Prinsipp for drift av flytetank i vannanlegg

Flotasjonsmetoden er å generere et stort antall bittesmå bobler i vann gjennom en bestemt teknologi, slik at de fester seg til suspenderte partikler i avløpsvannet. Når tettheten faller til mindre enn vann, flyter de til vannoverflaten for å danne avskum, og fjerner derved suspenderte partikler i vannet. Flotasjonsmetoden brukes hovedsakelig til å behandle vann som inneholder suspenderte partikler med en tetthet nær 1 og som er vanskelig å fjerne ved sedimenteringsmetode, slik som ammoniakknitrogen, organisk materiale, kolloidale partikler, vannkildevann med lav temperatur og lavt turbiditet med mer alger.

1. Grenseflatespenning og grenseflatefri energi Når væske og gass er i kontakt, er overflatemolekylene til væsken og de indre molekylene utsatt for forskjellige molekylære tiltrekningskrefter, og den gjensidige tiltrekningen mellom væskemolekyler, det vil si kohesive kraften, er mye større enn adhesjonen mellom væskemolekyler og gassmolekyler. Derfor utsettes væskens overflatemolekyler og indre molekyler for ujevne krefter, det vil si at den resulterende kraften på væskens indre molekyler er null, og den resulterende kraften på væskens overflatemolekyler er større enn null. Størrelsen på den resulterende kraften er lik, og retningen er vinkelrett på kontaktflaten og peker mot innsiden av væsken og gassen. Denne kraften prøver å redusere overflatearealet til væsken. Vannet med et veldig lite volum i luften eksisterer i form av vanndråper (dvs. kuler, fordi overflaten til kulen er den minste). Det samme gjelder for gassfasen.

2. Luften i vannet eksisterer i form av bobler (dvs. kuler), og grenseflatespenningen er tiltrekningen mellom overflatemolekylene, som eksisterer samtidig med kohesjonskraften mellom molekylene, og retningen er tangent til kontaktflaten. Overflatemolekylene til væsken er fortsatt på overflaten av væsken under påvirkning av kohesjon, noe som betyr at tiltrekningen mellom overflatemolekylene til væsken, det vil si grenseflatespenningen, er større enn tiltrekningen mellom de indre molekylene. Derfor har overflatemolekylene til væsken mer energi enn de indre molekylene.

Det samme volumet av luft danner spredte små bobler, og overflatearealet er større enn overflatearealet til store bobler, noe som vil øke sjansen for kollisjon og adhesjon mellom bobler og partikler; i tillegg bidrar den voldsomme hydrauliske omrøringen av store bobler under stigeprosessen ikke til adhesjon av bobler og partikler, og det vil også slå bort de adsorberte boblene, slik at de små boblene som dannes bidrar til flotasjon.

Praksis har vist at boblediameteren er under 100um for å feste seg godt til partiklene. Selve boblene har en tendens til å feste seg til hverandre og redusere grenseflateenergien, det vil si boblers sammensmeltingseffekt, noe som også vil redusere sjansen for kollisjon og adhesjon. Hvis kombinasjonen av bobler og partikler, det vil si skummet, stiger til vannoverflaten og raskt sprekker, vil ikke de adsorberte partiklene rekke å fjernes av skrapeutstyret og synke ned i vannet igjen. Derfor må det være en viss mengde overflateaktivt stoff i vannet for å hindre sammensmelting av bobler og rask kollaps av bobler. Overflateaktive stoffer kalles også skummende midler. De fleste av dem er sammensatt av polare og ikke-polare molekyler. Det runde hodet representerer den polare gruppen, som er lett løselig i vann og går dypt ned i vannet (fordi vann er et sterkt polart molekyl); halen representerer den ikke-polare gruppen, som er en hydrofob gruppe og går dypt inn i boblene. Frastøting av ladninger av samme tegn kan forhindre sammenslåing og kollaps av bobler, og dermed forbedre stabiliteten til skummet. Når det ikke er nok overflateaktivt middel i vannet, for å sikre flotasjonseffekten, bør det tilsettes, og mengden tilsetning bestemmes i henhold til testen.

Hvis det er for mange overflateaktive stoffer i vannet, er boblene eller partiklene (som oljepartikler) for stabile på grunn av samme tegn, og det er også vanskelig å danne skum. Det hydrofile faste pulveret i vannet har en fuktingsvinkel mellom 0 og 90 grader, så en liten del av overflaten festes til oljen. Oljedråpene er dekket av disse faste pulverene, noe som gjør det vanskelig å danne skum. Derfor er den effektive metoden å bruke et koaguleringsmiddel for å øke det ladede kolloidet i vannet, eliminere frastøtingen av ladninger og gjøre det mulig for partiklene å feste seg til boblene.

I henhold til de forskjellige trykkene som bobler utfelles ved, kan oppløst luftflotasjon deles inn i to typer: vakuumoppløst luftflotasjon og trykksatt oppløst luftflotasjon.

Vakuumoppløst luftflotasjon er prosessen med luft som løses opp i vann under normalt trykk eller trykkforhold og utfelles under negative trykkforhold. Hovedkarakteristikkene er: trykket som kreves for luftoppløsning er lavere enn for trykkoppløst luft, og kraftutstyret og strømforbruket er mindre; luftflotasjon opererer under negative trykkforhold, og luftflotasjonstanken må lukkes, noe som gjør strukturen til luftflotasjonstanken kompleks, vedlikehold og drift, vedlikehold av utstyr vanskelig, og mengden oppløst luft er liten. Denne metoden er kun egnet for behandling av avløpsvann med lave forurensningskonsentrasjoner og brukes sjelden i produksjon.

Oppløst luft under trykk løses opp i vann under trykkforhold og feller ut under normalt trykk. Dens egenskaper er: stort oppløst luftvolum, tilstrekkelige mikrobobler kan tilveiebringes, som kan oppfylle kravene til fast-væske-separasjon til forskjellige krav og sikre fjerningseffekten; boblepartikkelstørrelsen som genereres etter dekompresjon og frigjøring er liten (20~100um), partikkelstørrelsen er jevn, mikroboblene stiger veldig sakte i flotasjonstanken, og forstyrrelsen av tanken er liten, noe som er spesielt egnet for separering av løse flokker og fine faste stoffer; utstyret og prosessen er relativt enkel, og vedlikehold og administrasjon er praktisk. Trykksatt oppløst luftflotasjon er den mest brukte flotasjonsmetoden i produksjonen. Prosessen består av luftmetningsutstyr, luftutløsningsutstyr, flotasjonstank, slaggfjerningsutstyr, etc. Det er tre grunnleggende prosessstrømmer: full oppløst luftstrøm, delvis oppløst luftstrøm og tilbakeløpstrykksatt oppløst luftstrøm.

Den fulle oppløste luftstrømmen skal sette under trykk og løse opp alt avløpsvann, og deretter gå inn i flotasjonstanken gjennom dekompresjonsutløsningsanordningen for fast-væske-separasjon. Sammenlignet med de to andre prosessene er strømforbruket høyt, men fordi det ikke tilsettes oppløst luftvann, er volumet av flotasjonstanken lite.

Den delvis oppløste luftstrømmen skal sette under trykk og løse opp en del av avløpsvannet, og resten av avløpsvannet sendes direkte til flotasjonstanken. Denne prosessen sparer mer strøm enn full oppløst gass. Siden en del av avløpsvannet går gjennom tanken for oppløst gass, er volumet av tanken for oppløst gass relativt lite. Men siden luftmengden som kan tilføres av den trykksatte oppløste gassen til en del av avløpsvannet er liten, må du øke trykket i tanken for oppløst gass dersom du ønsker å tilføre samme luftmengde. Den oppløste gassen under trykk reflukser deler av avløpet og setter den direkte inn i flotasjonstanken. Denne metoden er egnet for separering av faste stoffer og væsker i vann med høye konsentrasjoner av suspendert materiale.

Nedenfor vil vi introdusere utstyret som kreves for flotasjon. Luftmetningsutstyret består av trykkvannspumpe og lufttilførsel, oppløst gass og annet utstyr. Dens funksjon er å løse opp luft i vann under et visst trykk for å gi oppløst gassvann som kreves for vannbehandling.

1. Boosterpumpe

Boosterpumpen brukes til å levere en viss mengde vann ved et visst trykk. Hvis trykket på boosterpumpen er for høyt, vil mengden oppløst luft per volumenhet øke. Etter dekompresjon kan en stor mengde luft utfelles, noe som vil fremme aggregering av mikrobobler og ikke bidrar til flotasjonsseparasjon. I tillegg, siden mengden av oppløst gassvann som kreves under høyt trykk reduseres, bidrar det ikke til full blanding av oppløst gassvann og originalt avløpsvann. Tvert imot, hvis trykket på boosterpumpen er for lavt, vil mengden av oppløst luftvann uunngåelig øke, og dermed øke volumet til flotasjonstanken.

2. Lufttilførsel

Lufttilførsel kan deles inn i tre måter: vannpumpe sugerør sugelufttilførsel, vannpumpe trykkrør jetlufttilførsel og vannpumpe luftkompressor lufttilførsel. Vannpumpe sugerør sugelufttilførsel kan deles inn i to former: den ene er å bruke undertrykket i vannpumpens sugerør for å åpne et lite hull i sugerøret, og luften suges inn i oppløst lufttanken etter å ha blitt sugd gjennom luftvolumet justering og måling utstyr; den andre er å koble et stikkrør til vannpumpens trykkrør, og installere en ejektor på stikkrøret. Ejektoren brukes til å suge luft og sende den til sugerøret, og deretter til oppløst lufttanken gjennom vannpumpen. Fordelene er enkelt utstyr og ingen luftkompressor er nødvendig; Ulempen er at mengden oppløst luft er liten, vanligvis ikke over 10 % (volumforhold) av vannpumpens strømning, ellers vil det forårsake unormal vibrasjon av vannpumpen.

Vannpumpens trykkrørs jetlufttilførsel er å bruke ejektoren installert på vannpumpens trykkrør for å suge luft. Fordelene er enkelt utstyr, ingen behov for luftkompressor, ingen unormal vibrasjon av vannpumpe og fare for kavitasjon; dens ulemper er stort energitap av ejektoren selv, vanligvis ca. 30%, og trykket ved utløpet av vannpumpen er større enn det nødvendige oppløste luftvanntrykket.

Lufttilførsel med lufttransformatorkompressor for vannpumpe er en vanlig lufttilførselsmetode for tiden. Den oppløste luften i denne metoden tilføres av luftkompressor, og trykkvannet kommer inn i tanken for oppløst luft med vannpumpe alene, eller det kan kombineres med trykkluft for å komme inn i tanken med oppløst luft. For å forhindre at trykkluft eller trykkvann strømmer tilbake til vannpumpen eller luftkompressoren på grunn av feil drift, brukes ofte samme retning fra topp til bunn for å strømme inn i tanken med oppløst luft.

Fordelen er at kraften til luftkompressoren er liten fordi det kreves mindre luft under et visst trykk. Energiforbruket er lite; Ulempen er litt støy og smøre- og kjøleoljeforurensning. Det er spesielt viktig å kontrollere trykket til vannpumpen og luftkompressoren og få dem til å nå en balansert tilstand.

3. Oppløst lufttank

Funksjonen til oppløst lufttank er å integrere full kontakt mellom vann og luft og akselerere oppløsningen av luft. Det er flere vanlig brukte former for tiden. Det finnes to typer oppløst lufttanker: tomme tanker og fylte tanker. De fylte tankene kan øke graden av turbulens, forbedre spredningen av væskefasen og kontinuerlig oppdatere grensesnittet mellom væskefasen og gassfasen, slik at effektiviteten av oppløst luft er høy. Det finnes ulike former for fylte oppløst lufttanker. Studier har vist at den oppløste lufteffektiviteten til trinnringene er høyest, som kan nå mer enn 90 %, etterfulgt av Raschig-ringer, og den laveste er bølgepappruller. Effektiviteten til oppløst luft til bølgepappruller er omtrent 25 % høyere enn for tomme tanker. Når tykkelsen på pakningslaget overstiger 0,8 m, kan det nå metning. Overflatebelastningen til tanken med oppløst luft er vanligvis 300~2500m3/(m2·d), så fylte oppløst lufttanker brukes vanligvis.

4. Utløser for oppløst luft

Funksjonen til luftutløseren er å raskt frigjøre luften i trykkløst luftvann i form av mikrobobler etter dekompresjon. Diameteren på mikroboblene må være 20~100 mm. Diameteren og antallet mikrobobler har stor innflytelse på flotasjonseffekten. For tiden er dekompresjonsutløsningsutstyret som brukes i produksjonen delt inn i to kategorier: den ene er en trykkreduksjonsventil og den andre er en utløser. Trykkreduksjonsventilen bruker den eksisterende stoppventilen, og dens ulemper er: åpningsgraden til flere ventiler er inkonsistent med hverandre, og dens optimale åpningsgrad er vanskelig å justere og kontrollere, så utstrømningen fra hver ventil er forskjellig, og størrelsen på de frigjorte boblene er inkonsekvent; ventilen er installert utenfor flotasjonstanken, og etter dekompresjon sendes den til flotasjonstanken gjennom en seksjon av rørledningen. Hvis denne delen av rørledningen er lang, er boblesammenslåingsfenomenet alvorlig, noe som påvirker flotasjonseffekten; i tillegg, under påvirkning av trykksatt oppløst luftvann dag og natt, er ventilkjernen og ventilstammeskruen enkle å løsne, og vanninntakshullet, gaphullskammeret, hullboksen og vannutløpshullet forårsaker strømningsendringen, noe som gjør operasjonen ustabil.

I Kina er det TS-type, TJ og TV-type. TS-type oppløst luftutløser, når det oppløste luftvannet under trykk passerer gjennom hullboksen, gjennomgår det oppløste luftvannet gjentatte ganger sammentrekning, diffusjon, slag, refluks, ekstrudering, stråling, virvel og andre strømningstilstander, og innenfor {{{{5} }}}.1s, trykktapet er ca. 95 %, og den oppløste luften slippes raskt ut. Fordelen med TS type utløser er at trykkreduksjonen og energispredningen er grundig. Engangsgassutgivelseseffektiviteten kan være så høy som 99 % eller mer, nesten all gass som er oppløst i vann frigjøres; energispredningen og gassutgivelsen fullføres umiddelbart. Etter at 0,3 MPa oppløst gassvann har passert gjennom utløseren, er den gjennomsnittlige diameteren til boblen 20~30um, som kontrollerer de ubrukelige boblene til et minimum; det kan bedre kontrollere strømningshastigheten til utløserens utløp, eliminere skaden av vannstrømsbrytende flokker; hindre muligheten for at bobler smelter sammen underveis, og forbedrer flyteeffekten. Ulempen er at vannstrømmen i utløseren er liten, og noen ganger er den blokkert på grunn av suspendert materiale i trykkløst gassvann. Spesialutløserne av TV- og TJ-typen bruker pneumatiske eller vakuumanordninger for å åpne spalten i utløseren for å frigjøre det oppløste gassvannet, og rusk i det kan vaskes bort uten å demontere utløseren. Bruk stabil flyteeffekt.

Oppsummert spiller vannflotasjon i vannanlegg en viktig rolle i vannproduksjonsteknologi. Den kan effektivt fjerne suspendert materiale, fett, flokker og høyalgevann i vannet. Flyteutstyret har en liten investering, lite fotavtrykk og høy grad av automatisering. Det har en svært betydelig effekt i vannkvalitetsbehandlingen av vannplanter.