Atıksu arıtımı sorunu onlarca yıldır gündemde. Zorluk, yöntemlerin ve ekipmanların eskimesinin yanı sıra ev kimyasallarında ve üretimde yeni kimyasalların ortaya çıkmasında ve bunların atık sudan uzaklaştırılması için tamamen yeni yaklaşımlar gerektirmesinde yatmaktadır. Evrensel atık su arıtma yöntemlerinden biri flotasyondur. Kirleticinin özelliklerine bağlı olarak, yalnızca reaktiflerin değiştirilmesini ve işlem koşullarının düzeltilmesini gerektirir.
Atık su arıtma
Bu yöntem, lifler, yağ ürünleri, sıvı ve katı yağlar ve suda az çözünür olan diğer maddeleri içeren atık suları arıtmak için başarıyla kullanılmıştır. Atık su önce özel maddeler kullanılarak süspansiyon ve emülsiyon haline getirilir.
Yüzdürme işlemi, gaz kabarcıklarının parçacıklara yapışarak sıvının yüzeyinde yüzmelerine yardımcı olma yeteneğine dayanır.
Yöntemin genel ilkeleri
En basit yüzdürme eylemi eklentidirçözünmeyen partikülleri (örneğin, mineral, yağ veya başka herhangi bir) hava kabarcıklarına. Saflaştırmanın başarısı, tanecik ile kabarcıklar arasında bir bağın oluşma hızına, bu bağın gücüne ve bu kompleksin varlık süresine bağlıdır. Hangi sırayla, parçacıkların doğası, su ile ıslanma eğilimi ve reaktiflerle etkileşimlerinin özellikleri ile belirlenir. Dolayısıyla flotasyon birçok faktöre bağlı bir süreçtir.
Temel bir eylem aşağıdaki mekanizmalardan biri aracılığıyla gerçekleştirilebilir:
- süspansiyon halindeki parçacıklarda hemen baloncuklar oluşur;
- Süspansiyon parçacıkları gaz kabarcığıyla çarpıştığında ona yapışır;
- parçacığın yüzeyinde, çarpışma sırasında bir başkasıyla birleşen ve hacmi artan küçük bir kabarcık oluşur.
Yüzdürme işlemi sırasında, neredeyse hareketsiz bir ortamda oluşan kompleks, ancak gaz kabarcığının kaldırma kuvvetinin parçacığın ağırlığından daha büyük olması koşuluyla yüzebilir. Bu, arıtılmış suyun yüzeyinde bir köpük tabakasının oluşmasına yol açacaktır.
Ayrıca temas noktasındaki kabarcıkların ve parçacıkların yüzey alanları belirli bir oranda olmalıdır. Yapışma kuvvetleri, bağlantılarının çevresi yüzlerinin en büyüğünün boyutuyla sınırlı olduğundan, parçacıkların karelerinin boyutuyla orantılı olarak artar. Ve ayırma kuvveti doğrudan kirletici parçacığın kütlesine (yani bir küpteki doğrusal boyutlarına) bağlıdır. Böylece belirli bir parçacık boyutuna ulaşıldığında, ayrılma kuvvetleri yapışma kuvvetlerini aşar. İçin böyleceFlotasyon yoluyla başarılı atık arıtma, yalnızca süspansiyonun kabarcıklarla ilişkisinin doğası için değil, aynı zamanda boyutları için de önemlidir.
Suyu kabarcıklarla doyurmanın yolları
Atıksuda gaz kabarcıklarının görünmesini sağlayan birçok teknik vardır. Flotasyonda kullanılan başlıca yöntemler:
- Basınç artışıyla havanın sudaki çözünürlüğünü artırmaya dayalı sıkıştırma (veya basınç) yöntemi.
- Sıvı ile havanın yoğun şekilde karıştırılmasına dayanan mekanik yöntem.
- Atıksuyu gözenekli malzemelerden geçirerek dağılmalarına neden olur.
- Suyun elektrolizine dayanan ve gaz kabarcıklarının görünümüne dayanan elektrik yöntemi.
- Belirli reaktiflerin atık su bileşenleriyle kimyasal reaksiyonları sırasında kabarcık oluşumuna neden olan kimyasal bir işlem.
- Basınç az altma ile karakterize edilen vakum yöntemi.
Basınç yüzdürme
Düşük konsantrasyonlu ince ve kolloidal süspansiyonların ekstraksiyonu için en etkili olanıdır. Arıtılmış su, özel bir reaktör - doyurucuda 7 MPa'ya kadar basınç altında hava ile doyurulur. Ondan suyun salınmasından sonra, basınç keskin bir şekilde normale (atmosferik) düşer ve bu da yoğun bir hava kabarcığı sürecini tetikler.
Su arıtmanın verimliliğini önemli ölçüde artırmak için flotasyon, pıhtılaşma ve flokülasyon ile birleştirilir. Bu yaklaşımların her ikisi deçözünmemiş parçacıkların boyutunda bir artışa katkıda bulunur. Pıhtılaştırıcılar hem inorganik bileşiklerdir, genellikle ferrik demir veya alüminyum tuzları hem de bazı organik maddelerdir. Flokülantlar, sulu bir ortamdaki molekülleri, kirletici parçacıkları çekebilen ve flokülent agregaların görünümüne yol açan yüklü bir ağ oluşturan özel polimerlerdir.
Kurulumlar ve akış şemaları
Basınçlı yüzdürme yapan tesisatlar sadece iç mekanlara değil, dış mekanlara da yerleştirilebilir. Bu nedenle, su tüketimi 20 m3/saatten fazla değilse, birincisi küçük hacimler için uygundur, ikincisi ise çok daha büyük bir kapasiteye sahiptir. Yapıların birleşik yerleşimi genellikle, örneğin bir doyma maddesi ve bir yüzdürme hücresi gibi büyük nesneler dışarıdayken ve pompalar içerideyken düzenlenir.
Hava sıcaklığının negatif değerlere düşmesi muhtemel koşullarda yapılan kurulumlarda köpüklü ısıtma sisteminin sağlanması gereklidir. Klasik bir sıkıştırma yüzdürme tesisi aşağıdaki ekipmanlardan oluşur:
- Sıvı beslemesi için pompa.
- Su arıtma sistemine hava (veya herhangi bir gaz) sağlamak için kompresör.
- Saturator (diğer adı bir basınçlı tanktır), içinde havanın atık suda çözündüğü.
- Yüzdürme odaları, eğer işlem askıdaki parçacıkların irileşme aşamasını sağlıyorsa.
- Reaktif cihazı, dozlama vesaflaştırılacak sıvı ile reaktifleri karıştırma.
- Temizleme süreci kontrol sistemi.
Basınçlı yüzdürme yoluyla atık su arıtmayı içeren teknolojik planlar şunlar olabilir:
- Eşzamanlı, saflaştırılacak sıvının tam hacmi satüratörden geçtiğinde.
- Devridaim, berraklaştırılmış sıvının sadece %20 - %50'si doygunlaştırıcıdan geçtiğinde.
- Kısmen doğrudan akış, ham suyun yaklaşık %30-70'i doyurucuya girdiğinde ve geri kalanı doğrudan yüzdürme odasına beslendiğinde.
Bu şemalardan biri seçilirken arıtılmış atık suyun fiziksel ve kimyasal özellikleri, arıtma derecesi gereksinimleri, yerel koşullar ve ekonomik göstergeler dikkate alınır.
Elektroflotasyon
Bu yöntem 20. yüzyılın ikinci yarısında kullanılmaya başlandı. Daha sonra elektroliz gazlarının flotasyon yoğunluğunu arttırmada inert gazlardan veya havadan çok daha etkili olduğu bulundu. Bu, suda çözünmeyen yağ ürünlerini, yağlama yağlarını, atık suda kararlı emülsiyonlar oluşturan ağır ve demir dışı metallerin zayıf çözünür bileşiklerini izole etmeyi mümkün kılar. Ancak elektroliz gazlarına ek olarak, bazı safsızlıkların giderilmesi, yüklü parçacıkların zıt yüklü elektrotlara doğru hareket ettiği yapay olarak oluşturulmuş bir elektrik alanından etkilenir.
Elektroflotasyonun önemli dezavantajları düşük üretkenlik, elektrotların yüksek maliyeti, aşınma ve kirlenme ve patlama tehlikesidir.
Köpük ayırma yöntemi
Çözelti içinde yükselen gaz kabarcıkları üzerinde çözünmüş yüzey aktif maddelerin (yüzey aktif maddelerin) adsorpsiyonuna kadar kaynar. Bu durumda, köpük yoğun bir şekilde oluşur, adsorbe edilen madde ile zenginleşir.
Bu tür yüzdürme için önemli bir uygulama alanı, çamaşırlarda kullanılan deterjanlardan suyun arıtılmasıdır. Aktif çamuru biyokimyasal arıtmadan ayırmak için de uygundur.
Cevher sosu
Yüzdürme işlemi, her türlü cevherin birincil işlenmesinde başarıyla kullanılır, bu da yüksek metal içeriği veya bileşikleri ile değerli bir fraksiyonu ayırmayı mümkün kılar. Ayrılan minerallerin yüzey özelliklerindeki farklılıklara dayanır.
Cevher flotasyonu üç aşamalı bir işlemdir:
- katı faz ezilmiş bir mineraldir;
- sıvı faz hamurdur;
- gaz fazı, hamurdan geçen hava kabarcıkları tarafından oluşturulur.
Yüzdürme, sıvı fazın yüzeyinde oluşan ürünün şekline bağlı olarak köpüklü, ince veya yağlı olabilir.
