Флотационная машина своими руками

Добавил пользователь Дмитрий К.
Обновлено: 04.10.2024

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к способам и устройствам по переработке методом флотации. Технический результат - повышение качества пенного продукта. Способ флотации в центробежном потоке пульпы включает тангенциальную подачу предварительно аэрированной обработанной реагентами пульпы в верхнюю цилиндрическую часть корпуса, состоящего из цилиндрической и конической частей, дополнительную аэрацию пульпы в верхней цилиндрической части, удаление образующегося минерализованного слоя центральным патрубком из свободно вытекающего потока, удаление хвостов из нижней части корпуса. Удаление образующегося минерализованного слоя производят из нижней конической части корпуса с поверхности воронки, образующейся раскручивающейся пульпой. В верхнюю цилиндрическую часть корпуса для устойчивого образования воронки тангенциально подают воду. Центробежная флотационная машина включает корпус из верхней цилиндрической части, в которой расположены концентрические трубчатые аэраторы, патрубок для подвода воздуха, тангенциальный патрубок для подвода питания и нижней конической части, патрубок для вывода концентрата. Машина снабжена тангенциальным патрубком для подвода воды в верхнюю цилиндрическую часть корпуса, патрубок для вывода концентрата расположен в нижней конической части корпуса и выполнен подвижным с возможностью регулирования его верхнего среза относительно нижнего среза нижней конической части корпуса. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к способам и устройствам по переработке методом флотации.

Известен способ флотогравитации на концентрационном столе с принудительной подачей воздуха на поверхность стола [1].

Недостатком данного способа является недостаточное время контакта гидрофобных и гидрофобизированных минеральных частиц с пузырьками воздуха и с поверхностью пульпы, для чего требуется применять различные устройства - контакторы.

Известен способ пневматической флотации с предварительной аэрацией пульпы в центробежных флотационных машинах. Реализация данного способа осуществляется в машине с предварительной аэрацией фирмы "КХД Гумбольд-Ведаг" (ФРГ), включающей камеру, в верхней части которой установлены "щелевые аэраторы", через которые тангенциально подается исходная пульпа, а в центральной - патрубок для разгрузки концентрата [2].

Известным недостатком способа флотации в центробежных флотационных машинах с предварительной аэрацией является невозможность обеспечения дисперсности пузырьков в центробежном потоке пульпы, в результате чего наблюдается коалесценция пузырьков, вследствие чего снижается эффективность флотации. Центробежная флотационная машина фирмы "Гумбольд" с центральной разгрузкой концентрата имеет недостаток в том, что минерализованным пузырькам приходится проходить через "узкое" сечение между внутренним разгрузочным патрубком для съема концентрата и корпусом на вращающемся потоке пульпы, где возможна частичная деминерализация.

Наиболее близким по сути предлагаемого изобретения является способ флотации в центробежном потоке пульпы и флотационная пневматическая машина для его осуществления [3], включающий тангенциальную подачу предварительно аэрированной обработанной реагентами пульпы в верхнюю цилиндрическую часть корпуса, состоящего из цилиндрической и конической частей, дополнительную аэрацию пульпы в верхней цилиндрической части, удаление образующегося минерализованного слоя центральным патрубком из свободного вытекающего потока, удаление хвостов из нижней части корпуса.

Недостатком данного способа флотации является нестабильность процесса в целом из-за применения высоконапорных струй аэрируемого воздуха и пульпы. Происходит постоянное изменение толщины минерализованного слоя, удаляемого через центральный патрубок, вследствие чего пенный концентрат подвергается разубоживанию пульпой при избыточных колебаниях исходного питания.

Сущность изобретения заключается в том, что способ флотации в центробежном потоке пульпы и флотационная пневматическая машина для его осуществления, включающий тангенциальную подачу предварительно аэрированной обработанной реагентами пульпы в верхнюю цилиндрическую часть корпуса, состоящего из цилиндрической и конической частей, дополнительную аэрацию пульпы в верхней цилиндрической части, удаление образующегося минерализованного слоя центральным патрубком из свободного вытекающего потока, удаление хвостов из нижней части корпуса, отличающийся тем, что удаление образующегося минерализованного слоя производят из нижней конической части корпуса с поверхности воронки, образующейся раскручивающейся пульпой, при этом в верхнюю цилиндрическую часть корпуса для устойчивого образования воронки тангенциально подают воду.

Центробежная флотационная машина, включающая корпус из верхней цилиндрической части, в которой расположены концентрические трубчатые аэраторы, патрубок для подвода воздуха, тангенциальный патрубок для подвода питания и нижней конической части с патрубком для вывода концентрата. Отличием является то, что она снабжена тангенциальным патрубком для подвода воды в верхнюю цилиндрическую часть корпуса, патрубок для ввода концентрата расположен в нижней конической части корпуса и выполнен подвижным с возможностью регулирования его верхнего среза относительно нижнего среза конической части корпуса.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с аналогом показывает, что в новом способе обеспечивается стабильность минерализованного слоя за счет исключения вибрации концентрационного стола, в котором происходит интенсивная деминерализация поверхности пульпы. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Известны технические решения, в частности у прототипа, в которых используется тангенциальная подача предварительно аэрированной пульпы в камеру флотомашины и флотация гидрофобных частиц производится из объема пульпы. Предлагаемый способ отличается тем, что поступающую исходную пульпу переводят на тонкослойный поток и дополнительно подвергают принудительному аэрированию с тем, чтобы как можно более полно перевести гидрофобные материалы на поверхность пульпы, затем пульпа переходит в конус и свободно разгружается через отверстие в вершине конуса. При этом минерализованная поверхность раскручивающейся пульпы образует воронку, вершиной уходящей вниз к вершине конуса. При этом минерализованный слой не смешивается при вытекании из сопла конуса и отсекать его можно с помощью соосно установленной трубки. В предлагаемом способе минерализованная поверхность пульпы не подвергается толчкам и колебаниям и в более стабильном режиме разгружается. При этом принципиально важно, что при использовании эффекта раскучивающейся воронки удельная площадь поверхности, удерживающей гидрофобные частицы, не уменьшается, а удаление минерализованного слоя происходит в режиме ускорения по мере приближения разгрузочного отверстия, где деминерализация поверхности практически не происходит. Таким образом, обеспечивается своевременный вывод концентрата из процесса.

Одним из преимуществ данного способа перед прототипом является отсутствие необходимости регулирования уровня пульпы для съема концентрата. При определенных колебаниях скорости подачи исходной пульпы процесс саморегулируется, конфигурация раскручивающейся воронки не подвергается резким колебаниям и стабильность процесса не нарушается. Это позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

Реализация предлагаемого способа флотации осуществлена в центробежной флотационной машине, включающей корпус из верхней цилиндрической части, в которой расположены концентрические трубчатые аэраторы, патрубок для подвода воздуха, тангенциальные патрубки для подвода воды и питания и нижней конической части с расположенным в ней патрубком для вывода концентрата.

На фиг.1 изображен продольный разрез, а на фиг.2 - вид сверху центробежной флотационной машины. Машина состоит из корпуса с верхней цилиндрической 1 и нижней конической 2 частей. В верхней части 1 расположены концентрические трубчатые аэраторы 3 с патрубком для подвода воздуха 4, тангенциальные патрубки для подвода воды 5 и исходного материала (пульпы) 6. В нижней части 2 имеется отверстие для вывода хвостов 7 и центральный патрубок для разгрузки концентрата 8.

Флотационная машина работает следующим образом.

В верхнюю цилиндрическую часть 1 по тангенциальным патрубкам 5 подается вода, а по патрубку 6 предварительно аэрированная обработанная реагентами пульпа, подается сжатый воздух на концентрические трубчатые аэраторы 3, где происходит минерализация пузырьков. Гидрофобные частицы переходят на поверхность пульпы.

При истечении воды из отверстия 7 в конической части флотомашины в результате завихрения образуется водная воронка. Минерализованный слой из гидрофобных частиц при переходе в коническую часть флотомашины остается на поверхности водной воронки, которая образуется в результате завихрения и попадает в отсекающий соосно установленный патрубок для разгрузки концентрата 8, а гидрофильные частицы по нижней конической части 2 корпуса попадают в отверстие для вывода хвостов 7.

Вода добавляется для регулирования водного режима флотации, устойчивого образования водной воронки в конусной части флотомашины. Патрубок для разгрузки концентрата выполнен подвижным с возможностью регулирования его верхнего среза.

Источники информации 1. Справочник по обогащению руд. Т.2, часть 2. - М.: Недра, 1974, с.74.

2. Рубинштейн Ю. Б. , Перельман Э.Я., Спиваковский И.Н. Центробежные пневматические флотационные машины в СССР и за рубежом. Обзорн. Инф. - М.: ЦНИИТЭН Тяжмаш, 1988, с.9 (Горное оборудование. Сер.2, вып.1).

3. Ячушко Э.П. Пневматическая флотационная машина. Патент РФ RU 2040979.

1. Способ флотации в центробежном потоке пульпы, включающий тангенциальную подачу предварительно аэрированной обработанной реагентами пульпы в верхнюю цилиндрическую часть корпуса, состоящего из цилиндрической и конической частей, дополнительную аэрацию пульпы в верхней цилиндрической части, удаление образующегося минерализованного слоя центральным патрубком из свободно вытекающего потока, удаление хвостов из нижней части корпуса, отличающийся тем, что удаление образующегося минерализованного слоя производят из нижней конической части корпуса с поверхности воронки, образующейся раскручивающейся пульпой, при этом в верхнюю цилиндрическую часть корпуса для устойчивого образования воронки тангенциально подают воду.

2. Центробежная флотационная машина, включающая корпус из верхней цилиндрической части, в которой расположены концентрические трубчатые аэраторы, патрубок для подвода воздуха, тангенциальный патрубок для подвода питания и нижней конической части, патрубок для вывода концентрата, отличающаяся тем, что она снабжена тангенциальным патрубком для подвода воды в верхнюю цилиндрическую часть корпуса, патрубок для вывода концентрата расположен в нижней конической части корпуса и выполнен подвижным с возможностью регулирования его верхнего среза относительно нижнего среза нижней конической части корпуса.

Важной частью комплексов по очищению сточных вод выступают флотаторы. Они необходимы для удаления мелкодисперсных не растворяемых частиц, которые остаются в жидкой среде после отстойников и фильтров.

Такие механизмы применяются чаще в очистительных сооружениях промышленного назначения.

Что это такое?

Флотатор – это устройство для удаления взвешенных частиц и органики из воды путем комбинирования физических и химических процессов.

Способом флотации стоки очищают от:

• масел;
• жировых загрязнений; ;
• поверхностно-активных веществ;
• примесей органики.

Принципы функционирования

В стоки, которые подвергаются очищению, разнообразными способами подается воздушная смесь. Не растворенные частицы присоединяются к капсулам с газом, проходящим сквозь жидкую среду. Затем всплывают наверх емкости в состоянии пены (фотошлама).

С поверхности стоков она собирается механизированным способом с помощью специальных скребков. Очищенная вода отводится из камеры флотирования.

Насыщать жидкость капсулами с газом можно несколькими способами:

• механически;
• напорно;
• вакуумно.

Механизированное наполнение загрязненной жидкости газообразными смесями выполняют по следующим этапам:

1. В центрифугах сточные воды перемешиваются до однообразного состояния. Одновременно проводят наполнение массы газами. Образующиеся капсулы притягивают и выводят на поверхность загрязняющие частицы.
2. Тщательное взбивание стоков в резервуаре, оборудованном лопастями, прикрепленных к колесам.
3. Вариант аэрации – наполнение стоков водовоздушной смесью через трубы, расположенные в нижней части резервуара.

При использовании напорного метода в загрязненную жидкость с помощью давления закачивается кислород. Применение вакуумного варианта – канализационные стоки насыщают молекулами воздуха в специальных емкостях.

Для того, чтобы воздушные капсулы имели требуемый объем, производят их дробление при помощи:

• турбин;
• форсунок;
• пористых пластин;
• решеток.

Интересно. С целью увеличения эффективности сбора мелкодисперсных загрязнений во флотационных установках часто применяют специальные реагенты. Они увеличивают степень адгезии взвесей с молекулами воздуха.

Достоинства и недостатки

Преимущества использования флотационных установок:

• Устройство высокоэффективно для удаления многих видов мелкодисперсных веществ.
• Флотация довольно быстро справляется с очищением сточных жидкостей.
• Работа по очистке очищения выполняется непрерывно.
• У всего оборудования простая конструкция.
• Работы по обслуживанию флотаторов не подразумевают больших затрат.
• Цена на оборудование достаточно невысокая.

При этом есть и определенные минусы флотационной чистки:

• Этот вариант не позволяет удалить все виды взвесей из жидкой среды.
• В некоторых процессах применяют реагенты, что удорожает стоимость очищения.
• Необходимо постоянно контролировать параметры подаваемых газов. Иначе эффективность очищения значительно снизится.

Флотационные устройства при очистке жидкостей не используют в качестве самостоятельного этапа. Они эффективны в сочетании с другими вариантами избавления от грязи и взвесей из сточных сред. До флотации устанавливаются отстойники и фильтры чистки жидкости.

Важно. После обработки флотатором необходимо обеззараживание и последующая прогонка воды через специальные фильтры.

• Чем большее количество взвесей в канализационных стоках, тем выше производительность флотационной установки.
• Эффектность очищения во многом определяется объемом газовых капсул. Недостаточно большой пузырек не успеет подняться на поверхность. Они растворятся по пути наверх. Крупные пузыри будут всплывать очень быстро. Поэтому не соберут много взвесей.

Эффективность работы также зависит от:

1. типа флотатора;
2. его производительности;
3. степени автоматизации процесса.

Область применения

Флотаторы используются в основном в системах очищения на производствах:

• коммунальные очистные сооружения;
• мясо-молочные комбинаты;
• птицефабрики;
• консервные заводы;
• маслозаводы и жировые производства;
• нефтегазовая отрасль.

На горнодобывающих производствах такой метод часто используется для обогащения породы.

Виды флотационных устройств

Можно выделить основные варианты:

• На жидкости создается пленочный слой, на который налипают нерастворимые элементы грязи.
• Пенистая – в жидкость нагнетают газы и пенообразующие реагенты. Газовые капсулы притягивают к себе и доставляют наверх нерастворимые вещества. Химикаты необходимы для устойчивости пенистой шапки, которая удаляется механически. Затем она сгущается и проходит фильтрацию.
• Маслянистая – капли масел стремятся вверх, забирая по пути взвеси. После этого масляный слой убирают и очищают.

Важно. Чаще всего в очистных комплексах используется принцип пенистой флотации. Этот вариант избавления от загрязняющих веществ наиболее эффективен.

Кроме того, оборудование классифицируется по виду образования воздушных капсул.

Механический тип

Флотационное оборудование простого типа — резервуары, в которых осуществляют перемешивание канализационных отходов лопастями.

Оборудование подходит для жидкостей с высоким количеством взвешенных загрязнений, склонных к пенообразованию.

Напорный

Самыми эффективными и наиболее распространенными являются флотационная установка с подачей газов в воду напорным способом. Его используют, если плотность взвесей сравнима плотности жидкости. В этом варианте мелкодисперсные загрязнения не выпадают в осадок.

Основой данного метода является введение газов в воду под давлением в специальных емкостях. Затем водовоздушная смесь подается в резервуар со стоками. Из-за перепада давления происходит активное образование мелких газовых капсул.

Действие сил поверхностного натяжения закрепляет их к молекулам загрязнений. Образованный флотошлам всплывает на верх резервуара. Здесь он механически удаляется.

Принцип работы простейшей флотационной машины:

1. В смесительную камеру насоса поступают воздух и вода. Здесь выполняется растворение газа в жидкости. Остатки избыточного воздуха выпускается посредством клапана.
2. Водная смесь с воздушными капсулами по системе труб поступает в танк флотационной установки.
3. В эту емкость также заливают канализационные стоки, которые прошли предварительную очистку в отстойнике.
4. В резервуаре происходит сбор взвешенных загрязнений посредством капсул с газом.
5. Фотошлам собирается в верхней части емкости в виде пенного слоя, который убирается механически.

Практически чистая вода сливается из флотационного танка. Часть ее перенаправляется в насос для повторного смешивания с газом.

Электрический

Для выделения взвешенных загрязнений из канализационной массы также используют электрический ток.

Принцип работы флотатора для очистки сточных вод электрического типа:

1. В резервуаре с загрязненной водой размещаются электроды.
2. После подачи напряжения молекулы воды разделяются на кислород и водород. На концах электрических стержней образуются капсулы с электролитическими газами.
3. Они поднимаются вверх, собирая частицы загрязнений.

Справка. При проведении электрической очистки стоков используется минимальное количество химических добавок.

Этот вариант достаточно эффективен при установке стержней из алюминия или железа. В качестве вспомогательных реагентов для образования устойчивых соединений взвесей грязи и капсул газа выступают ионы металлов.

Большим достоинством использования электроустановок является простая конструкция, не занимающая много места.

В составе такого оборудования отсутствуют емкости для реагентов и сатураторы. Но увеличиваются затраты на электроэнергию при очистных работах. Кроме того, требуется оборудование для вывода водорода.

Для введения в воду воздуха также используют различные материалы с пористой структурой. В некотором оборудовании производится выделение газа в результате реакций химического типа.

Химические добавки

Реагенты для флотационного очищения жидкости значительно повышают эффективность работы оборудования.

Флотореагенты классифицируются на три основных группы:

• Коллекторы – предназначены для удаления водной пленки с поверхности взвешенных частиц. Этим обеспечивается возможность соединения взвесей с пузырьками газа.
• Пенообразователи – образуют плотную оболочку газовых капсул. Они же регулируют размер пузырьков, препятствуя их увеличению.
• Модификаторы или регуляторы – влияют на количество молекул, которые прилипают к молекулярным взвесям. Кроме того, от них зависит степень закрепления связи.

Подбор реагентов осуществляется в зависимости от вида оборудования и состава очищаемой жидкости.

Кто занимается производством?

Перед покупкой флотационных машин требуется четко определиться с параметрами.

Параметры подбираются исходя из следующих условий:

• Состав и характер канализационных стоков.
• Температура и равномерность подачи воды.
• Куда сбрасывается очищенная вода.

В Москве и Санкт-Петербурге реализацией установок занимаются довольно много компаний:

Монтаж

Монтирование флотаторов выполняется согласно инструкции по эксплуатации. Она поставляется в комплекте документов вместе с установкой.

Этапы работы:

1. Машину монтируют на фундамент и закрепляют.
2. Производят подключение трубопроводов.
3. К установке подводят силовые кабели.
4. Устанавливают и подключают автоматизированные системы управления.

Перед продажей все установки проходят гидроиспытания.

При подборе вида флотационного оборудования стоит учитывать:

• тип канализационных стоков;
• степень загрязнения жидкой среды;
• объемы очищения.

Полезное видео

Смотрите интересный видеоматериал, в котором показан принцип работы флотационного устройства на примере компании Экосистема.

Заключение

Флотационные системы чрезвычайно важны для качественной очистки сточных вод, независимо от типа устройства. Перед приобретением важно ознакомиться со всеми характеристиками флотатора и информацией о производителе.

Работа содержит чертёж общего вида общий вид аэролифтной флотационной машины и расчетно-пояснительную записку.

1. Классификация флотационных машин

1.1 Механические машины

1.2 Пневмомеханические машины

1.3 Пневмогидравлические машины

1.4 Пневматические машины

1.5 Машины с изменяемым давлением

1.6 Электрофлотационные машины

2. Выбор флотационных машин

3. Устройство глубокой аэролифтной машины АФМ 2,5

4. Расчет основных параметров

5. Схема флотации

6. Охрана труда и техника безопасности на флотационных фабриках

Список использованных источников

Дальнейшее развитие флотационного процесса обусловлено возрастающими потребностями народного хозяйства в минеральном сырье. Для повышения степени комплексности его использования необходимы дальнейшее совершенствование технологии, интенсификации флотационного процесса, применение нового и модернизированного оборудования, механизация и автоматизация обогатительных фабрик. Решение перечисленных задач невозможно без дальнейшего развития теоретических представлений во флотации.

В области теории флотации наблюдается стремление перейти от качественных представлений к количественным закономерностям. При проведении исследований ставятся цели: обнаружить закономерности протекания реакций в процессе гидрофобизации и флотации минералов ксантогенатами, дитиофосфатами, жирными и алкилгидраксамовыми кислотами, алкилсульфатами; дать количественное описание процесса разрыва гидратной прослойки между пузырьками и поверхностью; дать количественное описание кинетики процесса флотации. Необходимость перехода от качественных представлений к количественным закономерностям обусловлено стремлением разработать теоретически обоснованные принципы синтеза новых эффективных флотационных реагентов, оптимизации и автоматического регулирования флотационного процесса.

Очень важным является применение более строгих и объективных методов исследования флотационных систем и особенно механизма действия реагентов при флотации. Работы по флотационным реагентам направлены на изыскание нетоксичных новых, более избирательных собирателей, пенообразователей, депрессоров и активаторов для различных типов минерального сырья, чтобы расширить ассортимент и повысить качество применяемых реагентов. Перспективно применение ионообменных смол для регулирования ионного состава пульпы.

Конечной целью совершенствования флотационных процессов является разработка безотходной технологии, обеспечивающей полное и комплексное использование перерабатываемого минерального сырья в условиях полного водооборота.

Тип проекта	Курсовой проект	Кол-во листов (чертежей)
Формат	dwg, AutoCAD, docx, word	23 (1)

Похожие материалы

Манипулятор подачи трубы В КИСЛОРОДНО-конвертерном цехе Магнитогорского металлургического комбината

Конвертер вертикальный

Участок обжига цинкового концентрата в печах кипящего слоя

Конвертер горизонтальный КГ-80Ц

Модернизация комбинированного редуктора вертикальной клети стана 500

Модернизации электрического вибрационного питателя

Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.

Флотация – удаление не способных к смачиванию мелкодисперсных примесей из сточных вод с помощью специально создаваемых пузырьков газа. Грязная пена, образующаяся при этом, оказывается на поверхности и ликвидируется. Для работы применяются различные виды устройств – флотаторов. Эффективность процесса во многом определяется их техническими характеристиками, продуктивностью и автоматизацией.

Конструкция и назначение флотаторов

Очистка жидкости производится с помощью флотационных блочных установок. Основными узлами аппаратов являются:

• емкость с насосом, который смешивает кислород с жидкостью и реагентами;
• танк флотации с клапаном для устранения избытков воздуха;
• дегазатор для удаления остаточного кислорода.

Флотационные блоки не применяют как самостоятельные инструменты очищения. Их используют в комплексе на очистительных установках промышленных предприятий и автомоек, поскольку они требуют подготовки – обработки канализационных стоков механическим путем.

Схема действия

Принцип работы флотационной установки довольно простой:

1. Стоки попадают в рабочую емкость, где обогащаются мелкодисперсным воздухом.
2. Смесь поступает во флотационную камеру, где идет взаимодействие гидрофобного мусора с пузырями газа.
3. Постепенно происходит уменьшение и разрыв слоя, разделяющего гидрофобные частицы и воздушные пузырьки. Это объясняется изменением поверхностного натяжения воды.

В результате на поверхности жидкости появляется грязная пена. Ее удаление происходит с применением особых грабельных устройств.

Флотация в устройствах – процесс принудительный, когда плотность мусорных частиц искусственно снижается.

Флотационные методики

Классификация флотаторов ведется по способу образования газовых пузырей. Чаще используются такие флотационные методы:

• механический;
• напорный;
• вакуумный;
• биологический;
• электрохимический.

Напорная флотация – это простой способ очистки сточных вод, когда в жидкость добавляют реагенты и под большим давлением с помощью насоса подают кислород. Образуются пузыри по всему объему канализационных стоков. Такой метод нередко используется для очищения жидкости от активного ила. Технология предполагает наличие камеры сатурации.

В электрофлотаторах этого узла нет. Методика не требует электрофлотации и реагентов. Она подразумевает удаление взвесей из жидкости при помощи электрического тока. В электрофлотаторе осуществляется процесс электролиза: на катоде происходит выделение водорода, на аноде – кислорода.

Принцип работы вакуумного устройства заключается в снижении давления ниже атмосферного в емкости для флотации. При этом выделяется воздух, растворенный в воде.

Биологическая флотация – это подогрев осадка после первичной очистки при помощи пара и отстаивание его в течение нескольких дней. Образующиеся бактерии выделяют пузыри газа. Благодаря им осуществляется флотация частиц осадка в пенный слой, где происходит их уплотнение и обезвоживание. В течение пяти дней влажностный показатель можно уменьшить до 80 процентов, что позволяет упростить последующую обработку.

Особенности механической флотации

Флотационных методов механической очистки сточных вод несколько:

• Жидкость перемешивается специальным рабочим колесом с лопастями. Эта методика очищения выполняется без напора и хорошо подходит для удаления из воды крупнодисперсных и волокнистых примесей – волос, нитей, шерстинок.
• Сточные воды выделяются в центрифугу (импеллер). Там они перемешиваются, приобретая однородную структуру. При передвижении загрязненная вода обогащается кислородом, образуются маленькие пузыри. Они способны притянуть даже остатки нефтепродуктов.
• Стоки обогащаются воздухом с применением специальных труб, располагающихся на дне принимающей камеры. Метод именуется пневматическим. Применяется в том случае, когда требуется очищение стоков, являющихся агрессивными для обработки их в импеллере либо безнапорной установке.

При напорной обработке уровень очищения зависит от скорости вращения импеллеров – чем она больше, тем лучше. Но нужно рассчитать точное ускорение. На определенном этапе растет потоковая турбулентность, могут разрушиться хлопья мусора, что снижает эффективность процесса.

Очистка канализационных жидкостей в флотационных блоках механического типа используют, когда в жидкости присутствуют легкие гидрофобные примеси – жиры, остатки нефти, масла.

Если в стоках имеются примеси, которые требуют агрегации, стоит предпочесть иной способ. Из-за значительной турбулентности происходит разрушение молекул загрязнений, и качество очищения резко уменьшается.

Компромисс между механическим и напорным способом – насыщение воды кислородом с применением пористого материала. Направление потока воздуха здесь происходит через особые пластинки с прорезями. Чем тоньше щелевые отверстия в пластинке, тем меньше воздушные пузырьки и лучше очищение.

Преимущества и недостатки

Применение устройств для флотации имеет как достоинства, так и несовершенства. К плюсам причисляются:

• простота обслуживания машин;
• бюджетность большинства способов;
• высокое качество и скорость очищения стоков.

С помощью методики можно удалить большую часть мелкодисперсных примесей, но не все. К недостаткам также можно отнести необходимость в дополнительном использовании реагентов, чтобы повысить степень гидрофорбности грязевых частиц. В случае применения электрического флотатора, требуется точно настроить прибор для создания пузырей необходимого диаметра.

Используемые реагенты

Для повышения эффективности очищения применяются химические вещества-собиратели:

• коагулянты – реагенты, способствующие образованию хлопьев и представляющие собой соли железа и алюминия;
• флокулянты (полиакриламидные соединения) – вещества, создающие более крупные и устойчивые хлопья (флокулы);
• кислотные и щелочные реагенты, позволяющие корректировать pH. Их добавляют в воду, чтобы обеспечить нормальные условия работы двух предыдущих видов реактивов.

Для стабилизации пенообразования применяют также сосновое масло, фенолы, крезол. Они позволяют предохранить воздушные пузырьки от разрушения, делая их упругими. Это способствует удалению большего количества загрязнений из канализационных стоков.

Использование химических реактивов, позволяющих улучшить процесс, требует точного подбора дозировки, что возможно достичь лишь опытным путем.

От чего зависит качество очищения

На эффективность методики влияют следующие факторы:

• устойчивость воздушных пузырей к разрушению;
• равномерность образования пены;
• степень гидрофобности частиц — чем больше этот показатель, тем более активно они взаимодействуют с пузырями воздуха.

Важен и размер пузырей. Большие быстро всплывают, и не успевают захватить молекулы примесей, а маленькие менее прочны.

Применение методики флотации незаменимо для очищения сточных вод от жиров, волокнистых включений, нефтепродуктов, иных загрязнений, не поддающихся осаждению. Этот метод применяют для чистки канализации и при обогащении полезных ископаемых.

Для целей очистки стоков применяют специальные флотационные машины, устройства напорного типа, механические, электрофлотационные и другие аппараты. Зачастую механический флотационный способ очистки используют для стоков содержащих легкофлотируемые гидрофобные загрязнения, к которым относятся жиры, масла, нефтепродукты и другие вещества. Если следует очистить сточные воды от загрязняющих веществ, которые перед флотацией следует агрегировать, то применение таких устройств без предварительных этапов очистки является неэффективным.

Турбулентные потоки внутри камеры разрушают агрегаты загрязнителей, чем усложняют процесс очистки. Поэтому флотационные аппараты очищающие стоки механическим путем зачастую применяют для очистки нефтесодержащих и жиросодержащих стоков. В таких водах загрязнители являются легко флотируемыми, что обеспечивает высокую степень очистки. Также оправданным является использование механических флотаторных машин в тех случаях, когда напорные устройства применять нецелесообразно (например, для очистки стоков с температурой 30-60°С). Обуславливаются такие ситуации ухудшением показателей растворяемости газов в воде, что влечет за собой снижение эффективности работы напорных машин.

Использование для очищения стоков электрофлотационных машин и устройств повышает энергоемкость процедуры очистки, что ограничивает сферы применения этого метода. Известны случаи, когда используют флотационные пневматические машины, но отметим, что эффективность этого способа не высока. По сравнению с этими двумя видами флотационных аппаратов механические флотаторы имеют множество преимуществ.

Электронная библиотека

Безопасность жизнедеятельности в техносфере / Системы защиты среды обитания / 4.9.2. Флотация

Достоинствами
флотации
являются: непрерывность процесса, широкий диапазон применения, небольшие капитальные и эксплуатационные затраты, простое аппаратурное оформление, селективность выделения примесей, большая скорость процесса разделения, а также возможность получения шлама более низкой влажности (90…95 %), высокая степень очистки (95…98 %), возможность рекуперации удаляемых веществ. Флотация сопровождается аэрацией сточных вод, снижением концентрации ПАВ и легкоокисляемых веществ, бактерий и микроорганизмов. Все это способствует успешному проведению последующих стадий очистки сточных вод.

Различают следующие способы флотационной обработки сточных вод:

· с выделением воздуха из растворов;

· с механическим диспергированием воздуха;

· с подачей воздуха через пористые материалы;

Флотация с выделением воздуха из раствора

Этот способ применяется для очистки сточных вод, которые содержат очень мелкие частицы загрязнений. Сущность способа заключается в создании пересыщенного раствора воздуха в сточной жидкости. При уменьшении давления из раствора выделяются пузырьки воздуха, которые флотируют загрязнения. В зависимости от способа создания пересыщенного раствора воздуха в воде различают вакуумную, напорную

и
эрлифтную флотацию
.

При вакуумной

флотации сточную воду предварительно насыщают воздухом при атмосферном давлении в аэрационной камере, а затем направляют во флотационную камеру, где вакуум-насосом поддерживается разрежение 29,9…39,9 кПа. Выделяющиеся в камере мельчайшие пузырьки выносят часть загрязнений. Процесс флотации длится около 20 мин.

Напорная

флотация позволяет очищать сточные воды с концентрацией взвесей до 4…5 г/л. Для увеличения степени очистки в воду добавляют коагулянты. Процесс осуществляется в две стадии:

1) насыщение воды воздухом под давлением;

2) выделение растворенного газа под атмосферным давлением.

Напорные установки имеют большее распространение, чем вакуумные. Они просты и надежны в эксплуатации. Сточная вода в напорной установке поступает в приемный резервуар (рис. 4.13), откуда перекачивается насосом, во всасывающий трубопровод которого засасывается воздух. Образующаяся водно-воздушная смесь направляется в напорную емкость 3, где при повышенном давлении (0,15…0,4 МПа) воздух растворяется в воде.

При поступлении водно-воздушного раствора во флотатор 5, который работает при атмосферном давлении, воздух выделяется в виде пузырьков и флотирует взвешенные частицы. Из-за равновеликих пузырьков всплывание пузырьков происходит равномерно, и обеспечивается высокая эффективность разделения примесей. Пена с твердыми или эмульгированными частицами удаляется с поверхности воды скребковым механизмом. Осветленная вода удаляется из нижней части флотатора. При использовании коагулянтов хлопьеобразование происходит в напорной емкости 3.

Эрлифтные установки

(рис. 4.14) применяют для очистки сточных вод в химической промышленности. Они просты по устройству, и затраты энергии на проведение процесса в них в 2…4 раза меньше, чем в напорных установках.

Недостаток этих установок – необходимость размещения флотационных камер на большой высоте.

Сточная вода из емкости 1 (рис. 4.14), находящейся на высоте 20…30 м, поступает в аэратор 3. Туда же подается сжатый воздух, который растворяется под повышенным давлением. Поднимаясь по эрлифтному трубопроводу 4, жидкость обогащается пузырьками воздуха, который выделяется во флотаторе 5. Образующаяся пена с частицами удаляются самотеком или скребком. Осветленная вода направляется на дальнейшую очистку.

Флотация с механическим диспергированием воздуха

Механическое диспергирование воздуха во флотационных машинах осуществляется турбинками насосного типа – импеллерами.

Импеллер представляет собой диск с радиальными обращенными вверх лопатками. Такие установки широко используют при обогащении полезных ископаемых. В последнее время их стали применять и для очистки сточных вод с высоким содержанием взвешенных частиц (более 2 г/л). При вращении импеллера в жидкости возникает большое число мелких вихревых потоков, которые разбиваются на пузырьки определенных размеров. Степень измельчения и эффективность очистки зависят от скорости вращения импеллера. Чем больше скорость, тем меньше пузырек и тем больше эффективность процесса. Однако при высоких окружных скоростях резко возрастает турбулентность потока, и может произойти разрушение хлопьевидных частиц, что приведет к снижению эффективности процесса очистки.

Пневматические флотационные установки

применяются для очистки сточных вод, содержащих растворенные примеси, агрессивные по отношению к механизмам (насосам, импеллерам),имеющим движущиеся части.

Измельчение пузырьков воздуха достигается при пропускании его через специальные сопла на воздухораспределительных трубках. Обычно диаметр отверстий сопел равен 1,0…1,2 мм, рабочее давление перед ними 0,3…0,6 МПа. Скорость выхода струи воздуха из сопел 100…200 м/с. Продолжительность флотации в каждом случае устанавливается экспериментально. Обычно она равна 15…20 мин.

Флотация при помощи пористых пластин

При пропускании воздуха через пористые керамические трубы, пластины или колпачки получаются мелкие пузырьки (рис. 4.15).

Химическая флотация

При введении в сточную воду некоторых веществ для ее обработки могут протекать химические процессы с выделением газов: О2, СО2, Сl2 и др. Пузырьки этих газов при определенных условиях могут прилипать к нерастворимым взвешенным частицам и выносить их в пенный слой. Такое явление, например, наблюдается при обработке сточных вод хлорной известью с введением коагулянтов. Сточные воды поступают в камеру реакции. Туда же подаются реагенты. Во избежание дегазации время пребывания сточной воды в камере должно быть минимальным. После насыщения газом вода поступает во флотационную камеру. Недостаток метода – большой расход реагентов.

Этот способ флотации по сравнению с другими имеет следующие преимущества: простую конструкцию флотационной камеры; меньшие затраты энергии (отсутствуют насосы, импеллеры).

Этот метод применяется для уплотнения осадка из первичных отстойников при очистке бытовых сточных вод. Для этой цели осадок подогревается паром в специальной емкости до 35…56 °С и при этих условиях выдерживается несколько суток. В результате деятельности микроорганизмов выделяются пузырьки газов, которые уносят частицы осадка в пенный слой, где они уплотняются и обезвоживаются. Таким путем за 5…6 суток влажность осадка можно понизить до 80 % и тем самым упростить дальнейшую обработку осадков. Разрабатываются методы флотационного уплотнения активного ила.

Это процесс извлечения ионов из растворов методом флотации. Процесс ведут следующим образом: в сточную воду вводят воздух, разбивая его на пузырьки каким-либо способом, и собиратель (поверхностно-активные вещества). Собиратель образует в воде ионы, которые имеют заряд, противоположный заряду извлекаемого иона. Ионы собирателя и загрязнений концентрируются на поверхности газовых пузырьков и выносятся ими в пену. Пена удаляется из флотационной камеры и разрушается; из нее извлекаются сконцентрированные ионы удаляемого вещества.

Этот процесс можно использовать для извлечения из сточных вод металлов (Mo, W, V, Pt, Ce, Re и др.). Процесс эффективен при низких концентрациях извлекаемых ионов – 1∙(10-3…10-2) г-ион/л.

Процесс флотации

Флотация и коагуляция при очистке сточных вод

Методы флотации и коагуляции сточных вод различаются по механизму агрегирования частиц примесей из раствора. При коагуляции образуются агрегированные структуры примесей под действием специально введенных веществ — коагулянтов, нарушающих равновесие в коллоидной системе и вызывающих слипание частиц. Крупные агломераты удаляются из раствора осаждением и отстаиванием.

В процессе флотации воды главным собирателем загрязнений является высокодиспергированный воздух. Образование пузырьков внутри раствора вызывают разными методами. Пузырьки сорбируют вокруг себя мельчайшие частички примесей, которые имеют меньшую массу, чем сила, выталкивающая воздух на поверхность. Загрязнители всплывают вместе с воздухом, образуя флотационную пену. Она содержит максимальную концентрацию удаляемых соединений и постепенно выводится из системы.

Эффективность очистки сточных вод флотацией

Флотация — это способ очистки воды, который не является самостоятельным способом очистки загрязненных водных растворов. Ее используют как метод доочистки после избавления от примесей фильтрацией, коагуляцией, отстаивания в отстойниках. Процесс флотации сточных вод позволяет убрать мельчайшие неосаждаемые частицы загрязнений, дает отличные результаты при малых вложениях. Флотацию воды сопровождает аэрация промывных вод, снижение содержания в растворе ПАВ и легкоокисляемых элементов, патогенных бактерий. Эти процессы улучшают протекание следующих этапов очистки воды.

Этапы флотационной очистки

Процесс флотации, а именно непосредственного образования комплекса из загрязнителя и пузырька, происходит в три этапа: 1. Приближение пузырька к загрязняющей частице; 2. Соприкосновения пузырька и частицы; 3. Прилипание загрязняющей частицы к поверхности пузырька. На прочность и длительность соединения этих элементов влияют: — размер частицы загрязнителя и пузырька; — веса загрязнителя; — физико-химических особенностей частицы, воздуха и сточной воды; — гидродинамических условий и т.д. Непосредственно процесс флотации происходит следующим образом. Зачастую и поток жидкости, и воздушный поток движутся в одном направлении. Взвешенные загрязняющие частицы распределены по всему объему стоков, и во время совместного движения с пузырьками они сталкиваются и соединяются. В том случае, если размер воздушного пузырька слишком велик, по сравнению с размерами частицы, то и скорость движения у него будет намного ниже, что делает процесс соединения этих элементов практически невозможным. А еще крупные пузырьки нередко становятся виновниками разрыва уже существующих связей между пузырьком и частицей. Поэтому во флотаторах должны находиться пузырьки не больше определенного размера.

О чем идет речь

Флотация руды представляет собой такую методику, которая позволяет сделать работу с полезными ископаемыми эффективнее и выгоднее. Разные элементы отличаются между собой способностью удерживаться на поверхности, где контактируют две фазы, то есть происходит раздел сред. Флотация – это процесс, который основан на удельной энергии поверхности.

Если говорить о частицах, то их можно разделить на следующие группы:

Как это происходит

Очистка воды (флотации) происходят за счет способности частиц прилипать к пузырькам воздуха. Правда, это распространяется, как указано выше, только на гидрофобные компоненты. Чтобы сформировалась пара из воздушного пузыря и загрязняющей жидкость частицы, необходимо обеспечить их интенсивное взаимодействие. Это может быть обусловлено наличием реагента, создающего химически оптимальную среду для реакции. Также используется напорная флотация, когда создается избыточное давление в среде.

Флотация эффективна и в том случае, когда из жидкости следует удалить вещества, которые в ней уже растворились. Это касается в первую очередь поверхностно-активных веществ. Применяют в таком случае так называемую парную сепарацию. Здесь комплекс из веществ и газового пузыря образуется за счет реагента. Его надежность будет связана с природой загрязняющего компонента и его особенностями.

Кто занимается производством?

Перед покупкой флотационных машин требуется четко определиться с параметрами.

Параметры подбираются исходя из следующих условий:

• Состав и характер канализационных стоков.
• Температура и равномерность подачи воды.
• Куда сбрасывается очищенная вода.

В Москве и Санкт-Петербурге реализацией установок занимаются довольно много компаний:

Важно. Необходимо учитывать требования к обработке и удалению осадка, степени обеззараживания.

Читайте также:

  
• Как сделать чтобы телефон не тупил на зарядке
  
• Как сделать водяной знак на айфоне
  
• Как сделать машину времени в реальной жизни в домашних условиях и вернуться в прошлое
  
• Шевроле орландо замена сцепления своими руками
  
• Как правильно сделать раскоксовку двигателя митсубишевской жидкостью