Il problema del trattamento delle acque reflue è rilevante da molti decenni. La difficoltà risiede nell'obsolescenza di metodi e attrezzature, nonché nell'emergere di nuove sostanze chimiche nei prodotti chimici domestici e nella produzione, che richiedono approcci completamente nuovi per la loro rimozione dalle acque reflue. Uno dei metodi universali di trattamento delle acque reflue è la flottazione. A seconda delle caratteristiche dell'inquinante, richiede solo la sostituzione dei reagenti e la correzione delle condizioni di processo.
Trattamento delle acque reflue
Questo metodo è stato utilizzato con successo per trattare le acque reflue contenenti fibre, prodotti petroliferi, oli e grassi e altre sostanze scarsamente solubili in acqua. Le acque reflue vengono prima trasferite in sospensione ed emulsione utilizzando sostanze speciali.
Il processo di flottazione si basa sulla capacità delle bolle di gas di attaccarsi alle particelle, aiutandole a galleggiare sulla superficie del liquido.
Principi generali del metodo
L'atto più semplice di galleggiamento è l'attaccamentoparticelle insolubili (ad esempio minerali, olio o altro) in bolle d'aria. Il successo della purificazione dipende dalla velocità con cui si forma un legame tra la particella e le bolle, dalla forza di questo legame e dalla durata dell'esistenza di questo complesso. Che, a sua volta, è determinato dalla natura delle particelle, dalla tendenza a bagnarsi con l'acqua e dalle caratteristiche della loro interazione con i reagenti. Pertanto, la flottazione è un processo che dipende da molti fattori.
Un atto elementare può essere compiuto attraverso uno dei seguenti meccanismi:
- Le bolle si formano immediatamente nelle particelle sospese;
- Le particelle di sospensione si attaccano a una bolla di gas quando entrano in collisione con essa;
- sulla superficie della particella si forma una piccola bolla, che si combina con un' altra in caso di collisione e aumenta di volume.
Il complesso, che si forma durante il processo di flottazione, in un mezzo praticamente immobile può galleggiare solo a condizione che la forza di sollevamento della bolla di gas sia maggiore del peso della particella. Ciò porterà alla formazione di uno strato di schiuma sulla superficie dell'acqua trattata.
Inoltre, le superfici di bolle e particelle nel punto di contatto devono essere in un certo rapporto. Le forze adesive aumentano in proporzione alla dimensione delle particelle al quadrato, poiché il perimetro della loro connessione è limitato dalla dimensione della più grande delle loro facce. E la forza di separazione dipende direttamente dalla massa della particella inquinante (cioè le sue dimensioni lineari in un cubo). Pertanto, quando viene raggiunta una certa dimensione delle particelle, le forze di distacco superano le forze di adesione. Così perIl successo del trattamento degli effluenti mediante flottazione è importante non solo per la natura del rapporto tra la sospensione e le bolle, ma anche per la loro dimensione.
Modi per saturare l'acqua con le bolle
Ci sono molte tecniche che assicurano la comparsa di bolle di gas nelle acque reflue. I principali metodi utilizzati nella flottazione sono:
- Metodo di compressione (o pressione) basato sull'aumento della solubilità dell'aria in acqua all'aumentare della pressione.
- Metodo meccanico basato sulla miscelazione intensiva di liquido con aria.
- Il passaggio delle acque reflue attraverso materiali porosi provocandone la dispersione.
- Metodo elettrico basato sull'elettrolisi dell'acqua, accompagnata dalla comparsa di bolle di gas.
- Un processo chimico che provoca la formazione di bolle durante le reazioni chimiche di alcuni reagenti con i componenti delle acque reflue.
- Metodo sottovuoto caratterizzato da riduzione della pressione.
Flutazione sotto pressione
È il più efficace per l'estrazione di sospensioni fini e colloidali a bassa concentrazione. L'acqua purificata viene saturata con aria sotto pressione fino a 7 MPa in uno speciale reattore - saturatore. Dopo il rilascio dell'acqua da esso, la pressione scende bruscamente alla normalità (atmosferica), provocando un intenso processo di bolle d'aria.
Per aumentare significativamente l'efficienza del trattamento dell'acqua, la flottazione è combinata con la coagulazione e la flocculazione. Entrambi questi approccicontribuiscono ad aumentare la dimensione delle particelle non disciolte. I coagulanti sono sia composti inorganici, solitamente sali di ferro ferrico o alluminio, sia alcune sostanze organiche. I flocculanti sono polimeri speciali le cui molecole in un mezzo acquoso formano una rete carica in grado di attrarre particelle inquinanti, che porta alla comparsa di aggregati flocculanti.
Installazioni e diagrammi di flusso
Gli impianti che effettuano la flottazione a pressione possono essere collocati non solo all'interno, ma anche all'esterno. Quindi, i primi sono adatti per piccoli volumi, se il consumo di acqua non supera i 20 m3/h, mentre i secondi hanno una portata molto maggiore. Il posizionamento combinato delle strutture è spesso organizzato quando oggetti di grandi dimensioni, ad esempio un saturatore e una cella di galleggiamento, sono all'aperto e le pompe sono all'interno.
Nel caso di installazioni in condizioni di possibile diminuzione della temperatura dell'aria a valori negativi, è necessario prevedere un sistema di riscaldamento a schiuma. Un classico impianto di flottazione a compressione è costituito dalle seguenti apparecchiature:
- Pompa per alimentazione liquidi.
- Compressore per fornire aria (o qualsiasi gas) al sistema di trattamento dell'acqua.
- Saturatore (l' altro nome è un serbatoio a pressione), in cui l'aria viene disciolta nelle acque reflue.
- Camere di flottazione, se il processo prevede la fase di ingrossamento delle particelle sospese.
- Dispositivo reagente, inclusi i dispositivi per il dosaggio emiscelare i reagenti con il liquido da purificare.
- Il sistema di controllo del processo di pulizia.
Gli schemi tecnologici che coinvolgono il trattamento delle acque reflue mediante flottazione a pressione possono essere:
- Cocurrent, quando tutto il volume del liquido da purificare passa attraverso il saturatore.
- Ricircolo, quando solo il 20 - 50% del liquido chiarificato passa attraverso il saturatore.
- Flusso parzialmente diretto, quando circa il 30 -70% dell'acqua grezza entra nel saturatore e il resto viene immesso direttamente nella camera di flottazione.
Quando si sceglie uno di questi schemi, vengono prese in considerazione le proprietà fisiche e chimiche delle acque reflue trattate, i requisiti per il grado di trattamento, le condizioni locali e gli indicatori economici.
Elettroflottazione
Questo metodo iniziò ad essere utilizzato nella seconda metà del 20° secolo. Quindi si è scoperto che i gas di elettrolisi sono molto più efficaci dei gas inerti o dell'aria nell'aumentare l'intensità della flottazione. Ciò consente di isolare prodotti petroliferi insolubili in acqua, oli lubrificanti, composti scarsamente solubili di metalli pesanti e non ferrosi, che formano emulsioni stabili nelle acque reflue. Ma oltre ai gas di elettrolisi, la rimozione di alcune impurità è influenzata da un campo elettrico creato artificialmente in cui le particelle cariche si muovono verso elettrodi di carica opposta.
Gli svantaggi significativi dell'elettroflottazione sono la bassa produttività, l' alto costo degli elettrodi, l'usura e la contaminazione e il rischio di esplosione.
Metodo di frazionamento della schiuma
Si riduce all'adsorbimento di sostanze tensioattive disciolte (tensioattivi) su bolle di gas che salgono attraverso la soluzione. In questo caso si forma intensamente la schiuma, arricchita con la sostanza adsorbita.
Un importante ambito di applicazione per questo tipo di flottazione è la purificazione dell'acqua dai detersivi utilizzati nelle lavanderie. È adatto anche per separare i fanghi attivi dal trattamento biochimico.
Medicazione del minerale
Il processo di flottazione viene utilizzato con successo nella lavorazione primaria di tutti i tipi di minerali, il che consente di separare una frazione preziosa con un alto contenuto di metallo o suoi composti. Si basa sulle differenze nelle proprietà della superficie dei minerali separati.
La flottazione del minerale è un processo in tre fasi:
- La fase solida è un minerale frantumato;
- la fase liquida è polpa;
- la fase gassosa è formata da bolle d'aria che passano attraverso la polpa.
La flottazione può essere schiumosa, vellutata o oleosa, a seconda della forma del prodotto formatosi sulla superficie della fase liquida.
