Ағынды суларды тазарту проблемасы көптеген ондаған жылдар бойы өзекті болып келеді. Қиындық әдістер мен жабдықтардың ескіруінде, сондай-ақ тұрмыстық химияда және өндірісте жаңа химиялық заттардың пайда болуымен байланысты, оларды сарқынды сулардан шығаруға мүлдем жаңа тәсілдерді қажет етеді. Ағынды суларды тазартудың әмбебап әдістерінің бірі флотация болып табылады. Ластаушының сипаттамаларына байланысты ол тек реагенттерді ауыстыруды және технологиялық жағдайды түзетуді қажет етеді.
Сарқынды суларды тазарту
Бұл әдіс құрамында талшықтар, мұнай өнімдері, майлар мен тоң майлар және суда нашар еритін басқа заттар бар ағынды суларды тазарту үшін сәтті қолданылды. Ағынды сулар алдымен арнайы заттардың көмегімен суспензия мен эмульсияға жіберіледі.
Флотация процесі газ көпіршіктерінің бөлшектерге жабысып, олардың сұйықтықтың бетіне қалқып шығуына көмектесу қабілетіне негізделген.
Әдістің жалпы принциптері
Флотацияның ең қарапайым әрекеті - тіркемеерімейтін бөлшектер (мысалы, минералды, мұнай немесе кез келген басқа) ауа көпіршіктеріне. Тазартудың сәттілігі бөлшек пен көпіршіктер арасындағы байланыстың пайда болу жылдамдығына, осы байланыстың беріктігіне және осы кешеннің өмір сүру ұзақтығына байланысты. Бұл, өз кезегінде, бөлшектердің табиғатымен, сумен сулануға бейімділігімен және олардың реагенттермен әрекеттесу ерекшеліктерімен анықталады. Осылайша, флотация көптеген факторларға байланысты процесс.
Бастауыш әрекетті келесі механизмдердің бірі арқылы жүзеге асыруға болады:
- көпіршіктер тоқтатылған бөлшектерде бірден түзіледі;
- Суспензия бөлшектері газ көпіршігімен соқтығысқан кезде оған жабысады;
- бөлшек бетінде кішкене көпіршік пайда болады, ол соқтығысқанда екіншісімен қосылып, көлемі артады.
Флотация процесі кезінде түзілетін кешен іс жүзінде қозғалмайтын ортада газ көпіршігінің көтеру күші бөлшек салмағынан үлкен болған жағдайда ғана жүзе алады. Бұл тазартылған судың бетінде көбік қабатының пайда болуына әкеледі.
Сонымен қатар жанасу нүктесіндегі көпіршіктер мен бөлшектердің беттік аудандары белгілі бір арақатынаста болуы керек. Жабысқақ күштер квадратталған бөлшектердің өлшеміне пропорционалды түрде артады, өйткені олардың қосылу периметрі олардың беттерінің ең үлкенінің өлшемімен шектеледі. Ал бөлу күші ластаушы бөлшектің массасына тікелей байланысты (яғни оның текшедегі сызықтық өлшемдері). Осылайша, белгілі бір бөлшектер өлшеміне жеткенде, ажырау күштері жабысу күштерінен асып түседі. Сондықтан үшінАғынды суларды флотация арқылы тазарту тек суспензияның көпіршіктермен байланысының сипаты үшін ғана емес, сонымен қатар олардың мөлшері үшін де маңызды.
Суды көпіршіктермен қанықтыру жолдары
Ағынды суларда газ көпіршіктерінің пайда болуын қамтамасыз ететін көптеген әдістер бар. Флотацияда қолданылатын негізгі әдістер:
- Сығу (немесе қысым) әдісі қысымның жоғарылауымен ауаның судағы ерігіштігін арттыруға негізделген.
- Сұйықтықты ауамен қарқынды араластыруға негізделген механикалық әдіс.
- Ағынды суды кеуекті материалдар арқылы өткізіп, олардың таралуына әкеледі.
- Газ көпіршіктерінің пайда болуымен жүретін судың электролизіне негізделген электрлік әдіс.
- Белгілі бір реагенттердің ағынды су компоненттерімен химиялық реакциялары кезінде көпіршіктердің пайда болуына әкелетін химиялық процесс.
- Қысымның төмендеуімен сипатталатын вакуумдық әдіс.
Қысымдағы флотация
Төмен концентрациядағы ұсақ және коллоидты суспензияларды алу үшін ең тиімдісі. Тазартылған су 7 МПа-ға дейінгі қысыммен арнайы реакторда - қанықтырғышта ауамен қанықтырады. Одан су шыққаннан кейін қысым қалыпты жағдайға (атмосфералық) күрт төмендейді, бұл ауа көпіршіктерінің қарқынды процесін тудырады.
Суды тазартудың тиімділігін айтарлықтай арттыру үшін флотация коагуляциямен және флокуляциямен біріктіріледі. Бұл екі тәсіл деерімеген бөлшектердің мөлшерінің ұлғаюына ықпал етеді. Коагулянттар бейорганикалық қосылыстар, әдетте темір немесе алюминий тұздары және кейбір органикалық заттар болып табылады. Флокулянттар - сулы ортадағы молекулалары ластаушы бөлшектерді тартуға қабілетті зарядталған желіні құрайтын арнайы полимерлер, бұл флокулентті агрегаттардың пайда болуына әкеледі.
Орнатулар және ағын диаграммалары
Қысыммен флотацияны жүзеге асыратын қондырғыларды тек үй ішінде ғана емес, олардың сыртында да орналастыруға болады. Сонымен, біріншілері шағын көлемдер үшін жарамды, егер суды тұтыну 20 м3/сағ аспаса, ал екіншісінде әлдеқайда үлкен сыйымдылық бар. Құрылымдарды біріктіріп орналастыру көбінесе үлкен нысандар, мысалы, қанықтырғыш пен флотациялық ұяшық сыртта, ал сорғылар үй ішінде болғанда ұйымдастырылады.
Ауа температурасының теріс мәндерге дейін төмендеуі мүмкін жағдайлардағы қондырғыларда көбікті жылыту жүйесін қамтамасыз ету қажет. Классикалық компрессиялық флотациялық қондырғы келесі жабдықтан тұрады:
- Сұйықтық беруге арналған сорғы.
- Су тазарту жүйесіне ауаны (немесе кез келген газды) беруге арналған компрессор.
- Сатуратор (оның басқа атауы - қысымды резервуар), онда ауа ағынды суда ерітіледі.
- Флотациялық камералар, егер процесс ілінген бөлшектерді ірілендіру сатысын қарастырса.
- Реагент құрылғысы, оның ішінде мөлшерлеуге арналған құрылғылар ментазартылатын сұйықтықпен реагенттерді араластыру.
- Тазалау процесін басқару жүйесі.
Ағынды суларды қысыммен флотациялау арқылы тазартуды қамтитын технологиялық схемалар:
- Тазартылатын сұйықтықтың толық көлемі қанықтырғыштан өткен кездегі бір мезгілде.
- Айналмалы, қаныққыш арқылы тазартылған сұйықтықтың 20 - 50% ғана өткенде.
- Ішінара тікелей ағын, шикі судың шамамен 30 -70%-ы қанықтырғышқа түсіп, ал қалғаны тікелей флотациялық камераға жіберіледі.
Осы схемалардың бірін таңдаған кезде тазартылған ағынды сулардың физикалық-химиялық қасиеттері, тазарту дәрежесіне қойылатын талаптар, жергілікті жағдайлар және экономикалық көрсеткіштер ескеріледі.
Электрофлотация
Бұл әдіс 20 ғасырдың екінші жартысында қолданыла бастады. Содан кейін флотация қарқындылығын арттыруда электролиздік газдар инертті газдарға немесе ауаға қарағанда әлдеқайда тиімді екені анықталды. Бұл суда ерімейтін мұнай өнімдерін, майлау майларын, ағынды суларда тұрақты эмульсиялар түзетін ауыр және түсті металдардың нашар еритін қосылыстарын оқшаулауға мүмкіндік береді. Бірақ электролиздік газдардан басқа, кейбір қоспаларды жоюға зарядталған бөлшектер қарама-қарсы зарядталған электродтарға қарай жылжитын жасанды түрде жасалған электр өрісі әсер етеді.
Электрофлотацияның елеулі кемшіліктері төмен өнімділік, электродтардың жоғары құны, тозу және ластану және жарылыс қаупі болып табылады.
Көбік фракциялау әдісі
Ерітінді арқылы жоғары көтерілген газ көпіршіктерінде еріген беттік-белсенді заттардың (БАЗ) адсорбциясына дейін қайнайды. Бұл жағдайда адсорбцияланған затпен байытылған көбік қарқынды түрде түзіледі.
Флотацияның бұл түрін қолданудың маңызды саласы кір жууда қолданылатын жуғыш заттардан суды тазарту болып табылады. Ол сондай-ақ белсенді тұнбаны биохимиялық өңдеуден бөлуге жарамды.
Кенді байыту
Флотация процесі кендердің барлық түрлерін бастапқы өңдеуде сәтті қолданылады, бұл металдың немесе оның қосылыстарының жоғары құрамы бар құнды фракцияны бөлуге мүмкіндік береді. Ол бөлінген минералдар бетінің қасиеттерінің айырмашылығына негізделген.
Кенді флотациялау үш фазалы процесс:
- қатты фаза – ұсақталған минерал;
- сұйық фаза - целлюлоза;
- газ фазасы пульпа арқылы өтетін ауа көпіршіктері арқылы түзіледі.
Сұйық фазаның бетінде түзілген өнімнің пішініне байланысты флотация көбікті, үлбірлі немесе майлы болуы мүмкін.
