Principi de funcionament del tanc de flotació a la planta d'aigua

El mètode de flotació consisteix a generar un gran nombre de petites bombolles a l'aigua mitjançant una tecnologia determinada, de manera que s'adhereixin a les partícules en suspensió a les aigües residuals. A mesura que la densitat baixa a menys que l'aigua, suren a la superfície de l'aigua per formar escombra, eliminant així les partícules en suspensió de l'aigua. El mètode de flotació s'utilitza principalment per tractar l'aigua que conté partícules en suspensió amb una densitat propera a 1 i difícil d'eliminar pel mètode de sedimentació, com ara nitrogen d'amoníac, matèria orgànica, partícules col·loïdals, aigua de font d'aigua de baixa temperatura i baixa terbolesa amb més algues.

1. Tensió interfacial i energia lliure interfacial Quan el líquid i el gas estan en contacte, les molècules superficials del líquid i les molècules internes estan sotmeses a diferents forces d'atracció molecular, i l'atracció mútua entre les molècules líquides, és a dir, la força de cohesió, és molt més gran que l'adhesió entre molècules líquides i molècules de gas. Per tant, les molècules superficials i les molècules internes del líquid estan sotmeses a forces desiguals, és a dir, la força resultant sobre les molècules internes del líquid és zero i la força resultant sobre les molècules superficials del líquid és major que zero. La magnitud de la força resultant és igual i la direcció és perpendicular a la superfície de contacte i apunta a l'interior del líquid i del gas. Aquesta força intenta reduir la superfície del líquid. L'aigua amb un volum molt petit a l'aire existeix en forma de gotes d'aigua (és a dir, esferes, perquè la superfície de l'esfera és la més petita). El mateix passa amb la fase gasosa.

2. L'aire de l'aigua existeix en forma de bombolles (és a dir, esferes), i la tensió interfacial és l'atracció entre les molècules superficials, que existeix al mateix temps que la força de cohesió entre les molècules, i la direcció és tangent a la superfície de contacte. Les molècules superficials del líquid encara es troben a la superfície del líquid sota l'acció de la cohesió, el que significa que l'atracció entre les molècules superficials del líquid, és a dir, la tensió interfacial, és més gran que l'atracció entre les molècules internes. Per tant, les molècules superficials del líquid tenen més energia que les molècules internes.

El mateix volum d'aire forma petites bombolles disperses, i la seva superfície és més gran que la superfície de les bombolles grans, cosa que augmentarà la possibilitat de col·lisió i adhesió entre bombolles i partícules; a més, la violenta agitació hidràulica de les bombolles grans durant el procés de pujada no afavoreix l'adhesió de bombolles i partícules, i també eliminarà les bombolles adsorbides, de manera que les petites bombolles formades afavoreixen la flotació.

La pràctica ha demostrat que el diàmetre de la bombolla és inferior a 100um per adherir-se bé a les partícules. Les bombolles en si tenen tendència a adherir-se entre elles i reduir l'energia interfacial, és a dir, l'efecte de fusió de les bombolles, que també reduirà la possibilitat de col·lisió i adhesió. Si la combinació de bombolles i partícules, és a dir, l'escuma, puja a la superfície de l'aigua i esclata ràpidament, les partícules adsorbides no tindran temps de ser eliminades per l'equip de raspat i s'enfonsen de nou a l'aigua. Per tant, ha d'haver una certa quantitat de tensioactiu a l'aigua per evitar la fusió de les bombolles i el ràpid col·lapse de les bombolles. Els tensioactius també s'anomenen agents espumants. La majoria d'ells estan formats per molècules polars i no polars. El cap rodó representa el grup polar, que és fàcilment soluble en aigua i s'endinsa a l'aigua (perquè l'aigua és una molècula polar forta); la cua representa el grup no polar, que és un grup hidrofòbic i s'endinsa a les bombolles. La repulsió de càrregues del mateix signe pot evitar la fusió i el col·lapse de les bombolles, millorant així l'estabilitat de l'escuma. Quan no hi ha prou tensioactiu a l'aigua, per tal de garantir l'efecte de flotació, s'ha d'afegir i la quantitat d'addició s'ha de determinar segons la prova.

Si hi ha massa tensioactius a l'aigua, les bombolles o partícules (com les partícules d'oli) són massa estables a causa del mateix signe, i també és difícil formar escuma. La pols sòlida hidròfila continguda a l'aigua té un angle d'humitat entre 0 i 90 graus, de manera que una petita part de la seva superfície s'adhereix a l'oli. Les gotes d'oli estan cobertes per aquestes pols sòlides, dificultant la formació d'escuma. Per tant, el mètode eficaç és utilitzar un coagulant per augmentar el col·loide carregat a l'aigua, eliminar la repulsió de les càrregues i permetre que les partícules s'adhereixin a les bombolles.

Segons les diferents pressions a les quals es precipiten les bombolles, la flotació d'aire dissolt es pot dividir en dos tipus: flotació d'aire dissolt al buit i flotació d'aire dissolt a pressió.

La flotació d'aire dissolt al buit és el procés de dissolució de l'aire en aigua a pressió normal o condicions de pressió i precipitació en condicions de pressió negativa. Les seves característiques principals són: la pressió necessària per a la dissolució de l'aire és inferior a la de l'aire dissolt a pressió, i els equips d'energia i el consum elèctric són menors; La flotació d'aire funciona en condicions de pressió negativa i el dipòsit de flotació d'aire s'ha de tancar, cosa que fa que l'estructura del dipòsit de flotació d'aire sigui complexa, el manteniment i l'operació, el manteniment de l'equip sigui difícil i la quantitat d'aire dissolt és petita. Aquest mètode només és adequat per tractar aigües residuals amb baixes concentracions de contaminants i rarament s'utilitza en la producció.

L'aire dissolt a pressió es dissol en aigua en condicions de pressió i precipita a pressió normal. Les seves característiques són: gran volum d'aire dissolt, es poden proporcionar suficients microbombolles, que poden complir els requisits de separació sòlid-líquid de diferents requisits i garantir l'efecte d'eliminació; la mida de la partícula de la bombolla generada després de la descompressió i l'alliberament és petita (20 ~ 100um), la mida de la partícula és uniforme, les microbombolles s'eleven molt lentament al tanc de flotació i la pertorbació al tanc és petita, cosa que és especialment adequada per a la separació de flocs solts i sòlids fins; l'equip i el procés són relativament senzills, i el manteniment i la gestió són convenients. La flotació d'aire dissolt a pressió és el mètode de flotació més utilitzat en la producció. El seu procés consisteix en equips de saturació d'aire, equips d'alliberament d'aire, tanc de flotació, equips d'eliminació d'escòries, etc. Hi ha tres fluxos bàsics de procés: flux d'aire dissolt total, flux d'aire dissolt parcial i flux d'aire dissolt a pressió de reflux.

El flux d'aire dissolt complet és pressionar i dissoldre totes les aigües residuals, i després entrar al tanc de flotació a través del dispositiu d'alliberament de descompressió per a la separació sòlid-líquid. En comparació amb els altres dos processos, el seu consum d'energia és elevat, però com que no s'afegeix aigua d'aire dissolt, el volum del dipòsit de flotació és petit.

El flux d'aire dissolt parcialment és per pressionar i dissoldre part de les aigües residuals, i la resta de les aigües residuals s'envia directament al tanc de flotació. Aquest procés estalvia més electricitat que el procés complet de gas dissolt. Com que part de les aigües residuals passa pel dipòsit de gas dissolt, el volum del dipòsit de gas dissolt és relativament petit. Tanmateix, atès que la quantitat d'aire que pot aportar el gas dissolt a pressió d'una part de les aigües residuals és petita, si voleu proporcionar la mateixa quantitat d'aire, heu d'augmentar la pressió del dipòsit de gas dissolt. El gas dissolt a pressió a reflux reflux part de l'efluent i el pressuritza directament al dipòsit de flotació. Aquest mètode és adequat per a la separació de sòlids i líquids en aigua amb altes concentracions de matèria en suspensió.

A continuació, presentarem l'equip necessari per a la flotació. L'equip de saturació d'aire consisteix en una bomba d'aigua a pressió i subministrament d'aire, gas dissolt i altres equips. La seva funció és dissoldre l'aire a l'aigua sota una determinada pressió per proporcionar l'aigua de gas dissolt necessària per al tractament de l'aigua.

1. Bomba de reforç

La bomba de reforç s'utilitza per subministrar una determinada quantitat d'aigua a una determinada pressió. Si la pressió de la bomba de reforç és massa alta, augmentarà la quantitat d'aire dissolt per unitat de volum. Després de la descompressió, es pot precipitar una gran quantitat d'aire, cosa que promourà l'agregació de microbombolles i no afavorirà la separació per flotació. A més, com que la quantitat d'aigua de gas dissolta requerida a alta pressió es redueix, no és propici per a la barreja completa de l'aigua de gas dissolt i les aigües residuals originals. Per contra, si la pressió de la bomba de reforç és massa baixa, la quantitat d'aigua d'aire dissolta augmentarà inevitablement, augmentant així el volum del dipòsit de flotació.

2. Subministrament d'aire

El subministrament d'aire es pot dividir de tres maneres: subministrament d'aire d'aspiració del tub d'aspiració de la bomba d'aigua, subministrament d'aire de raig de canonada de pressió de la bomba d'aigua i subministrament d'aire del compressor d'aire de la bomba d'aigua. El subministrament d'aire d'aspiració de la canonada d'aspiració de la bomba d'aigua es pot dividir en dues formes: una és utilitzar la pressió negativa a la canonada d'aspiració de la bomba d'aigua per obrir un petit forat a la canonada d'aspiració i l'aire s'aspira al dipòsit d'aire dissolt després de ser aspirat. mitjançant l'ajust del volum d'aire i l'equip de mesura; l'altre és connectar una canonada de branca a la canonada de pressió de la bomba d'aigua i instal·lar un ejector a la canonada de branca. L'ejector s'utilitza per aspirar aire i enviar-lo a la canonada d'aspiració i després al dipòsit d'aire dissolt a través de la bomba d'aigua. Els seus avantatges són un equipament senzill i no es requereix cap compressor d'aire; l'inconvenient és que la quantitat d'aire dissolt és petita, generalment no supera el 10% (relació de volum) del cabal de la bomba d'aigua, en cas contrari, provocarà una vibració anormal de la bomba d'aigua.

El subministrament d'aire de raig de la canonada de pressió de la bomba d'aigua és utilitzar l'ejector instal·lat a la canonada de pressió de la bomba d'aigua per aspirar aire. Els seus avantatges són un equip senzill, sense necessitat de compressor d'aire, sense vibracions anormals de la bomba d'aigua i perill de cavitació; els seus desavantatges són la gran pèrdua d'energia del propi expulsor, generalment al voltant del 30%, i la pressió a la sortida de la bomba d'aigua és superior a la pressió d'aigua d'aire dissolt necessària.

El subministrament d'aire amb un compressor de transformador d'aire per a la bomba d'aigua és un mètode de subministrament d'aire utilitzat actualment. L'aire dissolt en aquest mètode és subministrat per un compressor d'aire i l'aigua a pressió entra al dipòsit d'aire dissolt només amb una bomba d'aigua, o es pot combinar amb aire comprimit per entrar al dipòsit d'aire dissolt. Per evitar que l'aire comprimit o l'aigua a pressió torni a fluir a la bomba d'aigua o al compressor d'aire a causa d'un funcionament inadequat, sovint s'utilitza la mateixa direcció de dalt a baix per fluir al dipòsit d'aire dissolt.

El seu avantatge és que la potència del compressor d'aire és petita perquè es requereix menys aire sota una determinada pressió. El consum d'energia és petit; el desavantatge és un lleuger soroll i la lubricació i la contaminació d'oli de refrigeració. És especialment important controlar la pressió de la bomba d'aigua i del compressor d'aire i fer-los arribar a un estat equilibrat.

3. Dipòsit d'aire dissolt

La funció del dipòsit d'aire dissolt és integrar el contacte total entre l'aigua i l'aire i accelerar la dissolució de l'aire. Actualment hi ha diverses formes d'ús habitual. Hi ha dos tipus de dipòsits d'aire dissolt: els dipòsits buits i els tancs plens. Els dipòsits plens poden augmentar el grau de turbulència, millorar la dispersió de la fase líquida i actualitzar contínuament la interfície entre la fase líquida i la fase gasosa, de manera que l'eficiència de l'aire dissolt és alta. Hi ha diverses formes de dipòsits d'aire dissolt plens. Els estudis han demostrat que l'eficiència de l'aire dissolt dels anells de pas és la més alta, que pot arribar a més del 90%, seguida dels anells de Raschig, i la més baixa són els rotlles de xapa ondulada. L'eficiència de l'aire dissolt dels rotlles de làmina ondulada és aproximadament un 25% superior a la dels dipòsits buits. Quan el gruix de la capa d'embalatge supera els 0,8 m, pot arribar a la saturació. La càrrega superficial del dipòsit d'aire dissolt és generalment de 300 ~ 2500 m3/(m2·d), de manera que s'utilitzen generalment dipòsits d'aire dissolt plens.

4. Alliberador d'aire dissolt

La funció del dispositiu d'alliberament d'aire és alliberar ràpidament l'aire a l'aigua dissolta a pressió en forma de microbombolles després de la descompressió. El diàmetre de les microbombolles ha de ser de 20 ~ 100 mm. El diàmetre i el nombre de microbombolles tenen una gran influència en l'efecte de flotació. Actualment, els equips d'alliberament de descompressió utilitzats en la producció es divideixen en dues categories: una és una vàlvula reductora de pressió i l'altra és un alliberador. La vàlvula reductora de pressió utilitza la vàlvula de tancament existent, i els seus desavantatges són: el grau d'obertura de diverses vàlvules no és coherent entre si, i el seu grau d'obertura òptim és difícil d'ajustar i controlar, de manera que el cabal de sortida de cada vàlvula és diferent i el la mida de les bombolles alliberades és inconsistent; la vàlvula s'instal·la fora del dipòsit de flotació i, després de la descompressió, s'envia al dipòsit de flotació a través d'una secció de canonada. Si aquesta secció de la canonada és llarga, el fenomen de fusió de bombolles és greu, cosa que afecta l'efecte de flotació; a més, sota l'impacte de l'aigua d'aire dissolt a pressió dia i nit, el nucli de la vàlvula i el cargol de la tija de la vàlvula són fàcils d'afluixar, i el forat d'entrada d'aigua, la cambra del forat, la caixa del forat i el forat de sortida d'aigua provoquen el canvi de flux, fent que l'operació és inestable.

A la Xina, hi ha tipus TS, TJ i tipus TV. Alliberador d'aire dissolt tipus TS, quan l'aigua d'aire dissolt a pressió travessa la caixa del forat, l'aigua d'aire dissolt pateix repetidament contracció, difusió, impacte, reflux, extrusió, radiació, vòrtex i altres estats de flux, i dins de {{{{5} }}}.1s, la pèrdua de pressió és d'aproximadament el 95% i l'aire dissolt s'allibera ràpidament. L'avantatge de l'alliberador tipus TS és que la reducció de pressió i la dissipació d'energia són exhaustives. L'eficiència d'alliberament de gas únic pot arribar al 99% o més, gairebé tot el gas dissolt a l'aigua s'allibera; la dissipació d'energia i l'alliberament de gas es completen a l'instant. Després que l'aigua de gas dissolt 0,3 MPa travessi l'alliberador, el diàmetre mitjà de la bombolla és de 20 ~ 30um, que controla les bombolles inútils al mínim; pot controlar millor el cabal de la sortida del llançador, eliminar el dany dels flòculs que trenquen el flux d'aigua; evitar la possibilitat que les bombolles es fusionin al llarg del camí i millorar l'efecte de flotació. El seu desavantatge és que el flux d'aigua a l'alliberador és petit i, de vegades, es bloqueja a causa de la matèria en suspensió a l'aigua de gas dissolt a pressió. Els llançadors especials de tipus TV i TJ utilitzen dispositius pneumàtics o de buit per obrir la ranura de l'alliberador per alliberar l'aigua de gas dissolt, i els residus que hi ha es poden rentar sense desmuntar l'alliberador. Utilitzeu un efecte de flotació estable.

En resum, la flotació d'aigua a les plantes d'aigua té un paper vital en la tecnologia de producció d'aigua. Pot eliminar eficaçment la matèria en suspensió, el greix, els flòculs i l'aigua d'algues altes a l'aigua. L'equip de flotació té una petita inversió, una petita empremta i un alt grau d'automatització. Té un efecte molt important en el tractament de la qualitat de l'aigua de les plantes d'aigua.