Funktionsprincipen för flyttanken i vattenanläggningen

Flotationsmetoden är att generera ett stort antal små bubblor i vatten genom en viss teknik, så att de fäster vid suspenderade partiklar i avloppsvattnet. När densiteten sjunker till mindre än vatten flyter de till vattenytan för att bilda avskum, och tar därigenom bort suspenderade partiklar i vattnet. Flotationsmetoden används huvudsakligen för att behandla vatten som innehåller suspenderade partiklar med en densitet nära 1 och svåra att avlägsna med sedimenteringsmetod, såsom ammoniakkväve, organiskt material, kolloidala partiklar, lågtemperatur och lågt grumlig vattenkälla med mer alger.

1. Gränsytans spänning och gränsytans fri energi När vätska och gas är i kontakt utsätts vätskans och de inre molekylernas ytmolekyler för olika molekylära attraktionskrafter, och den ömsesidiga attraktionen mellan vätskemolekyler, det vill säga den kohesiva kraften, är mycket större än vidhäftningen mellan vätskemolekyler och gasmolekyler. Därför utsätts vätskans ytmolekyler och inre molekyler för ojämna krafter, det vill säga den resulterande kraften på vätskans inre molekyler är noll och den resulterande kraften på vätskans ytmolekyler är större än noll. Storleken på den resulterande kraften är lika stor och riktningen är vinkelrät mot kontaktytan och pekar mot insidan av vätskan och gasen. Denna kraft försöker minska ytan på vätskan. Vattnet med en mycket liten volym i luften finns i form av vattendroppar (dvs sfärer, eftersom sfärens yta är den minsta). Detsamma gäller för gasfasen.

2. Luften i vattnet finns i form av bubblor (dvs sfärer), och gränsytspänningen är attraktionen mellan ytmolekylerna, som finns samtidigt som kohesionskraften mellan molekylerna, och riktningen är tangent till kontaktytan. Vätskans ytmolekyler finns fortfarande på vätskans yta under inverkan av kohesion, vilket innebär att attraktionen mellan vätskans ytmolekyler, det vill säga gränsytspänningen, är större än attraktionen mellan de inre molekylerna. Därför har vätskans ytmolekyler mer energi än de inre molekylerna.

Samma luftvolym bildar spridda små bubblor, och dess yta är större än ytan av stora bubblor, vilket ökar risken för kollision och vidhäftning mellan bubblor och partiklar; dessutom bidrar den våldsamma hydrauliska omrörningen av stora bubblor under stigningsprocessen inte till vidhäftningen av bubblor och partiklar, och det kommer också att slå bort de adsorberade bubblorna, så de små bubblorna som bildas bidrar till flotation.

Övning har visat att bubbeldiametern är under 100um för att fästa väl vid partiklarna. Bubblorna i sig har en tendens att fästa vid varandra och minskar gränsytenergin, det vill säga bubblornas sammanslagningseffekt, vilket också kommer att minska risken för kollision och vidhäftning. Om kombinationen av bubblor och partiklar, det vill säga skummet, stiger till vattenytan och snabbt spricker, kommer de adsorberade partiklarna inte att hinna avlägsnas av skraputrustningen och sjunka ner i vattnet igen. Därför måste det finnas en viss mängd ytaktivt ämne i vattnet för att förhindra sammanslagning av bubblor och snabb kollaps av bubblor. Ytaktiva ämnen kallas också för skumningsmedel. De flesta av dem är sammansatta av polära och opolära molekyler. Det runda huvudet representerar den polära gruppen, som är lättlöslig i vatten och går djupt ner i vattnet (eftersom vatten är en stark polär molekyl); svansen representerar den opolära gruppen, som är en hydrofob grupp och går djupt in i bubblorna. Avstötning av laddningar av samma tecken kan förhindra sammanslagning och kollaps av bubblor, och därigenom förbättra skummets stabilitet. När det inte finns tillräckligt med ytaktivt ämne i vattnet, för att säkerställa flotationseffekten, bör det tillsättas och mängden tillsats ska bestämmas enligt testet.

Om det finns för många ytaktiva ämnen i vattnet är bubblorna eller partiklarna (som oljepartiklar) för stabila på grund av samma tecken, och det är också svårt att bilda skum. Det hydrofila fasta pulvret som finns i vattnet har en vätningsvinkel mellan 0 och 90 grader, så en liten del av dess yta fästs vid oljan. Oljedropparna täcks av dessa fasta pulver, vilket gör det svårt att bilda skum. Därför är den effektiva metoden att använda ett koaguleringsmedel för att öka den laddade kolloiden i vattnet, eliminera avstötningen av laddningar och göra det möjligt för partiklarna att fästa vid bubblorna.

Beroende på de olika trycken vid vilka bubblor fälls ut kan flotation med löst luft delas in i två typer: flotation med upplöst luft i vakuum och flotation med upplöst luft under tryck.

Vakuumupplöst luftflotation är processen där luft löses upp i vatten under normalt tryck eller trycksatta förhållanden och fälls ut under negativa tryckförhållanden. Dess huvudsakliga egenskaper är: trycket som krävs för luftupplösning är lägre än för trycklöst luft, och kraftutrustningen och elförbrukningen är mindre; luftflotation fungerar under negativa tryckförhållanden, och luftflotationstanken måste stängas, vilket gör strukturen av luftflotationstanken komplex, underhåll och drift, utrustningsunderhåll svårt och mängden löst luft är liten. Denna metod är endast lämplig för rening av avloppsvatten med låga föroreningskoncentrationer och används sällan i produktionen.

Trycksatt upplöst luftluft löses i vatten under trycksatta förhållanden och fälls ut under normalt tryck. Dess egenskaper är: stor upplöst luftvolym, tillräckligt med mikrobubblor kan tillhandahållas, som kan uppfylla kraven för separation av fasta vätskor för olika krav och säkerställa borttagningseffekten; bubbelpartikelstorleken som genereras efter dekompression och frigöring är liten (20~100um), partikelstorleken är enhetlig, mikrobubblorna stiger mycket långsamt i flotationstanken och störningen av tanken är liten, vilket är särskilt lämpligt för separering av lösa flockar och fina fasta ämnen; utrustningen och processen är relativt enkla, och underhåll och hantering är bekvämt. Trycksatt upplöst luftflotation är den mest använda flotationsmetoden i produktionen. Dess process består av luftmättnadsutrustning, luftutsläppsutrustning, flotationstank, slaggborttagningsutrustning, etc. Det finns tre grundläggande processflöden: fullt löst luftflöde, partiellt löst luftflöde och återflöde under tryck av löst luftflöde.

Det fulla upplösta luftflödet är för att trycksätta och lösa upp allt avloppsvatten och sedan gå in i flotationstanken genom dekompressionsutlösningsanordningen för fast-vätskeseparation. Jämfört med de två andra processerna är dess strömförbrukning hög, men eftersom inget löst luftvatten tillsätts är flotationstankens volym liten.

Det partiella upplösta luftflödet ska trycksätta och lösa upp en del av avloppsvattnet, och resten av avloppsvattnet skickas direkt till flotationstanken. Denna process sparar mer elektricitet än hela processen med upplöst gas. Eftersom en del av avloppsvattnet passerar genom tanken för löst gas är volymen av tanken för löst gas relativt liten. Men eftersom mängden luft som kan tillhandahållas av den trycksatta lösta gasen från en del av avloppsvattnet är liten, om du vill ge samma mängd luft måste du öka trycket i tanken för löst gas. Den återloppskokade trycksatta lösta gasen återloppsväder en del av utflödet och trycksätter det direkt i flotationstanken. Denna metod är lämplig för separering av fasta ämnen och vätskor i vatten med höga koncentrationer av suspenderat material.

Nedan kommer vi att presentera den utrustning som krävs för flottning. Luftmättnadsutrustningen består av en trycksatt vattenpump och lufttillförsel, löst gas och annan utrustning. Dess funktion är att lösa upp luft i vatten under ett visst tryck för att tillhandahålla löst gasvatten som krävs för vattenbehandling.

1. Boosterpump

Boosterpumpen används för att tillföra en viss mängd vatten vid ett visst tryck. Om trycket i boosterpumpen är för högt kommer mängden löst luft per volymenhet att öka. Efter dekompression kan en stor mängd luft fällas ut, vilket kommer att främja aggregationen av mikrobubblor och inte bidrar till flotationsseparation. Dessutom, eftersom mängden löst gasvatten som krävs under högt tryck minskar, är det inte gynnsamt för en fullständig blandning av löst gasvatten och ursprungligt avloppsvatten. Tvärtom, om trycket på boosterpumpen är för lågt, kommer mängden löst luftvatten oundvikligen att öka, vilket ökar flotationstankens volym.

2. Lufttillförsel

Lufttillförseln kan delas in på tre sätt: vattenpumpens sugrör suglufttillförsel, vattenpumpens tryckrör jetlufttillförsel och vattenpumpens luftkompressorlufttillförsel. Vattenpumpens sugrör suglufttillförseln kan delas upp i två former: den ena är att använda undertrycket i vattenpumpens sugrör för att öppna ett litet hål i sugröret, och luften sugs in i tanken med löst luft efter att ha sugits genom luftvolymjustering och mätutrustning; den andra är att ansluta ett grenrör till vattenpumpens tryckrör och installera en ejektor på grenröret. Ejektorn används för att suga luft och skicka den till sugröret och sedan till tanken för löst luft genom vattenpumpen. Dess fördelar är enkel utrustning och ingen luftkompressor krävs; nackdelen är att mängden löst luft är liten, i allmänhet inte överstiger 10% (volymförhållande) av vattenpumpens flöde, annars kommer det att orsaka onormala vibrationer i vattenpumpen.

Vattenpumpens tryckrörs jetlufttillförsel är att använda ejektorn installerad på vattenpumpens tryckrör för att suga luft. Dess fördelar är enkel utrustning, inget behov av luftkompressor, ingen onormal vibration av vattenpumpen och risk för kavitation; dess nackdelar är stor energiförlust av ejektorn själv, i allmänhet cirka 30%, och trycket vid utloppet av vattenpumpen är större än det erforderliga vattentrycket i löst luft.

Lufttillförsel med lufttransformatorkompressor för vattenpump är en vanlig lufttillförselmetod för närvarande. Den lösta luften i denna metod tillförs av en luftkompressor, och tryckvattnet kommer in i tanken med löst luft enbart med en vattenpump, eller det kan kombineras med tryckluft för att komma in i tanken med löst luft. För att förhindra att tryckluft eller tryckvatten rinner tillbaka in i vattenpumpen eller luftkompressorn på grund av felaktig drift, används ofta samma riktning från topp till botten för att strömma in i tanken med löst luft.

Dess fördel är att kraften hos luftkompressorn är liten eftersom mindre luft krävs under ett visst tryck. Energiförbrukningen är liten; nackdelen är lätt buller och smörj- och kyloljeföroreningar. Det är särskilt viktigt att kontrollera trycket på vattenpumpen och luftkompressorn och få dem att nå ett balanserat tillstånd.

3. Tank för löst luft

Upplöst lufttankens funktion är att integrera den fulla kontakten mellan vatten och luft och påskynda upplösningen av luft. Det finns flera vanliga former för närvarande. Det finns två typer av tankar för upplöst luft: tomma tankar och fyllda tankar. De fyllda tankarna kan öka graden av turbulens, förbättra spridningen av vätskefasen och kontinuerligt uppdatera gränssnittet mellan vätskefasen och gasfasen, så att den lösta luftens effektivitet är hög. Det finns olika former av fyllda tankar för löst luft. Studier har visat att effektiviteten i upplöst luft hos stegringar är den högsta, som kan nå mer än 90%, följt av Raschig-ringar, och den lägsta är korrugerade plåtrullar. Effektiviteten för upplöst luft för wellpapprullar är cirka 25 % högre än för tomma tankar. När tjockleken på förpackningsskiktet överstiger 0,8 m kan det nå mättnad. Ytbelastningen på tanken med löst luft är i allmänhet 300~2500m3/(m2·d), så fyllda tankar med upplöst luft används vanligtvis.

4. Upplöst luftutsläppare

Luftavluftningsanordningens funktion är att snabbt släppa ut luften i det trycklösta luftvattnet i form av mikrobubblor efter dekompression. Mikrobubblornas diameter måste vara 20~100 mm. Diametern och antalet mikrobubblor har stor inverkan på flotationseffekten. För närvarande är dekompressionsutlösningsutrustningen som används i produktionen uppdelad i två kategorier: den ena är en tryckreduceringsventil och den andra är en utlösningsventil. Tryckreduceringsventilen använder den befintliga stoppventilen, och dess nackdelar är: öppningsgraden för flera ventiler är inkonsekvent med varandra, och dess optimala öppningsgrad är svår att justera och kontrollera, så utflödet från varje ventil är annorlunda, och storleken på de frigjorda bubblorna är inkonsekvent; ventilen är installerad utanför flotationstanken och efter dekompression skickas den till flotationstanken genom en sektion av rörledningen. Om denna sektion av rörledningen är lång är fenomenet med bubbelsammanslagning allvarligt, vilket påverkar flotationseffekten; Dessutom, under påverkan av trycksatt löst luftvatten dag och natt, är ventilkärnan och ventilspindelskruven lätta att lossa, och vatteninloppshålet, gaphålskammaren, hållådan och vattenutloppshålet orsakar flödesändringen, vilket gör operationen instabil.

I Kina finns TS-typ, TJ och TV-typ. TS-typ löst luftutsläpp, när det trycksatta lösta luftvattnet passerar genom hållådan, genomgår det lösta luftvattnet upprepade gånger kontraktion, diffusion, stöt, återflöde, extrudering, strålning, virvel och andra flödestillstånd, och inom {{{{5} }}}.1s, tryckförlusten är cirka 95 %, och den lösta luften släpps snabbt ut. Fördelen med TS-utlösare är att tryckreduktionen och energiförlusten är grundlig. Engångsgasutsläppseffektiviteten kan vara så hög som 99 % eller mer, nästan all gas som är löst i vatten frigörs; energiförlusten och gasutsläppet slutförs omedelbart. Efter att det 0,3 MPa lösta gasvattnet har passerat genom utsläpparen är bubblans genomsnittliga diameter 20~30um, vilket kontrollerar de värdelösa bubblorna till ett minimum; det kan bättre kontrollera flödeshastigheten för utloppsröret, eliminera skadan av vattenflödesbrytande flockar; förhindrar möjligheten att bubblor smälter samman längs vägen och förbättrar flotationseffekten. Dess nackdel är att vattenflödet i utsläpparen är litet, och ibland blockeras det på grund av suspenderat material i det trycklösta gasvattnet. Specialutlösare av TV- och TJ-typ använder pneumatiska eller vakuumanordningar för att öppna slitsen i utlösaren för att frigöra det lösta gasvattnet, och skräpet i det kan tvättas bort utan att ta isär utsläpparen. Använd stabil flyteffekt.

Sammanfattningsvis spelar vattenflotation i vattenanläggningar en viktig roll i vattenproduktionstekniken. Det kan effektivt ta bort suspenderat material, fett, flockar och vatten med höga alger i vattnet. Flotationsutrustningen har en liten investering, litet fotavtryck och en hög grad av automatisering. Det har en mycket betydande effekt på vattenkvalitetsbehandlingen av vattenväxter.