Область применения флотационных установок в очистке сточных вод. Виды флотации. Методы интенсификации флотации

Флотация — процесс молекулярного прилипания частиц флотируемого материала к поверхности раздела двух фаз, обычно газа (чаще воздуха) и жидкости, обусловленный избытком свободной энергии поверхностных пограничных слоев, а также поверхностными явлениями смачивания.

Флотационные установки используют для удаления из сточных вод масел, нефтепродуктов, жиров, смол, гидроксидов, ПАВ и других органических веществ, твердых частиц, полимеров, волокнистых материалов, а также для разделения иловых смесей.

Процесс очистки сточных вод методом флотации заключается в образовании комплексов «частицы—пузырьки», всплывании этих комплексов и удалении образовавшегося пенного слоя с поверхности обрабатываемой жидкости. Прилипание частицы, находящейся в ней, к поверхности газового пузырька возможно только тогда, когда наблюдается несмачивание или плохое смачивание частицы жидкостью.

Смачивающая способность жидкости зависит от ее полярности, с возрастанием которой способность жидкости смачивать твердые тела уменьшается. Внешним проявлением способности жидкости к смачиванию является величина поверхностного натяжения ее на границе с газовой фазой, а также разность полярностей на границе жидкой и твердой фаз. Процесс флотации идет эффективно при поверхностном натяжении воды не более 60.65 мН/м. Большое значение при флотации имеют размер, количество и равномерность распределения воздушных пузырьков в сточной воде. Оптимальные размеры воздушных пузырьков 15.30 мкм, а максимальные 100.200 мкм.

Для интенсификации образования агрегатов пузырек — частица в воду добавляют различные реагенты: собиратели, пенообразователи, регуляторы, которые увеличивают гидрофобизацию поверхности частиц, дисперсность и устойчивость газовых пузырьков

В практике очистки сточных вод разработаны различные конструктивные схемы, приемы и методы флотации. Метод пенной флотации применяют для извлечения не-растворенных и частичного снижения концентрации некоторых растворенных веществ, метод пенной сепарации — для удаления растворенных веществ.

Существенные отличия способов флотации связаны с насыщением жидкости пузырьками воздуха определенной крупности. По этому принципу можно выделить следующие способы флотационной обработки производственных сточных вод:

1) флотация с выделением воздуха из раствора (вакуумные, напорные и эрлифт-ные флотационные установки);

2) флотация с механическим диспергированием воздуха (безнапорные и пневматические флотационные установки);

3) флотация с подачей воздуха через пористые материалы;

4) электрофлотация;

5) биологическая и химическая флотация.

Флотационные установки могут состоять из одного или двух отделений (камер). В однокамерных установках в одном и том же отделении происходят одновременно насыщение жидкости пузырьками воздуха и всплывание флотирующихся загрязнений. В двухкамерных установках, состоящих из приемного и отстойного отделений, в первом отделении происходит образование пузырьков воздуха и агрегатов «пузырек— частица», а во втором — всплывание шлама (пены) и осветление жидкости.

54. «Зеленые» технологии, перспективы развития

В последние годы в условиях реализации стратегии «зеленого», или экологически ори- ентированного роста развитые страны уско- ренными темпами развивают «зеленые» тех- нологии. Как и в случае с экологическим рынком и другими подобными определени- ями, не существует единого определения по- нятия «зеленых», или экологически чистых (экологических), технологий. Общий подход предполагает достижение их главной цели – улучшения состояния окружающей среды вследствие снижения негативного воздей- ствия на нее: сокращения выбросов загряз- няющих веществ, повышения энергоэффек- тивности и энергосбережения, уменьшения количества отходов, улучшения дизайна для сокращения объема потребляемых ресурсов, повторного применения материалов, созда- ния биологически разлагаемой продукции, ра- ционального использования и повышения ка- чества водных ресурсов и пр. Современные холодильники потребляют на 75% меньше электричества, чем их аналоги в 1975 г. при 20%-ном повышении мощности, в частности, благодаря улучшенной изоляции и более эффективным системам охлаждения. Воздушный транспорт в развитых странах ис- пользует на 50-60% меньше энергии в расчете на пассажиро-километры по сравнению с на- чалом 1970-х годов, а грузовой транспорт – на 10-25% меньше топлива на тонно-километр [12]. Более эффективной становится добыча нефти и газа: если раньше попутный газ сжигался в факелах, то сегодня он активно используется; передовые технологии позволяют в течение длительного времени эксплуатировать даже ста- рые нефтяные месторождения. В «зеленом» строительстве не только повторно используются строительные материалы, но и утилизируется мусор, применяются новые изолирующие материалы и альтернативные источники энергии, отработанный теплый воздух идет на отопление и пр. Наиболее важными факторами роста рынка зеленых технологий яв- ляются углубление экологических, в первую очередь, ресурсных про- блем и проблемы изменения климата, изменение предпочтений потре- бителей в условиях повышения уровня их доходов и в этой связи новые возможности, открывающиеся перед бизнесом на экологическом рын- ке, различные меры государственной политики, а также прогресс в раз- витии технологий (например, значительное удешевление технологий возобновляемой энергетики). Недавний финансово-экономический кризис ускорил процесс развития нового рынкаРазвитие зеленых технологий может стимулировать и Государствен- ная программа “Охрана окружающей среды” на 2012-2020 г., а также ФЦП «Ликвидация накопленного экологического ущерба» на 2014- 2025 гг. (подготовленная министерством природных ресурсов и эколо- гии РФ); в последней доля инновационной составляющей очень высо- ка – более 70%. На основе применения новейших высокоэффективных технологий предполагается проведение очистки, утилизации и ликви- дации отходов. Для апробации новых технологий предлагается создать в регионах специализированные международные инжиниринговые центры, на создание которых будет направлена основная часть предус- мотренных по программе 49 млрд руб. [24]. Вместе с тем, в то время как в развитых странах стимулирование раз- вития экологически чистых технологий идет полным ходом, в России этот процесс только начинается. Однако в последние годы проявилась тенденция к росту спроса и инвестирования, в первую очередь в сол- нечную энергетику, энергосбережение и в разработку электромобилей. Развитие экологических технологий в России имеет большие перспективы в случае реализации намеченных планов, особенно учитывая российский потенциал в области развития макротехнологий (ядерная энергетика, энергетическое оборудование, коммуникации и др.), лазер- ных, нано-, биотехнологий и др. Имеются отечественные технологии в области услуг по экологическому мониторингу, аудиту и прогнозирова- нию, управлению отходами. Растут инвестиции в экологические инно- вации, в том числе и со стороны российского бизнеса, создаются «ин- ституты развития» инновационной экономики. Вместе с тем, учитывая все более выраженную экологическую направленность мирового разви- тия, можно утверждать, что, несмотря на риторику последнего време- ни, в нашей стране делается явно недостаточно для ликвидации отстава- ния в данной сфере от передовых в этом отношении стран.