Флотация сточных вод. Часть 1

Флотация берет свое начало из обработки минералов (руды) и таким образом используется для селективного отделения различных минералов друг от друга в течение долгого времени с применением устойчивых пен. Относительно применения флотации в очистке сточных вод и бытовых стоков инженеры-строители и инженеры-химики в течение многих лет использовали флотацию растворенным воздухом (ФРВ) (Hooper, 1945). Многие применения заключались в удалении твердых частиц, ионов, макромолекул и волокон, а также другого материала из воды.

Более того, флотация используется в других сферах, например:

• аналитическая химия
• отделение белков
• обработка использованного фотографического раствора
• удаление запаха
• отделение и переработка пластмассы
• сбор или удаление водорослей
• очищение печатной бумаги от типографской краски
• отделение или сбор микроорганизмов
• удаление сернистого красителя, кожуры семян, сыворотки, смол и резины, примесей в тростниковом сахаре
• очистка фруктовых соков

Флотация руд и сточных вод

Основные различия между «традиционной» флотацией руд и флотацией, применяемой для очистки воды, заключаются в следующем:

• Метод создания газовых пузырьков для формирования микро-, средних или макро-пузырьков. В настоящее время считается, что пузырьки среднего и крупного диаметра (300 – 150 µм) являются оптимальными для флотации минералов (мелких и крупных частиц). Хотя традиционные приборы для флотации не формируют достаточного количества пузырьков, по размеру меньше 600 µм. В основном, микропузырьки (
• Поскольку флотирующие образцы обычно являются агрегированными коллоидами, а не разбросанными, следует избегать высоких скоростей сдвига, чтобы не нарушить хрупкие скопления. Это важно для очистки выбросов, что создает четкие проблемы, которые ранее не встречались во флотации минералов.
• Содержание твердых веществ в системе пульпы, независимо от того, растворенные они или нет. Пузырьки ограничены по подъемной мощности или переносимому объему. Микропузырьки не флотируют густые и крупные частицы, особенно с высоким содержанием твердых частиц (4-5% удельного веса).
• Тип разделения: (твердое вещество/твердое вещество/жидкость для обработки минералов), (твердое вещество/жидкость), (твердое вещество/жидкость1/жидкость2) или (жидкость/жидкость при очистке воды).
• При флотации минералов важно создать устойчивую пену на свободной поверхности флотационной камеры. При применении флотации для обработки сточных вод стабильная пена не требуется.
• При флотации полезных ископаемых весь процесс является экономически привлекательным. Для экологических целей применение флотации обычно подразумевает дополнительные расходы.

Флотационная технология может использоваться в схемах разделения при очистке сточных вод, в горнодобывающей и другой промышленности следующим образом:

• единичный процесс (вспомогательный или основной) для удаления загрязнителей, которые не отделяются другими способами. В зависимости от применения и качества воды, она может быть адекватно обработана и переработана
• в качестве блока очистки для плавающих твердых частиц в загустителях (концентратах или шламе);
• в качестве вспомогательного процесса в прудах для биоочистки или для уплотнения осадка при повторном использовании воды
• в качестве процесса удаления различных органических веществ, остаточных химикатов, в том числе нефть, из воды
• в качестве процесса отделения твердого вещества от жидкости при нейтрализации отвода кислотных шахтных вод известью
• в качестве первичного блока очистки перед вторичными блоками очистки, такими как пруд для биоочистки, с целью снижения стоимости аэробного гидролиза;
• в качестве единичного процесса для уплотнения осадка

• высокая селективность для восстановления драгоценных веществ (Au, Pt, Pd и т.д.)
• высокая эффективность по удалению загрязнителей; высокая интенсивность перелива, низкий период задержки (что означает более мелкий размер резервуаров, потребность в меньшем пространстве, сбережение стоимости строительных работ); более густой осадок и шлам, чем при гравитационном осаждении
• низкие операционные издержки при использовании развивающихся флотационных приборов
• более густые флотационные концентраты (6-12%, вес/вес)

Воронин и Дибров (1999) недавно опубликовали классификацию флотационных процессов для очистки сточных вод от загрязнений. Они сгруппировали различные флотационные технологии на основании физико-химических и технологических значений и разделили их на абсорбционные или адгезивные. Ряд применений был опубликовано без указания типа использованного оборудования или распределения размеров пузырьков.