Концентрація дисперсної фази

Спосіб внесення полімерів.

Флокулююча дія флокулянту посилюється при додаванні флокулянту у 2 стадії і практично рівними порціями. При введенні першої порції утворюються флокули, при введенні другої частини новоутворені флокули будуть взаємодіяти з макромолекулами.

Концентрація електролітів.

Добавляння електролітів покращують флокулюючу дію як заряджених так і незаряджених полімерів. При введенні електролітів зменшується доза реагенту. Це пояснюється тим, що:

· Додаткове зменшення агрегативної стійкості дисперсії внаслідок зжимання подвійного електричного шару і зниження заряду та потенціалу частинок.

· Тим, що внаслідок зниження адсорбції неіонних полімерів з ростом іонної сили розчину підвищується концентрація високомолекулярних з’єднань, що відповідає стабілізації системи.

Флокулянти

· У камерах утворення пластівців та відстійниках.

Флокулянти прискорюють формування пластівців та їх осадження, покращують ефект освітлення води, збільшують швидкість її руху в спорудах.

· Освітлювачі зі зваженими осадами.

Флокулянт сприяє концентрації частинок у зваженому шарі, зменшує винесення зважених речовин при підвищенні швидкості потоку води.

· Фільтри і контактні освітлювачі.

Флокулянти збільшують час захисної дії завантаження, покращують якість фільтрату, підвищують швидкість фільтрування і зменшують витрати промивної води.

· Перед відстійниками та освітлювачами.

Флокулянти інтенсифікують роботу цих споруд.

 

ФЛОТАЦІЯ

Флотація використовується для очищення стічних вод, для видалення зважених речовин. Перевагою флотації перед коагуляцією є те, що осади, які утворюються при флотації менш вологі. Флотація — процес, який відбувається за рахунок видалення тонкодисперсних частинок з води. Флотація основана на різній змочуваності частинок водою.

Суть процесу:

Специфічна взаємодія зважених речовин і нерозчинних домішок з пухирцями тонкодиспергованого у воді повітря. На поверхні води утворюється шар піни з речовиною яку видаляють.

Оптимальні розміри частинок, які видаляють при флотації 10^-5-10^-3 м. Флотація відбувається у важкій гетерогенній системі. У цьому випадку із стічної води видаляються нерозчинні частинки і колоїди разом з деякою кількістю розчинених високомолекулярних речовин — ПАР. Такий процес називається пінною флотацією.

Якщо флотація відбувається в гомогенній системі, то процес називається пінною сепарацією. При цьому видаляється лише молекули ПАР, деякі іони.

Флотаційні процеси визначаються як процеси молекулярного прилипання частинок флотуючого матеріалу до поверхні поділу двох фаз (газ-вода), обумовлені надлишком вільної енергії поверхневих граничних шарів, а також особливими поверхнями змочування, які виникають у місцях зіткнення трьох фаз (рідина-газ-тверде тіло).

Прилипання частинок, що знаходять у рідині до поверхні пухирця можливе лише тоді, коли частинки не змочуються або погано змочуються водою. Степінь змочування водою твердої поверхні має бути виражена кількісною величиною краєвого кута змочування θ (тета).

 

1. Гострий кут змочування — поверхня повністю змочена.

2. Кут менше 90° — поверхня наполовину змочена.

3. Тупий кут змочування (більше 90°) — поверхня незмочувана.

 

По відношенню до води, речовини можуть бути гідрофільні, гідрофобні, дифільні. До гідрофобних речовин відносяться такі речовини, які мають неполярну побудову молекул. Гідрофільні речовини з полярною побудовою молекул, знаходячись у воді, сильно гідратуються. Речовини з дифільною побудовоюздатні гідратуватись зі сторони полярної групи. Зі сторони вуглецевої групи вони гідрофобні і здатні злипатися з пухирцями газу.

Флотореагенти — хімічні з’єднання, що сприяють прилипанню пухирців повітря до частинок і здійсненню флотації до визначених реагентів.

Є три групи флотореагентів залежно від цільового призначення:

1. Збирачі — органічні речовини, що закріплюються переважно на поверхні поділу тверде-рідина.

Призначення: Гідрофобізація мінеральної поверхні (зменшення змочуваності), збільшення швидкості і міцності прилипання частинок до пухірців повітря.

Молекули або йонні збирачі являються дифільними.

2. Піноутворювачі — поверхнево активні органічні речовини, що адсорбуються переважно на поверхні поділу рідина-газ.

Призначення: сприяти утворенню в об’ємі розчину повітряних пухирців, а на поверхні рідини — стійкого пінного шару.

Молекули піноутворювачів також дифільні. Полярна частина може бути представлена гідроксилом, сульфо-чи аміногрупою.

3. Регулятори — можуть бути як органічні так і неорганічні речовини.

Регулююча дія регуляторів пов’язана з наступними положеннями:

· З очищеної поверхні зависі шляхом видалення оксидних плівок і зміною хімічного складу поверхневого шару.

· З адсорбцією йонів, які сприяють взаємодії частинки зі збирачем.

· З осадженням чи зв’язуванням у комплексні з’єднання йонів, що затруднюють закріплення збирача на поверхні частинок.

· З покращенням піноутворюючої здатності.

· Зі зміною електростатичного стану побулдови частинки і побудови ПЕШ.

Процес флотації можна здійснювати як тристадійний:

1. Поступове зближення частинок з пухирцями повітря в той час, як над частинками формуються змочувана плівка.

2. Потоншення змочуваної плівки до ти пір, поки не буде досягнуто нестабільний стан.

3. Порушення змочуваності плівки і утворення краєвого кута, що забезпечує адгезію частинок на поверхні пухирця.

Ефект флотації частинок, розміри яких близькі до колоїдних в значній мірі залежать від електростатичної взаємодії ПЕШ частинки пухирця.

Зниження кінетичного потенціалу частинок призводить до зменшення енергетичного бар’єру і покращення флотійності.

Для кожного розміру пухирця існує критичний розмір частинки. Зіштовхування частинок меншого розміру з пухирцем не відбувається. При достатньо великих розмірах частинок, швидкість флотації прямо пропорційна d², де d — діаметр пухирця. При малих розмірах частинок швидкість флотації обернено пропорційна d^2/3.

Способи флотаційної обробки промислових стічних вод.

1. Флотація при виділення повітря з розчину (вакуумні установки, напірні установки).

2. Флотація з механічним диспергуванням повітря (імпелерні, безнапірні, пневматичні установки).

3. Флотація при подачі повітря через пористі матеріали.

4. Електрофлотація.

5. Хімічна флотація.

Мінімальний розмір пухирців повітря розраховується за формулою:

де — поверхневий натяг на межі газ-рідина, — перепад тиску.

Пряма флотація

1 – ємність; 2 – насос; 3 – напірний бак; 4 – флотатор.

 

Флотація з рециркуляцією води

1 – ємність із забрудненою водою; 2 – флотатор; 3 – насос; 4 – ежектор; 5 – напірний бак.

 

 

Флотація з частковою подачею води

1 – ємність із забрудненою водою; 2 – флотатор; 3 – насос; 4 – ежектор; 5 – напірний бак; 6 – фільтр тонкої очистки.

 

Вакуумна флотація (вакуумні установки)

Виділення повітря відбувається за рахунок утворення вакууму. При вакуумній флотації стічну рідину попередньо насичують повітрям в аераційній камері. Потім під дією розрідження стічні води піднімаються у флотаційну камеру, де вони знаходяться під пониженим тиском.

Переваги вакуумної флотації:

· Утворення пухирців газу, їх злипання з частковим спливанням агрегату пухирців, відбувається у спокійному середовищі. Ймовірність руйнування агрегатів зводиться до мінімуму.

· Мінімальні затрати електроенергії.

Недоліки вакуумної флотації:

· Незначне насичення стічної рідини газом.

· Флотація з механічним диспергуванням повітря.

При перемішуванні потоку повітря у воді відбувається значний вихровий рух, під дією якого потік розділяється на окремі бульбашки.

Імпелер — пристрій, що обертається, куди по спеціальному патрубку поступає вода і одночасно відбувається підсос повітря, що подається по спеціальній трубі. За допомогою імпелерних лопаток, які обертаються, рідина та повітря викидаються зі статору, що встановлюється над імпелером. Імпелерна флотація використовується для очищення стічних вод від нафтопродуктів.

Безнапірні установки — диспергування повітря відбувається за рахунок завихрення, що утворюється робочим колесом центробіжного насосу.

Перевагою безнапірної флотації перед напірною є те, що не потрібний додатковий тиск для розчинення повітря. Використовується для більш крупних частинок.

Пневматичні установки — повітря вводиться за допомогою сопла. Швидкість виходу потоку повітря зі сопла 100-200 м/с.