальным движением воды прямоугольной формы в плане, совмещенным с камерами хлопьеобразования, с целью предотвращения разрушения хлопьев, сформированных в процессе коагуляции взвеси в воде.

Образующуюся во флотаторе пену (влажностью не менее 94%) удаляют либо кратковременным подъемом уровня воды с отводом ее через подвесные лотки, расположенные равномерно по площади камеры, либо с помощью скребковых механизмов, перемещающих пену к сборным лоткам. Потери воды при сбросе пены подъемом уровня воды принимают 1 — 1,5% расхода обрабатываемой воды. При удалении пены скребковыми механизмами скорость движения скребков в прямоугольных камерах принимают до 0,02 м/с. Днища лотков выполняют с уклоном 0,025 в сторону отвода пены. Верхние кромки лотков располагают на одной общей отметке на 10—15 мм выше уровня воды во флотаторе.

Удаляемая пена должна быть достаточно прочной, чтобы предотвратить обратное загрязнение воды, и подвижной с целью перемещения ее к сбросным устройствам. Устойчивость и подвижность пены зависят от свойств и количества реагентов и загрязнений. Стабилизации пены способствует наличие в воде хлопьев коагулянта, мелких частиц взвеси и поверхностно — активных веществ.

Флотационную камеру рассчитывают на удельную нагрузку 6—8 м3/ч на м2 площади. Продолжительность пребывания воды в камере до 40 мин.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>