Կեղտաջրերի մաքրման խնդիրը արդիական է շատ տասնամյակների ընթացքում: Դժվարությունը կայանում է մեթոդների և սարքավորումների հնացածության մեջ, ինչպես նաև կենցաղային քիմիկատների և արտադրության մեջ նոր քիմիական նյութերի առաջացման մեջ, որոնք պահանջում են կեղտաջրերից դրանց հեռացման բոլորովին նոր մոտեցումներ: Կեղտաջրերի մաքրման ունիվերսալ մեթոդներից մեկը ֆլոտացիան է: Կախված աղտոտիչի բնութագրերից, այն պահանջում է միայն ռեակտիվների փոխարինում և գործընթացի պայմանների շտկում:
Կեղտաջրերի մաքրում
Այս մեթոդը հաջողությամբ օգտագործվել է մանրաթելեր, նավթամթերքներ, յուղեր և ճարպեր պարունակող կեղտաջրերի և ջրի մեջ վատ լուծվող այլ նյութերի մաքրման համար: Կեղտաջրերը սկզբում տեղափոխվում են կասեցման և էմուլսիայի մեջ՝ օգտագործելով հատուկ նյութեր:
Ֆլոտացիայի գործընթացը հիմնված է գազի փուչիկների՝ մասնիկներին միանալու ունակության վրա՝ օգնելով նրանց լողալ հեղուկի մակերեսին:
Մեթոդի ընդհանուր սկզբունքներ
Ֆլոտացիայի ամենապարզ գործողությունը կցումն էչլուծվող մասնիկներ (օրինակ՝ հանքային, յուղ կամ այլ) օդային փուչիկներին: Մաքրման հաջողությունը կախված է մասնիկի և փուչիկների միջև կապի ձևավորման արագությունից, այս կապի ուժից և այս համալիրի գոյության տևողությունից: Ինչն իր հերթին որոշվում է մասնիկների բնույթով, ջրով թրջվելու հակվածությամբ և ռեագենտների հետ դրանց փոխազդեցության առանձնահատկություններով։ Այսպիսով, ֆլոտացիան մի գործընթաց է, որը կախված է բազմաթիվ գործոններից:
Տարրական գործողությունը կարող է իրականացվել հետևյալ մեխանիզմներից մեկի միջոցով.
- փուչիկները ձևավորվում են անմիջապես կասեցված մասնիկների մեջ;
- Կախոցի մասնիկները միանում են գազի պղպջակին, երբ բախվում են դրա հետ;
- մի փոքր փուչիկ է ձևավորվում մասնիկի մակերեսին, որը բախվելիս միանում է մյուսի հետ և մեծանում ծավալով:
Կոմպլեքսը, որը ձևավորվում է ֆլոտացիայի գործընթացում, գործնականում անշարժ միջավայրում կարող է լողալ միայն այն պայմանով, որ գազի պղպջակի բարձրացնող ուժն ավելի մեծ լինի, քան մասնիկի քաշը: Դա կհանգեցնի մաքրված ջրի մակերեսի վրա փրփուր շերտի ձևավորմանը։
Բացի այդ, շփման կետում փուչիկների և մասնիկների մակերեսները պետք է լինեն որոշակի հարաբերակցությամբ: Կպչուն ուժերը մեծանում են քառակուսի մասնիկների չափին համամասնորեն, քանի որ դրանց միացման պարագիծը սահմանափակվում է դրանցից ամենամեծ դեմքերի չափերով: Իսկ բաժանման ուժն ուղղակիորեն կախված է աղտոտող մասնիկի զանգվածից (այսինքն՝ նրա գծային չափերը խորանարդի մեջ): Այսպիսով, երբ հասնում է որոշակի մասնիկի չափի, ջոկատային ուժերը գերազանցում են կպչող ուժերին: Այսպիսով, համարԿեղտաջրերի հաջող մաքրումը ֆլոտացիայի միջոցով կարևոր է ոչ միայն պղպջակների հետ կասեցման հարաբերությունների բնույթի, այլև դրանց չափի համար:
Ջուրը փուչիկներով հագեցնելու եղանակներ
Կան բազմաթիվ մեթոդներ, որոնք ապահովում են կեղտաջրերում գազի փուչիկների տեսքը: Ֆլոտացիայի մեջ օգտագործվող հիմնական մեթոդներն են՝
- Կոմպրեսիոն (կամ ճնշում) մեթոդ, որը հիմնված է ջրի մեջ օդի լուծելիության ավելացման վրա ճնշման աճով:
- Մեխանիկական մեթոդ՝ հիմնված հեղուկի օդի հետ ինտենսիվ խառնման վրա։
- Կեղտաջրերի անցում ծակոտկեն նյութերի միջով, ինչը հանգեցնում է դրանց ցրման:
- Էլեկտրական մեթոդ՝ հիմնված ջրի էլեկտրոլիզի վրա, որն ուղեկցվում է գազի փուչիկների առաջացմամբ։
- Քիմիական պրոցես, որն առաջացնում է փուչիկների առաջացում կեղտաջրերի բաղադրիչների հետ որոշակի ռեակտիվների քիմիական ռեակցիաների ժամանակ:
- Վակուումային մեթոդ, որը բնութագրվում է ճնշման նվազեցմամբ:
Ճնշման ֆլոտացիա
Ամենաարդյունավետն է ցածր կոնցենտրացիայի նուրբ և կոլոիդային կախույթների արդյունահանման համար: Մաքրված ջուրը հագեցած է օդով մինչև 7 ՄՊա ճնշման տակ հատուկ ռեակտորում՝ հագեցնող սարքում: Նրանից ջուր բաց թողնելուց հետո ճնշումը կտրուկ իջնում է մինչև նորմալ (մթնոլորտային), ինչը հրահրում է օդային փուչիկների ինտենսիվ գործընթաց։
Ջրի մաքրման արդյունավետությունը զգալիորեն բարձրացնելու համար ֆլոտացիան զուգակցվում է կոագուլյացիայի և ֆլոկուլյացիայի հետ։ Այս երկու մոտեցումներն էլնպաստում են չլուծված մասնիկների չափի մեծացմանը: Կոագուլանտները երկուսն էլ անօրգանական միացություններ են, սովորաբար երկաթի կամ ալյումինի աղեր, և որոշ օրգանական նյութեր: Ֆլոկուլանտները հատուկ պոլիմերներ են, որոնց մոլեկուլները ջրային միջավայրում կազմում են լիցքավորված ցանց, որը կարող է ներգրավել աղտոտող մասնիկներ, ինչը հանգեցնում է ճկուն ագրեգատների առաջացմանը:
Տեղադրումներ և հոսքի դիագրամներ
Կայքերը, որոնք իրականացնում են ճնշման ֆլոտացիա, կարելի է տեղադրել ոչ միայն ներսում, այլև դրանցից դուրս: Այսպիսով, առաջինները հարմար են փոքր ծավալների համար, եթե ջրի սպառումը 20 մ3/ժ-ից ոչ ավելի է, իսկ երկրորդներն ունեն շատ ավելի մեծ հզորություն։ Կառուցվածքների համակցված տեղադրումը հաճախ կազմակերպվում է, երբ մեծ օբյեկտները, օրինակ՝ հագեցնողը և ֆլոտացիոն բջիջը, դրսում են, իսկ պոմպերը՝ ներսում։
Օդի ջերմաստիճանի մինչև բացասական արժեքների հնարավոր նվազման պայմաններում տեղակայումների դեպքում անհրաժեշտ է ապահովել փրփուր ջեռուցման համակարգ։ Դասական կոմպրեսիոն ֆլոտացիոն կայանը բաղկացած է հետևյալ սարքավորումներից՝
- Պոմպ հեղուկի մատակարարման համար։
- Կոմպրեսոր ջրի մաքրման համակարգին օդ (կամ ցանկացած գազ) մատակարարելու համար:
- Հագեցնող (նրա մյուս անունը ճնշման բաք է), որի մեջ օդը լուծվում է կեղտաջրերում:
- Ֆլոտացիոն խցիկներ, եթե գործընթացը նախատեսում է կասեցված մասնիկների կոշտացման փուլ։
- Ռեագենտ սարք՝ ներառյալ չափաբաժինների ևռեակտիվները խառնելով մաքրվող հեղուկի հետ։
- Մաքրման գործընթացի կառավարման համակարգ։
Տեխնոլոգիական սխեմաները, որոնք ներառում են կեղտաջրերի մաքրումը ճնշման ֆլոտացիայի միջոցով, կարող են լինել՝
- Համապատասխան, երբ մաքրվող հեղուկի ամբողջ ծավալը անցնում է հագեցնողի միջով։
- Վերաշրջանառվում է, երբ պարզած հեղուկի միայն 20-50%-ն է անցնում հագեցման միջով:
- Մասամբ ուղիղ հոսք, երբ հում ջրի մոտ 30-70%-ը մտնում է հագեցնող նյութ, իսկ մնացածը սնվում է անմիջապես ֆլոտացիոն խցիկ։
Այս սխեմաներից մեկը ընտրելիս հաշվի են առնվում մաքրված կեղտաջրերի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները, մաքրման աստիճանի պահանջները, տեղական պայմանները և տնտեսական ցուցանիշները։
էլեկտրոֆլոտացիա
Այս մեթոդը սկսեց կիրառվել 20-րդ դարի երկրորդ կեսից։ Հետո պարզվեց, որ էլեկտրոլիզի գազերը շատ ավելի արդյունավետ են, քան իներտ գազերը կամ օդը ֆլոտացիայի ինտենսիվության բարձրացման համար։ Սա հնարավորություն է տալիս մեկուսացնել ջրում չլուծվող նավթամթերքները, քսայուղերը, ծանր և գունավոր մետաղների վատ լուծվող միացությունները, որոնք կայուն էմուլսիաներ են կազմում կեղտաջրերում: Բայց էլեկտրոլիզի գազերից բացի, որոշ կեղտերի հեռացման վրա ազդում է արհեստականորեն ստեղծված էլեկտրական դաշտը, որտեղ լիցքավորված մասնիկները շարժվում են դեպի հակառակ լիցքավորված էլեկտրոդներ։
Էլեկտրաֆլոտացիայի զգալի թերություններն են ցածր արտադրողականությունը, էլեկտրոդների բարձր արժեքը, մաշվածությունը և աղտոտումը և պայթյունի վտանգը:
Փրփուր մասնատման մեթոդ
Այն եռում է մինչև լուծույթի միջով բարձրացող գազի պղպջակների վրա լուծված մակերևութային ակտիվ նյութերի (մակերևութային ակտիվ նյութերի) կլանումը: Այս դեպքում ինտենսիվ ձևավորվում է փրփուր՝ հարստացված ներծծվող նյութով։
Այս տեսակի ֆլոտացիայի կիրառման կարևոր ոլորտը լվացքի մեջ օգտագործվող լվացող միջոցներից ջրի մաքրումն է: Այն նաև հարմար է ակտիվ տիղմը կենսաքիմիական մշակումից առանձնացնելու համար։
Հանքաքարի հարդարանք
Ֆլոտացիոն պրոցեսը հաջողությամբ կիրառվում է բոլոր տեսակի հանքաքարերի առաջնային մշակման մեջ, ինչը հնարավորություն է տալիս առանձնացնել մետաղի կամ դրա միացությունների բարձր պարունակությամբ արժեքավոր ֆրակցիան։ Այն հիմնված է առանձնացված միներալների մակերեսի հատկությունների տարբերությունների վրա։
Հանքաքարի ֆլոտացիան երեք փուլային գործընթաց է.
- պինդ փուլը մանրացված հանքանյութ է;
- հեղուկ փուլը միջուկ է;
- գազային փուլը ձևավորվում է օդային պղպջակների միջոցով, որոնք անցնում են միջուկով:
Ֆլոտացիան կարող է լինել փրփրուն, թաղանթային կամ յուղոտ՝ կախված հեղուկ փուլի մակերեսի վրա ձևավորված արտադրանքի ձևից:
