Рисунок 1 — Методы отчистки сточных вод
Физико-химическая очистка воды объединяет в себя несколько методов:
коагуляцию — добавление в стоки коагулятов (соли железа, аммония и т.п.) при реакции с которыми получаются осадки в виде хлопьев, которые потом можно просто удалить.
флотацию — пропускание через стоки воздушных пузырьков. Они при движении вверх прихватывают с собой масла, поверхностно-активные вещества и прочие загрязнения. На поверхности сточных вод в результате образуется пена.
Адсорбцию — использование материалов, которые могут впитывать загрязняющие вещества (силикагель, глины, торф, активированный уголь).
Химические очистка воды:
Химическая очистка осуществляется с помощью разнообразных химических реагентов, вступающих в реакцию с загрязняющими веществами. В результате их воздействия образуются нерастворимые осадки.
Механическая очистка воды:
Механическая очистка осуществляется методами отстаивания, процеживания и фильтрования. С помощью них удаляется 60-90% механических взвесей. Для этого применяются отстойники, фильтры, песколовки, решетки, масло ловушки. Для животноводства — это один из наиболее экономичных способов. В частности, используется метод центрифугирования на жидкую и твердую фракцию. Первую в дальнейшем с помощью химических реакций превращают в гумус, твердую фракцию в виде компоста вывозят на поля. Выделяющиеся при разложении двуокись углерода, метан и сероводород в качестве биогаза можно использовать в качестве топлива для производства тепла
Биологическая очистка воды:
Биологическая очистка за счет воздействия определенных микроорганизмов обеспечивает восстановление или окисление различной органики, находящейся в стоках. Для этих микроорганизмов загрязняющие вещества являются питательной средой. Для биологической очистки применяются два типа сооружений:
с естественными (или близкими к ним) условиями;
искусственными условиями.
Метод флотации
Метод флотации, обладающий высокой эффективностью, производительностью и универсальностью, то есть способный очищать стоки как от жидких, так и от твёрдых взвесей. Вместе с тем, существующие способы флотации обладают высокими энергетическими затратами, вызванными необходимостью компремирования газа и экономическими затратами, связанными с высоким расходом коагулянтов и флокулянтов. В связи с этим, представляется перспективной разработка эффективного способа флотации, позволяющая резко сократить энергетические затраты на процесс газонасыщения очищаемых стоков и существенно или полностью исключить из процесса дорогостоящие химические реагенты.
Способы флотационной очистки сточных вод
Для осуществления процессов флотационной водоочистки в настоящее время используются три основных типа аппаратов, в которых применены различные способы организации взаимодействия фаз[1-6]:
Пневматические, механические и пневмомеханические аппараты, в которых флотация осуществляется пузырьками, образующимися путём механического диспергирования воздуха (устройствами барботажного типа, механическими турбинами-импеллерами);
Аппараты с изменением давления, аэрация в которых обеспечивается выделением газов из пересыщенных растворов воздуха в воде (вакуумные и напорные аппараты);
Электрофлотационные аппараты.
Наибольшее распространение получили аппараты первого типа. Пневматические флотационные аппараты наиболее просты по устройству и принципу действия (рис. 2.). Аэрация производится продуванием воздуха через отверстия под давлением 0,25-0,5 МПа. Струя воздуха при попадании в жидкость распадается на пузырьки средним диаметром 1,5 мм. Расход воздуха составляет 0,2-0,3 м на 1м объёма аппарата. Для повышения эффективности очистки жидкости в аппаратах пневматического типа возникает необходимость в увеличении столба жидкости над барботажными устройствами, что приводит к резкому возрастанию энергозатрат. Отсутствие турбулизации жидкой фазы в таких аппаратах не обеспечивает высокой степени очистки промышленных стоков от тонкодисперсных и коллоидных взвесей.
Среди рассматриваемых типов аппаратов можно выделить флотатор с самовсасывающей турбинной мешалкой - импеллером (рис. 3), который обеспечивает высокую степень аэрации жидкой фазы, достигающую до 1м на 1м объёма аппарата и позволяет очищать стоки с высокой концентрацией загрязнений. Средний диаметр пузырьков, получаемых в аппарате импеллерного типа - 0,9 мм [1,2].
Рисунок 2 — Схема пневматической флотации.
Рисунок 3 — Схема импеллерной флотации.
Как показала промышленная эксплуатация аппаратов с мешалками, увеличение энергетических затрат не сопровождается адекватным повышением эффективности процесса. Только на начальной стадии рост эффективности аэрации в жидкой фазе имеет приблизительно линейный характер. Дальнейшее увеличение подводимой мощности не приводит к уменьшению диаметра пузырьков газа и росту межфазной поверхности. С другой стороны, усиление аэрации сопровождается снижением эффективности перемешивающего устройства из-за роста газосодержания и уменьшения плотности газожидкостной среды. Поэтому все аппараты с принудительным перемешиванием имеют высокий показатель удельных энергозатрат, а эффективность очистки в них не превышает 60-70%.
Другим типом флотаторов, получивших распространение в практике очистки сточных вод, являются флотаторы с выделением воздуха из раствора. Высокая дисперсность выделяющихся из раствора пузырьков позволяет получать большую межфазную поверхность, которая составляет 3-7 м2 на 1м3 воды [1,2,4]. В зависимости от того, как создаётся пересыщенный раствор воздуха в воде, разделяют вакуумные рис. 4. и напорные рис. 5 флотационные аппараты.
Рисунок 4 — Схема вакуумной флотации
Рисунок 5 — Схема напорной флотации
Вывод: Проведён анализ технико-энергетических характеристик работы флотационных аппаратов, который показал, что наименьшими энергетическими затратами обладают струйные флотационные аппараты, отличающиеся высокой производительностью и эффективностью.
Список использованной литературы
Мацнев А.И. Очистка сточных вод флотацией. - Киев, Будiвельник, 1976, 132с.
Мацнев А.И. Применение флотации для очистки сточных вод. - Киев,
1965, 90с.
Матов Б.М. Флотация в пищевой промышленности. - М., Пищевая промышленность, 1976. 167с.
Проскуряков В.А., Шмидт Л.И. Очистка сточных вод в химической промышленности Л., Химия, 1977. 520с.
Очистка производственных сточных вод / Под ред. СВ. Яковлева, Я.А.
Карелина, Ю.М. Ласкова, Ю.В. Воронова. - М.: Стройиздат, 1979. 320с.
Мещеряков Н.Ф. Флотационные машины. - М.: изд-во "Недра", 1972, 250с.