Při flotaci s mechanickým rozptylem vzduchu ve vodě vzniká intenzivní vírový pohyb, pod jehož vlivem se proud rozpadá na jednotlivé bubliny. Pneumatický Flotační jednotky se používají pro čištění odpadních vod obsahujících rozpuštěné nečistoty, které jsou agresivní vůči mechanismům: čerpadla, míchadla atd. Flotace oběžného kola Flotace s mechanickým rozptylem vzduchu je prováděna oběžnými koly – čerpacími turbínami. Tato zařízení se používají k čištění odpadních vod s vysokým obsahem nerozpuštěných látek (více než 2 g/l). Když se oběžné kolo otáčí, vzduch je nasáván do trubky, která obklopuje hřídel, protože když se oběžné kolo otáčí, vytváří se zóna nízkého tlaku. V kapalině vstupující do oběžného kola vzniká velké množství malých vírových proudů, které se rozpadají na bubliny určité velikosti. Stupeň čištění závisí na rychlosti otáčení oběžných kol – čím vyšší rychlost, tím menší bublina a tím větší účinnost procesu. Při vysokých rychlostech však prudce narůstá turbulence proudění a může dojít k destrukci flokulentních částic a snížení účinnosti procesu Flotační stroj při flotaci s oběžným kolem se skládá z několika komor zapojených do série.
Flotátory oběžného typu se používají k čištění odpadních vod z olejnin od ropy, ropných produktů a tuků. Lze je použít i k čištění odpadních vod z jiných průmyslových odvětví. Tato flotační metoda se v průmyslu používá jen zřídka kvůli její nízké účinnosti, vysoké turbulenci proudění ve flotační komoře vedoucí k destrukci flokulentních částic a nutnosti použití povrchově aktivních látek. 3. Flotace s přívodem vzduchu přes porézní materiály Pro získání malých vzduchových bublin lze při flotaci použít porézní materiály, které musí mít dostatečnou vzdálenost mezi otvory, aby se zabránilo shlukování vzduchových bublin nad povrchem materiálu. Velikost bubliny je značně ovlivněna rychlostí proudění vzduchu z otvoru. K získání mikrobublin je zapotřebí relativně nízký průtok. 4. Elektroflotace Když odpadní kapalinou prochází stejnosměrný elektrický proud, nasytí se vodíkovými bublinami vytvořenými na katodě. Elektrický proud procházející odpadní vodou mění chemické složení kapaliny, vlastnosti a skupenství nerozpustných nečistot. V některých případech mají tyto změny pozitivní vliv na proces čištění odpadních vod (flotace), v jiných je třeba je řídit, aby bylo dosaženo maximálního efektu čištění. Obecně jsou výhodami flotace kontinuita procesu, široká škála aplikací, nízké investiční a provozní náklady na flotaci, jednoduché flotační zařízení, selektivita při separaci nečistot, vyšší rychlost procesu oproti usazování, jakož i možnost získávání kalu s nižší vlhkostí (90-95%), vysoký stupeň čištění (95-98%), možnost regenerace odstraněných látek. 5.Biologická a chemická flotace. metoda chemická flotace založené na čištění odpadních vod pomocí činidel. V důsledku chemických reakcí vznikají plynové bubliny: kyslík, oxid uhličitý, chlór a další, které vyplavují nečistoty z vody. Konstrukce chemické flotace se nejčastěji skládají ze dvou komor. V první komoře, vybavené lopatkovým mixérem, se smísí voda, která má být čištěna, a činidlo. Ve druhé komoře, flotačním reaktoru, probíhají chemické reakce za vzniku flotačních složek. Vzniklý kal je odstraněn do kalové nádoby pomocí škrabky. Biologická flotace Tato metoda se používá ke zhutňování kalů z primárních usazovacích nádrží při čištění domovních odpadních vod. Za tímto účelem, který nám byl dán, se sediment zahřívá párou ve speciální nádobě na 35-55 ° C a za těchto podmínek se udržuje několik dní. V důsledku činnosti mikroorganismů se uvolňují bublinky plynu, které zanášejí částice sedimentu do pěnové vrstvy, kde dochází k jejich zhutnění a dehydrataci. Pomocí této metody lze za 5-6 dní snížit obsah vlhkosti v kalu na 80 % a tím zjednodušit další zpracování kalu. Jsou vyvíjeny metody flotačního zhutňování aktivovaného kalu.
Flotace je proces oddělování jemně rozptýlených nečistot z vody pomocí rozptýlených vzduchových bublin. Přilnutí částic kontaminantu k povrchu plynové bubliny je možné, když částice není smáčená nebo špatně smáčená touto kapalinou.
Flotační jednotky se používají:
– odstranit znečišťující látky z odpadních vod před biologickým čištěním;
– pro separaci aktivovaného kalu v sekundárních usazovacích nádržích;
– pro hloubkové čištění biologicky vyčištěných odpadních vod;
– při fyzikálním a chemickém čištění pomocí koagulantů a flokulantů;
– v programech pro opětovné použití vyčištěné vody.
Flotační metoda čištění také poskytuje snížení BSK a CHSK. Účinnost flotačního procesu se značně liší: od 22 do 99 %. Nejčastěji se v místních zařízeních používá metoda flotačního čištění k odstranění velkého množství kontaminantů. Flotační proces probíhá 4-6krát rychleji než usazování se stejným účinkem odstranění kontaminantů.
Agregáty vzduchových bublin s nečistotami vyplouvají na povrch a tvoří pěnovou vrstvu s vyšší koncentrací částic než v původní kapalině.
Vnějším projevem schopnosti kapaliny smáčet je hodnota jejího povrchového napětí na rozhraní s plynnou fází a také rozdíl v polaritě na rozhraní kapalné a pevné fáze. Flotační proces probíhá efektivně při povrchovém napětí vody 60-65 mN/m.
Koagulace a flokulace výrazně zintenzivňují proces flotace kontaminantů.
Lze rozlišit následující způsoby flotace:
1) s uvolněním vzduchu z roztoku;
2) s mechanickým rozptylem vzduchu;
3) s přívodem vzduchu přes porézní materiály;
Flotace s uvolněním vzduchu z roztoku. Tato metoda se používá pro čištění průmyslových odpadních vod obsahujících velmi malé částice kontaminantů, protože umožňuje získat nejmenší vzduchové bubliny. Jeho podstatou je vytvoření přesyceného roztoku vzduchu v odpadní kapalině. Vzduch uvolněný z takového roztoku tvoří mikrobubliny, které nadnášejí nečistoty obsažené v odpadní vodě. Množství vzduchu, které se musí z přesyceného roztoku uvolnit a zajistit potřebný flotační efekt, je obvykle 1-5 % objemu upravované vody.
Nachází se nejširší spektrum aplikací tlaková flotace, protože umožňuje regulovat stupeň přesycení v souladu s požadovaným účinkem čištění odpadních vod s počáteční koncentrací kontaminantů až 4-5 g/l nebo více.
Jednou z důležitých součástí tlakového flotačního zařízení, na jejímž provozu závisí účinnost metody, je saturátor (obr. 4.8), který poskytuje největší objem vzduchu rozpuštěného ve vodě v daném čase a tlaku, as i se změnami tlaku a teploty (obr. 4.9).
Rýže. 4.8. Saturátory:
а – saturátor s tryskou; б – saturátor s injekčním mícháním; в – saturátor s Raschigovými kroužky; 1 – rám; 2 – odstranění vody nasycené vzduchem; 3 – přívod směsi voda-vzduch; 4 – bezpečnostní ventil; 5 – válec vedení paprsku; 6 – tryska; 7 – zásobování odpadními vodami; 8 – nakládka z Raschigových kroužků; 9 – přívod vzduchu
Účinnost flotace je významně ovlivněna velikostí plynových bublin a frekvencí jejich tvorby. Čím menší je velikost bublin, tím větší je účinnost odstraňování nečistot z vody.
Pro tvorbu malých bublinek je nutné vytvořit podmínky pro maximální pokles povrchového napětí a zvýšení tlakové ztráty. Optimální velikost bublin je 15-30 mikronů.
Pro tlakovou flotaci slouží aeroflotátor (obr. 4.10).
 | Rýže. 4.10. Aeroflotátor: 1 – Fotoaparát; 2 – škrabka; 3 – nádoba na kal; 4 – povrchové škrabky |
Pozornost si zaslouží flotátor airlift (obr. 4.11).
 | Rýže. 4.11. Flotační jednotka Airlift: 1 – nádrž na živiny; 2 – přívodní potrubí; 3 – vzduchové potrubí; 4 – flotační komora; 5 – uvolňování kalu; 6 – uvolnění vyčištěné vody; 7 – potrubí přívodu vzduchu; 8 – provzdušňovač |
Rýže. 4.12. Flotátor-usazovač:
1 – potrubí pro odstraňování sedimentů; 2 – přívod vody nasycené vzduchem; 3 – potrubí pro výstup pěny; 4 – potrubí pro sběr pěny; 5 – Spínací zařízení; 6 – flotační zóna; 7 – pohonná jednotka; 8 – škrabka na odstraňování pěny; 9 – usazovací zóna; 10 – odstranění vyčištěné vody; 11 – polozapuštěná prstencová přepážka; 12 – škrabka pro odstraňování usazenin
Soyuzvodokanalproekt vytvořil návrh flotátoru-usazováku o kapacitě 150, 300, 600 a 900 m 3 /h (obr. 4.12), jehož hlavní rozměry jsou uvedeny v tabulce. 4.3. Charakteristickými rysy této konstrukce jsou přídavný škrabkový mechanismus pro odstraňování usazených sedimentů a horní umístění vstupního zařízení.
Hlavní rozměry flotátorů-usazovačů při různých kapacitách
| Produktivita, m 3 / h | Flotační komora | Obecné rozměry jímky | |
| průměr D к, m | výška Н к, m | průměr D к, m | výška Н к, m |
| 4,5 7,5 | 1,5 1,5 1,5 1,5 |
V tomto případě je proud vody nucen pohybovat se směrem dolů k pohybu stoupajících vzduchových bublin. Jak ukazují studie, s protiproudým vzorem pohybu vody a vzduchových bublin je zajištěn vyšší účinek zadržování nečistot.
VNIIVodgeo vyvinulo pokročilejší konstrukci flotátoru (obr. 4.13), která zohledňuje hlavní nevýhody použitých konstrukcí. Zdrojová voda je přiváděna do rozdělovače umístěného v polovině hloubky ve flotátoru a funguje podobně jako standardní provedení. Rozdíl je v tom, že voda je distribuována po celé ploše konstrukce. Pracovní objem flotátoru nad a pod rozdělovačem je rozdělen souosými válcovými přepážkami, které zabraňují vzniku cirkulačních proudů, což přispívá k efektivnějšímu využití objemu. Studie průmyslových flotátorů navržených společností VNIIVodgeo o průměru 6 a 13 m ukázaly, že faktor využití objemu v nich je asi 80-90% a protiproudý vzorec pohybu vzduchových bublin a pracovní proud vody pomáhá zvýšit účinnost čištění.
 | Rýže. 4.13. Flotátor VNIIVodgeo: 1 – přívod vody nasycené vzduchem; 2 – potrubí pro odstraňování pěny; 3 – pěnová přijímací kapsa; 4 – pohonná jednotka; 5 – škrabka na odstraňování pěny; 6 – potrubí vyčištěné vody; 7 – polozapuštěná prstencová přepážka; 8 – Spínací zařízení; 9 – koaxiální prstencové přepážky; 10 – škrabka pro odstraňování usazenin; 11 – potrubí pro odstraňování sedimentů |
Flotace s mechanickým rozptylem vzduchu. Intenzivní promíchávání odpadní vody ve flotačních jednotkách s oběžným kolem (obr. 4.14) v ní vytváří velké množství malých vírových proudů, což umožňuje získat bubliny určité velikosti.
| Rýže. 4.14. Flotátor s oběžným kolem: 1 – Fotoaparát; 2 – potrubí; 3 – hřídel; 4 – oběžné kolo |  |
Stupeň rozptylu vzduchu závisí na obvodové rychlosti otáčení oběžného kola, která se předpokládá 10-15 m/s. Průměr oběžného kola by neměl být větší než 600 mm. Plocha obsluhovaná oběžným kolem by neměla přesáhnout velikost čtverce o straně 6 d и (Kde d и – průměr oběžného kola). Výška flotační buňky H ф se předpokládá 1,5-3,0 m, doba flotace t ф = 20 – 30 min.
Nevýhodou flotátorů s oběžným kolem je poměrně vysoký obsah vody v pěně.
Pneumatické flotační jednotky se používají k čištění odpadních vod obsahujících rozpuštěné nečistoty, které jsou agresivní vůči mechanismům (čerpadla, oběžná kola atd.), které mají pohyblivé části. Mletí vzduchových bublin se dosahuje přiváděním vzduchu do flotační komory tryskami, které jsou umístěny na vzduchových rozvodných trubkách uložených na dně flotační komory ve vzdálenosti 0,25-0,3 m od sebe. Průměr otvorů trysky je 1-1,2 mm; pracovní tlak před nimi je 0,3-0,5 MPa; rychlost výstupu paprsku z trysek je 100-200 m/s. Hloubka flotátoru se předpokládá 3-4 m. Doba flotace je 15-20 minut.
Flotace s přívodem vzduchu přes porézní materiály. Tato metoda se vyznačuje jednoduchostí hardwarového návrhu procesu a relativně nízkou spotřebou energie. Ve flotátoru s filtračními deskami (obr. 4.15) je vzduch přiváděn do flotační komory přes jemně porézní filtrační desky, trubky a trysky umístěné na dně komory.
 | Rýže. 4.15. Flotátor s filtračními deskami: 1 – Fotoaparát; 2 – filtrační desky; 3 – škrabka; 4 – kalový přijímač |
Velikost otvoru by měla být 4-20 mikronů, tlak vzduchu – 0,1-0,2 MPa, doba flotace – 20-30 minut, průtok vzduchu je stanoven experimentálně. Pracovní hladina upravované vody před flotací je 1,5-2 m. Nevýhodou této metody je možnost zarůstání a ucpávání pórů a také obtížnost výběru jemně porézních materiálů, které zajistí uvolnění malých, podobně velkých vzduchové bubliny.
Chemická flotace. Při zavádění některých látek do odpadních vod za účelem jejich čištění může docházet k chemickým procesům s uvolňováním plynů: O2, CO2Cl2 atd. Bublinky těchto plynů se mohou za určitých podmínek přilepit na nerozpuštěné suspendované částice a zanést je do pěnové vrstvy. Tento jev je pozorován např. při čištění odpadních vod bělidlem se zaváděním koagulantů (obr. 4.16).
Odpadní voda vstupuje do reakční komory. Tam jsou také dodávány reagencie. Aby se zabránilo odplynění, měla by být doba zdržení odpadní vody v komoře minimální. Po nasycení voda vstupuje do flotační komory. Nevýhodou této metody je vysoká spotřeba činidel.
| Rýže. 4.16. Schéma instalace pro chemickou flotaci: 1 – míchadlo; 2 – škrabka; 3 – nádoba na kal; 4 – flotační komora; 5 – reakční komora |  |
Elektroflotace. Podstatou elektroflotačního způsobu čištění odpadních vod je přenos znečišťujících částic z kapaliny na její povrch pomocí plynových bublin vznikajících při elektrolýze vody. Při elektrolýze vody se na katodě uvolňuje vodík a na anodě kyslík. Hlavní roli v procesu flotace částic hrají bubliny uvolněné na katodě. Velikost bublin vycházejících z povrchu elektrody závisí na kontaktním úhlu, zakřivení povrchu elektrody a jeho konstrukci.
Při použití rozpustných elektrod (obvykle železa nebo hliníku) na anodě dochází k anodickému rozpouštění kovu, v důsledku čehož kationty železa nebo hliníku přecházejí do vody, což vede k tvorbě hydroxidových vloček. Současná tvorba koagulačních vloček a plynových bublin ve stísněných podmínkách mezielektrodového prostoru vytváří předpoklady pro spolehlivou fixaci plynových bublin na vločkách a intenzivní koagulaci kontaminantů, která zajišťuje účinnost flotačního procesu. Taková zařízení se nazývají elektrokoagulační-flotační zařízení. S propustností až 10-15 m 3 /h mohou být instalace jednokomorové a pro větší – dvoukomorové horizontální nebo vertikální.
Líbil se vám článek? Přidejte si ji do záložek (CTRL+D) a nezapomeňte ji sdílet se svými přáteli:
