Флотація як процес очищення стічних вод

Флотація (франц. flottation, від flotter – плавать) – це процес разделения дрібних твйордих частинок (главним чином минералов), основанний на различии їх у змочуваності водою. Гидрофобние (плохо смачиваемие водою) частинки избирательно закрепляются на границе раздела фаз, зазвичай газа і води, і отделяются від гидрофильних (хорошо смачиваемих водою) частинок. При Флотації  бульбашки повітря або капли оливи прилипают до плохо смачиваемим водою частицам і поднимают їх до поверхні.

 Флотація  – один з основних методов обогащения полезних ископаемих, застосовується також для очищення води від органічних речовин і твйордих взвесей, разделения смесей, ускорения відстоювання у химічної, нефтеперерабативающей, харчової і др. отраслях промисловості.

Збільшення об’йомов і расширение галузі застосування  процесу Флотації связано з пінної флотацією, при якої обработанние реагентами частинки виносятся на поверхня води пузирьками повітря, образуя пенний шар, устойчивость якого регулується добавлением пенообразователей. Для образования пени предлагается: метод енергичного перемешивание пульпи з одновременним пропусканием повітря сквозь мелкие отверстия барбатйора, або без перемешивания якщо достаточно барбатажа.

Сущність прцесса флотації заключается у следующем. При сближении у водной среде пузирька повітря і гидрофобной поверхні минеральной частинки (см. Лиофильність і лиофобність), адгезия якої до воді менше когезии води, разделяющая їх водная прослойка при достижении некоторой критічної толщини стає неустойчивой і самопроизвольно проривается. Цей етап завершается полним смачиванием частинки, обеспечивающим прочное слипание пузирька і частинки. Вследствие того, що плотність комплексов, або агрегатов "бульбашки - частинки", меньше щільності пульпи, вони вспливают (флотируют) на її поверхня і образуют пенний минерализованний шар, який видаляється з флотатора.

На флотацію  влияют ионний состав жидкой фази пульпи, растворйонние у ней гази (особливо кислород), температура, плотність пульпи.

Лучше усього флотацією  разделяются частинки розміром 0,1–0,04 мм. Більше мелкозернистие частинки разделяются хуже, а частинки мельче 5 мкм ухудшают весь процес флотації більше крупних частинок за счйот уменьшения площади прилипания бульбашок повітря (налипания на них). Отрицальне действие частинок микронних розмірів уменьшается специфическими реагентами такими як флокулянти і коагулянти. Великі (1–3 мм) частинки при флотації отриваются від бульбашок і не флотуються. Поетому для флотації  крупних частинок (0,5–5 мм) розроблені способи пінної сепарації, при яких пульпа подайотся на шар пени, удерживающей тільки гидрофобізовані частинки.

Процес  флотації  — образования комплекса пузирек-частица відбувається у три стадии: сближение пузирька повітря і частинки у жидкой фазе, контакт пузирька з частицей і прилипание пузирька до частице. Прочність з’єднання пузирек-частица залежить від розмірів пузирька і частинки, физико-химічних свойств пузирька, частинки і рідини, гидродинамічних умов і інших факторов.

Процес очищення стоків при  флотації  заключается у следующем: у флотаторе потік рідини і потік повітря (дрібних бульбашок) у большинстве случаев движутся у одном направлении. Взвешенние частинки забруднень находятся у усім об’ємі стічної води і при совместном движении з пузирьками повітря відбувається агрегування (процес слипания) частинок з воздухом. Якщо бульбашки повітря значительних розмірів, то скорости воздушного пузирька і забрудненої частинки различаются так сильно, що частинки не можуть закрепиться на поверхні воздушного пузирька. Крім того, большие воздушние бульбашки при бистром движении сильно перемешивают воду, визивая раз’единение вже соединенних воздушних бульбашок і забруднених частинок. Поетому для нормальной роботи флотатора у флотационную камеру не допускаются бульбашки більше определенного опитним методом размера.

Напірна  флотація 

Способ напірної флотації дозволяє шляхом регулування давления легко изменять кількість растворенного повітря і размер бульбашок, вводимих у обрабативаемую воду, у зависимости від состава взвеси у исходной воді. Флотація - це процес, основанний на вспливании коллоидних і дисперсних домішок вместе з пузирьками повітря і образовании на поверхні флотатора пени.

Импеллерная  флотація 
Флотатори импеллерного типа применяют для очищення стічних вод нефтяних підприємств від нефти, нафтопродуктів і жиров. Їх також можна використовувати для очищення стічних вод інших підприємств. Данний способ  флотації  у промисловості применяют редко з-за його невеликий ефективності, високої турбулентності потоков у флотационной камере, приводящей до разрушению хлопьевидних частинок, і необхідності применять поверхностно-активние речовини.

 Флотація  з подачею повітря через пористие матеріали
Для получения бульбашок повітря невеликих розмірів можна використовувати пористие матеріали при  флотації , які должни иметь достаточное расстояние між отверстиями, щоб не допустить срастания бульбашок повітря над поверхностью материала. На размер пузирька велике вплив оказивает скорость истечения повітря з отверстия. Для получения микропузирьков необходима щодо невелика скорость истечения. 

З понижением поверхностного натяжения еффективність очищення води флотацією повишается,    також повишает еффект флотації предварительное коагулування домішок води. У зависимости від характера содержащихся у воді забруднень флотаційна обработка осуществляется або одним воздухом, або воздухом у сочетании з различними реагентами, частіше усього - коагулянтами.

Использование коагулянтов дозволяє значительно повисить еффективність флотационной очищення і удалять забруднення, находящиеся у воді у виде стойких емульсий і взвесей, а також у коллоидном состоянии.

Целевие продукти флотації направляют для обезвоживания у непреривно действующие отстойники-сгустители, гидросепаратори або гидроциклони (40-60% влаги у сгущенном продукте), фильтри (10-15%) і сушилки (1-3% влаги). Для ускорения сгущения і відстоювання пульпу обрабативают реагентами-флокулянтами (полиакриламид, полисахариди і др.).