Vấn đề xử lý nước thải đã có liên quan trong nhiều thập kỷ. Khó khăn nằm ở sự lỗi thời của các phương pháp và thiết bị, cũng như sự xuất hiện của các hóa chất mới trong hóa chất gia dụng và sản xuất, đòi hỏi những cách tiếp cận hoàn toàn mới để loại bỏ chúng khỏi nước thải. Một trong những phương pháp xử lý nước thải phổ biến là tuyển nổi. Tùy thuộc vào đặc tính của chất ô nhiễm, nó chỉ yêu cầu thay thế thuốc thử và điều chỉnh các điều kiện của quy trình.
Xử lý nước thải
Phương pháp này đã được sử dụng thành công để xử lý nước thải có chứa sợi, sản phẩm dầu, dầu và chất béo, và các chất khác kém hòa tan trong nước. Nước thải lần đầu tiên được chuyển sang dạng huyền phù và nhũ tương bằng cách sử dụng các chất đặc biệt.
Quá trình tuyển nổi dựa vào khả năng bám của bọt khí vào các hạt, giúp chúng nổi lên trên bề mặt chất lỏng.
Nguyên tắc chung của phương pháp
Hành động thả nổi đơn giản nhất là đính kèmcác hạt không hòa tan (ví dụ, khoáng, dầu hoặc bất kỳ thứ gì khác) thành bọt khí. Sự thành công của quá trình tinh chế phụ thuộc vào tốc độ hình thành liên kết giữa hạt và bong bóng, độ bền của liên kết này và thời gian tồn tại của phức chất này. Đến lượt nó, được xác định bởi bản chất của các hạt, xu hướng thấm ướt với nước, và các tính năng tương tác của chúng với thuốc thử. Do đó, tuyển nổi là một quá trình phụ thuộc vào nhiều yếu tố.
Một hành động cơ bản có thể được thực hiện thông qua một trong các cơ chế sau:
- bong bóng được hình thành ngay lập tức trong các hạt lơ lửng;
- Các hạt lơ lửng gắn vào bong bóng khí khi chúng va chạm với nó;
- một bong bóng nhỏ được hình thành trên bề mặt của hạt, kết hợp với một hạt khác khi va chạm và tăng thể tích.
Phức chất được hình thành trong quá trình tuyển nổi, trong môi trường thực tế bất động chỉ có thể nổi trong điều kiện lực nâng của bong bóng khí lớn hơn trọng lượng của hạt. Điều này sẽ dẫn đến việc hình thành một lớp bọt trên bề mặt nước được xử lý.
Ngoài ra, diện tích bề mặt của bong bóng và các hạt tại điểm tiếp xúc phải theo một tỷ lệ nhất định. Lực kết dính tăng tỷ lệ thuận với kích thước của các hạt bình phương, vì chu vi liên kết của chúng bị giới hạn bởi kích thước của mặt lớn nhất của chúng. Và lực tách phụ thuộc trực tiếp vào khối lượng của hạt gây ô nhiễm (tức là kích thước tuyến tính của nó trong một khối lập phương). Do đó, khi đạt đến một kích thước hạt nhất định, lực tách ra vượt quá lực dính. Vì vậy đối vớiXử lý thành công nước thải bằng phương pháp tuyển nổi không chỉ quan trọng đối với bản chất của mối quan hệ của huyền phù với bong bóng mà còn là kích thước của chúng.
Cách làm bão hòa nước bằng bọt khí
Có nhiều kỹ thuật đảm bảo sự xuất hiện của bọt khí trong nước thải. Các phương pháp chính được sử dụng trong tuyển nổi là:
- Phương pháp nén (hoặc áp suất) dựa trên việc tăng độ hòa tan của không khí trong nước với áp suất tăng dần.
- Phương pháp cơ học dựa trên sự trộn lẫn chuyên sâu của chất lỏng với không khí.
- Dẫn nước thải qua các vật liệu xốp khiến chúng phân tán.
- Phương pháp điện dựa trên sự điện phân của nước, kèm theo sự xuất hiện của bọt khí.
- Một quá trình hóa học gây ra sự hình thành các bong bóng trong quá trình phản ứng hóa học của một số thuốc thử với các thành phần nước thải.
- Phương pháp chân không có đặc điểm là giảm áp suất.
Tuyển nổi
Nó là hiệu quả nhất để chiết xuất huyền phù dạng keo và mịn có nồng độ thấp. Nước tinh khiết được bão hòa với không khí dưới áp suất lên đến 7 MPa trong một lò phản ứng đặc biệt - thiết bị bão hòa. Sau khi giải phóng nước khỏi nó, áp suất giảm mạnh về mức bình thường (khí quyển), tạo ra quá trình bong bóng khí mạnh mẽ.
Để tăng đáng kể hiệu quả xử lý nước, phương pháp tuyển nổi được kết hợp với đông tụ và tạo bông. Cả hai cách tiếp cận nàygóp phần làm tăng kích thước của các hạt không phân giải. Chất đông tụ là các hợp chất vô cơ, thường là muối của sắt hoặc nhôm, và một số chất hữu cơ. Chất kết bông là các polyme đặc biệt mà các phân tử trong môi trường nước tạo thành một mạng lưới tích điện có khả năng thu hút các hạt gây ô nhiễm, dẫn đến sự xuất hiện của các kết tụ dạng bông.
Cài đặt và sơ đồ quy trình
Các công trình thực hiện tuyển nổi áp suất không chỉ có thể được đặt trong nhà mà còn có thể đặt bên ngoài chúng. Vì vậy, loại đầu tiên phù hợp với thể tích nhỏ, nếu lượng nước tiêu thụ không quá 20 m3/ h, trong khi loại sau có công suất lớn hơn nhiều. Vị trí kết hợp của các cấu trúc thường được sắp xếp, khi các vật thể lớn, chẳng hạn như thiết bị bão hòa và tế bào tuyển nổi, ở ngoài trời và máy bơm ở trong nhà.
Trong trường hợp lắp đặt trong điều kiện nhiệt độ không khí có thể giảm xuống giá trị âm, cần phải cung cấp hệ thống sưởi bằng bọt. Một nhà máy tuyển nổi nén cổ điển bao gồm các thiết bị sau:
- Bơm cấp chất lỏng.
- Máy nén để cung cấp không khí (hoặc bất kỳ khí nào) cho hệ thống xử lý nước.
- Saturator (tên gọi khác của nó là bình tích áp), trong đó không khí được hòa tan trong nước thải.
- Buồng tuyển nổi, nếu quy trình cung cấp giai đoạn làm thô các hạt lơ lửng.
- Thiết bị thử, bao gồm thiết bị định lượng vàtrộn thuốc thử với chất lỏng cần tinh khiết.
- Hệ thống kiểm soát quá trình làm sạch.
Các phương án công nghệ liên quan đến xử lý nước thải bằng phương pháp tuyển nổi áp lực có thể là:
- Hiện tại, khi toàn bộ thể tích của chất lỏng được tinh lọc đi qua thiết bị bão hòa.
- Tuần hoàn, khi chỉ có 20-50% chất lỏng được làm rõ đi qua thiết bị bão hòa.
- Dòng chảy trực tiếp một phần, khi khoảng 30-70% nước thô đi vào thiết bị bão hòa, và phần còn lại được đưa trực tiếp vào buồng tuyển nổi.
Khi chọn một trong các phương án này, các đặc tính vật lý và hóa học của nước thải sau xử lý, các yêu cầu về mức độ xử lý, điều kiện địa phương và các chỉ tiêu kinh tế sẽ được tính đến.
Electroflotation
Phương pháp này bắt đầu được sử dụng vào nửa sau của thế kỷ 20. Sau đó, người ta thấy rằng khí điện phân có hiệu quả hơn nhiều so với khí trơ hoặc không khí trong việc tăng cường độ tuyển nổi. Điều này giúp cô lập các sản phẩm dầu không tan trong nước, dầu bôi trơn, các hợp chất kém tan của kim loại nặng và kim loại màu, tạo thành nhũ tương ổn định trong nước thải. Nhưng ngoài khí điện phân, việc loại bỏ một số tạp chất còn bị ảnh hưởng bởi một điện trường nhân tạo, trong đó các hạt mang điện di chuyển về phía các điện cực mang điện trái dấu.
Nhược điểm đáng kể của quá trình nung nóng điện là năng suất thấp, chi phí điện cực cao, mài mòn và nhiễm bẩn, và nguy cơ cháy nổ.
Phương pháp chưng cất bọt
Nó sôi do sự hấp phụ của các chất hoạt động bề mặt hòa tan (chất hoạt động bề mặt) trên các bọt khí bốc lên trong dung dịch. Trong trường hợp này, bọt được hình thành mạnh mẽ, được làm giàu với chất được hấp thụ.
Một lĩnh vực ứng dụng quan trọng của loại tuyển nổi này là làm sạch nước khỏi chất tẩy rửa được sử dụng trong các tiệm giặt là. Nó cũng thích hợp để tách bùn hoạt tính khỏi quá trình xử lý sinh hóa.
Quặng
Quá trình tuyển nổi được sử dụng thành công trong chế biến sơ cấp tất cả các loại quặng, giúp tách một phần có giá trị với hàm lượng kim loại cao hoặc các hợp chất của nó. Nó dựa trên sự khác biệt về đặc tính bề mặt của các khoáng chất được phân tách.
Tuyển nổi quặng là một quá trình gồm ba giai đoạn:
- pha rắn là một khoáng chất được nghiền nhỏ;
- pha lỏng là bột giấy;
- pha khí được hình thành do bọt khí đi qua bột giấy.
Sự nổi có thể có bọt, nhão hoặc dầu, tùy thuộc vào hình dạng của sản phẩm được hình thành trên bề mặt của pha lỏng.
