Jätevesien käsittelyn ongelma on ollut ajankohtainen jo vuosikymmeniä. Vaikeutena ovat menetelmien ja laitteiden vanheneminen sekä uusien kemikaalien ilmaantuminen kotitalouskemikaaleissa ja tuotannossa, mikä edellyttää täysin uusia lähestymistapoja niiden poistamiseen jätevesistä. Yksi yleisimmistä jätevedenkäsittelymenetelmistä on vaahdotus. Saastuttavan aineen ominaisuuksista riippuen se vaatii vain reagenssien vaihtamisen ja prosessiolosuhteiden korjaamisen.
Jätevedenkäsittely
Menetelmää on käytetty menestyksekkäästi kuituja, öljytuotteita, öljyjä ja rasvoja sekä muita veteen huonosti liukenevia aineita sisältävien jätevesien käsittelyyn. Jätevesi siirretään ensin suspensioksi ja emulsioksi erityisillä aineilla.
Vahdotusprosessi perustuu kaasukuplien kykyyn kiinnittyä hiukkasiin, mikä auttaa niitä kellumaan nesteen pinnalle.
Menetelmän yleiset periaatteet
Yksinkertaisin kellunta on kiinnitysliukenemattomat hiukkaset (esimerkiksi mineraali, öljy tai mikä tahansa muu) ilmakupliksi. Puhdistuksen onnistuminen riippuu nopeudesta, jolla hiukkasen ja kuplien välille muodostuu sidos, tämän sidoksen vahvuudesta ja tämän kompleksin olemassaolon kestosta. Mikä puolestaan määräytyy hiukkasten luonteesta, taipumuksesta kastua vedellä ja niiden vuorovaikutuksesta reagenssien kanssa. Näin ollen vaahdotus on prosessi, joka riippuu monista tekijöistä.
Perustoimi voidaan suorittaa jollakin seuraavista tavoista:
- kuplia muodostuu välittömästi suspendoituneisiin hiukkasiin;
- Suspensiohiukkaset kiinnittyvät kaasukuplaan törmääessään siihen;
- hiukkasen pinnalle muodostuu pieni kupla, joka törmäyksessä yhdistyy toiseen ja kasvaa tilavuudeltaan.
Vahdotusprosessin aikana muodostuva kompleksi käytännössä liikkumattomassa väliaineessa voi kellua vain sillä ehdolla, että kaasukuplan nostovoima on suurempi kuin hiukkasen paino. Tämä johtaa vaahtokerroksen muodostumiseen käsitellyn veden pinnalle.
Lisäksi kuplien ja hiukkasten pinta-alojen kosketuskohdassa on oltava tietyssä suhteessa. Liimavoimat kasvavat suhteessa hiukkasten neliön kokoon, koska niiden liitoksen kehää rajoittaa niiden suurimman pinnan koko. Ja erotusvoima riippuu suoraan saastuttavan hiukkasen massasta (eli sen lineaarimitoista kuutiossa). Näin ollen, kun tietty hiukkaskoko saavutetaan, irrotusvoimat ylittävät tarttumisvoimat. Joten vartenOnnistunut jäteveden vaahdotuskäsittely on tärkeää paitsi suspension ja kuplien suhteen luonteen, myös niiden koon vuoksi.
Tapoja kyllästää vesi kupilla
On olemassa monia tekniikoita, jotka varmistavat kaasukuplien esiintymisen jätevedessä. Tärkeimmät kelluntamenetelmät ovat:
- Paineen (tai paineen) menetelmä, joka perustuu ilman vesiliukoisuuden lisäämiseen paineen noustessa.
- Mekaaninen menetelmä, joka perustuu nesteen intensiiviseen sekoitukseen ilman kanssa.
- Jäteveden ohjaaminen huokoisten materiaalien läpi, jolloin ne hajoavat.
- Sähköinen menetelmä, joka perustuu veden elektrolyysiin, johon liittyy kaasukuplien ilmaantumista.
- Kemiallinen prosessi, joka aiheuttaa kuplien muodostumista tiettyjen reagenssien kemiallisten reaktioiden aikana jätevesikomponenttien kanssa.
- Tyhjiömenetelmä, jolle on ominaista paineen alentaminen.
Paineen vaahdotus
Se on tehokkain pienipitoisuuksien hienojen ja kolloidisten suspensioiden uuttamiseen. Puhdistettu vesi kyllästetään ilmalla paineessa jopa 7 MPa erityisessä reaktorissa - kyllästimessä. Veden vapautumisen jälkeen paine laskee jyrkästi normaaliksi (ilmakehän), mikä saa aikaan intensiivisen ilmakuplien muodostumisprosessin.
Vedenkäsittelyn tehokkuuden lisäämiseksi merkittävästi vaahdotus yhdistetään koagulaatioon ja flokkulaatioon. Molemmat lähestymistavatmyötävaikuttaa liukenemattomien hiukkasten koon kasvuun. Koagulantit ovat sekä epäorgaanisia yhdisteitä, yleensä ferriraudan tai alumiinin suoloja, että joitain orgaanisia aineita. Flokkulantit ovat erityisiä polymeerejä, joiden molekyylit vesipitoisessa väliaineessa muodostavat varautuneen verkoston, joka pystyy houkuttelemaan saastuttavia hiukkasia, mikä johtaa flokkuloituvien aggregaattien ilmaantumiseen.
Asennukset ja vuokaaviot
Paineflotaatiota suorittavat asennukset voidaan sijoittaa paitsi sisätiloihin myös niiden ulkopuolelle. Joten ensimmäiset sopivat pienille määrille, jos vedenkulutus on enintään 20 m3/h, kun taas jälkimmäisten kapasiteetti on paljon suurempi. Rakenteiden yhteissijoittelu järjestetään usein, kun suuret esineet, kuten kyllästin ja vaahdotuskenno, ovat ulkona ja pumput sisällä.
Asennuksissa, joissa ilman lämpötila saattaa laskea negatiivisiin arvoihin, on tarpeen järjestää vaahtolämmitysjärjestelmä. Klassinen puristusvaahdotuslaitos koostuu seuraavista laitteista:
- Pumppu nesteensyöttöön.
- Kompressori ilman (tai minkä tahansa kaasun) syöttämiseen vedenkäsittelyjärjestelmään.
- Saturator (sen toinen nimi on painesäiliö), jossa ilma liukenee jäteveteen.
- Vahdotuskammiot, jos prosessi mahdollistaa suspendoituneiden hiukkasten karkenemisvaiheen.
- Reagenssilaite, mukaan lukien annostelu- ja laitteetsekoittamalla reagenssit puhdistettavaan nesteeseen.
- Puhdistusprosessin ohjausjärjestelmä.
Teknologiset järjestelmät, jotka sisältävät jäteveden käsittelyn paineflotaatiolla, voivat olla:
- Samanaikainen, kun puhdistettavaa nestettä täysi määrä kulkee kyllästimen läpi.
- Kierrätys, kun vain 20 - 50 % kirkastetusta nesteestä kulkee kyllästimen läpi.
- Osittain suoravirtaus, kun noin 30 -70 % raakavedestä tulee kyllästimeen ja loput syötetään suoraan vaahdotuskammioon.
Näistä järjestelmistä valittaessa otetaan huomioon puhdistetun jäteveden fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet, käsittelyasteelle asetetut vaatimukset, paikalliset olosuhteet ja taloudelliset indikaattorit.
Sähköflotaatio
Tätä menetelmää alettiin käyttää 1900-luvun jälkipuoliskolla. Sitten havaittiin, että elektrolyysikaasut ovat paljon tehokkaampia kuin inertit kaasut tai ilma lisäämään vaahdon intensiteettiä. Tämä mahdollistaa veteen liukenemattomien öljytuotteiden, voiteluöljyjen, raskas- ja ei-rautametallien heikosti liukenevien yhdisteiden eristämisen, jotka muodostavat stabiileja emulsioita jätevedessä. Mutta elektrolyysikaasujen lisäksi joidenkin epäpuhtauksien poistoon vaikuttaa keinotekoisesti luotu sähkökenttä, jossa varautuneet hiukkaset liikkuvat kohti vastakkaisesti varautuneita elektrodeja.
Elektroflotaation merkittäviä haittoja ovat alhainen tuottavuus, korkeat elektrodien kustannukset, kuluminen ja kontaminaatio sekä räjähdysvaara.
vaahdon fraktiointimenetelmä
Se tiivistyy liuenneiden pinta-aktiivisten aineiden (pinta-aktiivisten aineiden) adsorptioon liuoksen läpi nouseviin kaasukupoihin. Tässä tapauksessa muodostuu intensiivisesti vaahtoa, joka on rikastettu adsorboituneella aineella.
Tällaisten vaahdotusten tärkeä käyttöalue on veden puhdistaminen pesuloissa käytetyistä pesuaineista. Se soveltuu myös biokemiallisen käsittelyn aktiivilietteen erottamiseen.
Malmisidos
Vahdotusprosessia käytetään menestyksekkäästi kaikenlaisten malmien primaarikäsittelyssä, mikä mahdollistaa arvokkaan jakeen erottamisen, jossa on korkea metalli- tai sen yhdistepitoisuus. Se perustuu erottuneiden mineraalien pinnan ominaisuuksien eroihin.
Malmin vaahdotus on kolmivaiheinen prosessi:
- kiinteä faasi on murskattu mineraali;
- nestefaasi on massaa;
- kaasufaasi muodostuu massan läpi kulkevista ilmakuplista.
Vahdotus voi olla vaahtoavaa, kalvomaista tai öljyistä riippuen nestefaasin pinnalle muodostuneen tuotteen muodosta.