22. Установки для коагулирования и флокулирования примесей св

Коагуляция - слипание частиц коллоидной системы, при их столкновении в процессе теплового движения, перемешивание или направленного перемещения во внешнем силовом поле. В результате получаются агрегаты - более крупные вторичные частицы состояния из скопления мелких первичных частиц. Первичные частицы в агрегатах соединяются силами межмолекулярного взаимодействия непосредственно или через прослойку окружающей дисперсной среды. Коагуляция сопровождается прогрессирующим укрупнением частиц и уменьшением их общего числа в объеме жидкости. Слипание однородных частиц - гомокоагуляция, разных - гетерокоагуляция. В СВ могут содержаться твердые частицы - каолин, глина, волокна, кристаллы солей, а также жидкие частицы - нефть, нефтепродукты, смолы. СВ представляют собой слабо концентрированные эмульсии или суспензии. Они содержат коллоидные частицы 0,001-0,1 мкм, мелкодисперсные частицы 0,1-10 мкм, частицы более 10 мкм. В процессе механической очистки довольно легко удаляются частицы более 10 мкм и более. А частицы менее 10 мкм практически не удаляются. Для очистки от таких частиц применяют методы коагуляции, при этом агрегативная устойчивость нарушается, образуются более крупные частицы, которые могут удаляться механическими методами.

Флокуляция - разновидность коагуляции. При флокуляции мелкие частицы под влиянием флокулянтов образуют интенсивно оседающуие рыхлые хлопьевидные скопления. Эффективность коагуляционной очистки зависит от многих факторов, вида коллоидных частиц и концентрации, степени дисперсности, наличие в СВ электролитов и величины эл.потенциала. В качестве флокулянта соли железа и алюминия, а также смеси этих солей. Может использоваться алюминий содержащие отходы и травильные растворы. Для интенсификации образования хлопьевидных остатков используют кремниевую кислоту и полиакриламид (ПАА). Доза кислоты 2-3 мг/л, доза п-а 0.4-1.5 мг/л. При использовании в качестве флокулянтов солей алюминия и железа образуются в результате гидролиза малорастворимые в воде гидроксиды соответственно, которые сорбируют на хлопьевидной поверхности взвешанные мелкодисперсные и коллоидные вещества. Хлопья оседают на дно отстойника - образуют осадок. В процесс очистки СВ методом коагуляции и флокуляции включают приготовление водных растворов флокулянтов и коагулянтов, дозирования их, смешением со всем объемом СВ, хлопьеобразования и выделение хлопьев из воды. Приготовление и дозирование коагулянтов производят в виде растворов или суспензий. Коагулянты смешивают с СВ в смесителях, продолжительность пребывания 1-3 мин. Применяют перегородчатые, дырчатые, шайбовые вертикальные смесители, а также механические смесители с пропелерными и лопастными мешалками.

23. Флотационные установки

ЭРЛИФТНАЯ ФЛОТАЦИЯ. При ней затраты энергии в 2-4 раза меньше в 2-4 раза чем при напорной. По конструкции установки требуют значительного перепада отметок по высоте между питательным резервуаром со СВ и аэратором, а также между аэратором и флотационной камерой. Разность отметок составляет 20 м, что значительно сужает область применения эирлифтной флотацией.

ИМПЕЛЛЕРНАЯ ФЛОТАЦИЯ. При перемещении струю воздуха в воде создается интенсивное вихревое движение под воздействием которого воздушная струя распадается на отдельные пузырьки. Энергичное перемешивание СВ в этих установках создается большое число мелких вихревых потоков в СВ, что позволяет получить пузырьки определенной величины. Установки применяются при высокой концентрации нерастворимых загрязнений более 2-3 г/л, содержащих нефть, нефтепродукты и жиры. Импеллерную флотацию используют также для обогащения сырья, и очистки СВ от веществ легко переходящих в пену.(-): невозможность использованных коагулянтов, (при турбул. перемееш-ии разрушается хлопья коагулянтов). Схема двухкамерной флотационной прямоточной установк и (разрез):1-отбойники, 2-флотационная камера, 3-вал перемеш.устройства, 4-воздушная трубка, 5-электродвигатель, 6-пеносниматель, 7-импеллер.

На самом деле здесь 2 камеры.(стоят последовательно) . Отличаются приемным карманом в 1-ой, во 2-ой выпускной карман. Через приемный карман вода поступает к импеллеру, в который по трубке засасывается воздух. Над импеллером расположен перфорированный лист (статор). Через него выбрасывается вода с воздухом, что способствует большому диспергированию воздуха в воде. Такое же назначение имеют отбойники расположенные вокруг импеллера. Эта вода с диспергированным воздухом поступает во флотационную камеру. В ней проходит флотирование частиц загрязнения. Пена содержащая флотируемые частицы удаляется лопастным пеноснимателем. Из 1-ой камеры вода поступает во вторую такой же конструкции, где происходит дополнительная очистка СВ. Основными расчетными параметрами установки является коэффициент аэрации, продолжительность пребывания воды в аппарате и диаметр импеллера. Окружную скорость импеллера принимают 10-15 м/с. Диаметр импеллера определяют расчетным путем, но он не должен превышать 0,6м. Продолжительность флотации зависит от свойств воды и примесей и определяется экспериментально. Для ориентировочных расчетов продолжительность флотации принимают в пределах от 15 до 20 мин. Коэффициент аэрации = 0,35. Флотационная камера имеет квадратное сечение, причем стороны квадрата = 6 диаметров импеллера (м) . Т.о. площадь камеры = 36 d² . Объем аппарата = 36 d² *высоту водновоздушной смеси.

Необходимое число флотаторов определяют: m=Qt/(24*60*V*(1-a))

Q-суточная производительность по СВ, м3/сут, t-время флотации, V-рабочий объем, a-коэфф.аэрации

Мощность электродвигателя: N=q*y*Hc/102*n

q-производительность флотатора, y-удельная масса водновоздушной смеси. y=0,67y_в, y_в-плотность воды, H_c-статический уровень воды в камере, Па, n - КПД(0,2-0,3)

ФЛОТАЦИЯ С ПОДАЧЕЙ ВОЗДУХА ЧЕРЕЗ ПОРИСТЫЙ МАТЕРИАЛ (+)простота аппаратурного оформления, и относительно малый расход энергии. Воздух в камеру подается либо через мелкопористые материалы (d отвертстий = 4-20 мкм ), либо через насадки на дне камеры. Давление воздуха 0,1-0,2 МПа. Продолжительность флотации 20-30 мин. Расход воздуха определяется экспериментально. Раб. ур-нь СВ до флотации 1,5-2м. (-) засорение пор и трудность подбора мелкопористых материалов обеспечивающих выход мелких близких по размерам пузырьков воздуха.

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ФЛОТАЦИЯ. Применяется для уплотнения осадков СВ. Образующаяся при флотации пена имеет чаще всего пленочную структуру. Пена содержит значительное количество воды, устойчивость и подвижность пены изменяется в зависимости от количества и характера флотирующих материалов. Процесс уплотнения всплывавшего шлама наиболее интенсивно идёт в первые 2 часа , далее он замедляется, а после 4-х часов практически заканчивается. Процесс уплотнения м.б. интенсифицирован путем нагревания.