Grande Encyclopédie du Pétrole et du Gaz

L'un des moyens les plus efficaces de nettoyer les eaux d'égout des plus petites impuretés est la méthode de flottation, réalisée par un flotteur pour le traitement des eaux usées. Cet article décrira ce qu'est cette méthode et comment elle est réalisée.

Qu'est ce que c'est

Le principe de fonctionnement et ce que vous devez savoir

La flottation est une méthode de nettoyage des eaux usées contaminées des déchets, réalisée par leur remontée à la surface.

Au cours de ce processus, de l’air dispersé spécial est ajouté à l’effluent, sous l’influence duquel toutes les plus petites particules d’impuretés présentent des propriétés hydrophiles ou hydrophobes.

Le principe de fonctionnement de la cellule de flottation est le suivant:

  • dans un dispositif spécial (électro-flottant), les drains passent à travers la chambre de travail;
  • dans le même temps, les drains sont saturés d'air dispersé;
  • les impuretés entrent en contact avec les bulles d'oxygène (les particules hydrophobes s'approchent d'une bulle d'air, la couche d'eau entre elles devient progressivement plus fine et disparaît, entraînant la formation d'un complexe de particules hydrophobes avec une bulle de gaz);
  • à la suite de l'interaction, une couche de mousse se forme à la surface de l'eau;
  • Au fur et à mesure de sa formation, la couche de mousse est retirée de la surface du fluide à nettoyer à l'aide d'un râteau spécial.

Appareil

Un schéma approximatif du dispositif de flottation ressemble à ceci:

  • un récipient avec une pompe pour mélanger l'oxygène avec de l'eau et des réactifs (de l'air y est forcé, ce qui sature l'eau avec la formation de bulles de taille appropriée);
  • à partir du réservoir de mélange, un mélange d'eau et d'air est distillé dans le réservoir principal (chambre de flottation ou réservoir de flottation), équipé d'une vanne pour libérer l'air en excès;
  • Dans le réservoir principal se trouvent des drains ayant subi un nettoyage mécanique;
  • En raison de l'injection d'un mélange eau-air dans le réservoir, le processus de flottation est lancé (le mélange s'étend sur tout le volume et recueille les impuretés);
  • les bulles montent à la surface, formant une mousse;
  • Les eaux usées épurées sont évacuées par des tuyaux à excréta;
  • à mesure qu'elle s'accumule, la mousse est éliminée par des moyens mécaniques;
  • après le retrait, l'eau purifiée entre dans le dégazeur avec une couche de liquide bouillonnant pour éliminer l'excès d'oxygène (qui est évacué dans le réservoir de mélange via le tuyau de retour).

Avantages et inconvénients

Comme toute autre méthode de traitement des eaux usées, la méthode de flottation présente à la fois des avantages et des inconvénients.

Les avantages de la méthode de flottation comprennent:

  • faible coût;
  • simplicité de conception;
  • haut degré de purification;
  • taux de nettoyage élevé;
  • la possibilité de purification de l'eau à partir de produits pétroliers.

Méthode de flottation

Efficacité: paramètres importants

L'efficacité de la méthode de flottation pour l'épuration des effluents dépend de certains paramètres:

  • plus les impuretés de l’effluent sont susceptibles d’hydrophobicité, plus l’efficacité de nettoyage est élevée;
  • les bulles d'air doivent être résistantes à la destruction, ce qui est dû à l'ajout de réactifs;
  • la taille de la bulle d'air ne doit pas être trop grande (apparaît rapidement) ou trop petite (éclater rapidement);
  • le nombre de bulles et l'uniformité de la distribution affectent également l'efficacité de cette méthode de nettoyage.

L'efficacité de la méthode de nettoyage par flottation dépend également largement de la configuration de l'appareil, de ses performances et de son automatisation.

Il est important de comprendre que les unités de flottation ne sont pas utilisées comme des outils indépendants pour le traitement des eaux usées. Leur utilisation est recommandée en combinaison avec d'autres appareils de nettoyage. Dans le processus de nettoyage, les flottateurs ne fonctionnent qu’après les unités d’usinage.

Types d'unités de flottation

Unités de flottation

Pour améliorer l'efficacité de la purification, des installations de flottation sont utilisées, conçues sur la base de certains principes structurels.

La plupart des installations sont divisées en trois catégories:

  • des dispositifs basés sur la création de minuscules bulles;
  • dispositifs de pression;
  • dispositifs de gravité.

Le travail des flotteurs de toutes les catégories est basé sur la méthode générale de flottation par mousse. Cependant, chacun des systèmes est le plus efficace pour purifier les eaux usées de divers degrés de contamination.

Les unités de flottation modernes sont fabriquées comme un appareil à une ou deux chambres.

Dans les dispositifs à chambre unique, la formation de complexes de flottation est réalisée à la même échelle que la séparation de phase. Ce type de conception est le plus efficace pour la flottation par grosses bulles, lorsque les phytocomplexes flottent à une vitesse comparable à la vitesse du plus simple acte de flottation.

En flottation avec de petites bulles, une capacité à deux chambres est considérée comme plus progressive. Des conditions d’interaction des particules sont créées dans la première chambre et dans la seconde - un environnement hydrodynamique favorable est fourni, axé sur l’achèvement du processus de flottation et d’accumulation de mousse.

Le sens de déplacement du fluide dans l'installation a une grande influence sur l'efficacité du nettoyage. Dispositifs actuellement disponibles avec mouvement horizontal, vertical et angulaire des eaux usées.

Dans les installations horizontales, le flux peut être direct ou tangentiel. A la verticale, le liquide peut être dirigé vers le haut (en faisant glisser les complexes de flottation derrière lui) ou vers le bas (en ralentissant dès l'ascension).

Pour les installations avec une direction angulaire de mouvement, un mouvement en flux rectiligne, à contre-courant ou en flux croisé est caractéristique du sens du mouvement de la mousse.

Électrofloteur

L'électrofloteur est un complexe technologique destiné à l'épuration des drains de métaux lourds, de produits pétroliers et de tensioactifs par électroflottation, ce qui permet de prélever de l'eau traitée dans le système de drainage ou de l'introduire dans l'unité de filtrage. Une caractéristique de ce dispositif est la création d’un cycle fermé d’alimentation en eau en circulation dans l’organisation.

Le principe de fonctionnement d'un électrofloteur est basé sur les processus électrochimiques de libération d'oxygène et d'hydrogène dans le processus d'électrolyse et sur l'effet de flottation des impuretés remontant à la surface du liquide résiduel.

Le module d'électro-flottation comprend les éléments suivants:

  • électrofloteur avec bloc électrode insoluble;
  • collecteur de mousse;
  • Alimentation en courant continu;
  • réservoirs de stockage supplémentaires pour les réactifs, les eaux usées et les eaux traitées;
  • équipement de pompage.

Il est recommandé d’utiliser ce dispositif pour le traitement des eaux usées en tant que produit de production et en composition mixte.

Machine de flottation mécanique

Cette méthode d’enrichissement en air des effluents d’eaux usées peut être réalisée par l’une des méthodes suivantes:

  1. mélanger les eaux usées dans une centrifugeuse spéciale à l'aide d'une turbine;
  2. mélanger de l'eau en utilisant une roue spéciale équipée de pales;
  3. enrichissement des effluents avec des tuyaux spéciaux.
  • Dans le premier cas, l’installation (turbine) permet la formation de bulles d’air du diamètre requis. En règle générale, la turbine sert à nettoyer les drains du pétrole et des graisses. Le principal avantage de cette installation est la possibilité de variation de la taille des bulles en raison du motif de flottation. En d'autres termes, plus la vitesse de rotation de la turbine est élevée, plus le diamètre des bulles est petit.
  • La seconde méthode est sans pression et convient particulièrement à l'élimination des contaminants grossiers et fibreux (laine, poils, fils, etc.). Avec la méthode de flottation en flux libre, les bulles ont une taille assez importante.
  • Dans la troisième méthode, des tuyaux spéciaux situés au fond du réservoir de réception sont utilisés pour enrichir les effluents. Cette méthode est également appelée pneumatique et est utilisée dans les cas où il est nécessaire de nettoyer les déchets, qui sont agressifs et dangereux pour le traitement dans une roue ou une roue sans pression.

Saturation en eau avec un matériau poreux

Cette méthode de saturation de l'effluent consiste à faire passer un flux d'air à travers une structure poreuse spéciale, qui peut être une fine plaque spéciale avec des fentes minces sur tout le périmètre. Dans ce cas, plus l'intervalle est petit, plus la taille des bulles formées est petite.

Extraction des bulles d'air d'une solution spéciale

Dans cette méthode de saturation de l'air effluent peuvent être libérés à la fois la méthode de pression et de vide.

Dans le cas du procédé à pression, de l'air à haute pression est introduit dans l'eau, ce qui entraîne la formation de bulles d'air sur toutes les couches du liquide.

Agents de flottation

Pour améliorer la qualité du traitement des eaux usées à l'aide de la méthode de flottation, des réactifs chimiques spéciaux sont souvent utilisés, dont la tâche principale est d'augmenter le niveau d'hydrophobie des débris et des impuretés. Les experts identifient deux types de réactifs pour la flottation:

  • augmenter le pouvoir hydrophobe (le plus couramment utilisé: produits pétroliers, huiles, sels d'ammonium, mercaptan);
  • pour stabiliser la mousse (le plus souvent utilisé: crésol, phénols, huile de pin).

Comment faire un calcul?

L'efficacité de la machine de flottation dépend principalement de la conformité de l'appareil et de la configuration des tâches. À cet égard, le calcul de la cellule de flottation devrait être effectué en tenant compte d'indicateurs tels que:

  • volumes d'eaux usées entrantes;
  • concentration d'éléments en suspension;
  • la composition de l'effluent;
  • la présence de produits huileux.

Sur la base de ces paramètres, un schéma de flottation peut être calculé: dimensions des réservoirs, des conduites et d’autres éléments.

Le coût des électroplateurs dépend de nombreux facteurs et peut aller de quelques centaines de milliers à des millions de roubles.

Où acheter un flotteur pour le traitement des eaux usées?

À moscou

Vous pouvez acheter une cellule de flottation pour le traitement des eaux usées dans des entreprises telles que:

  • Ecoservice: Moscou, rue Belozerskaya, 11;
  • «Matériel d’équipement»: Moscou, rue Perovskaya, 21;
  • Ekolos: Moscou, Volokamskoye Shosse, 88k8, bureau 224.

À Saint-Pétersbourg

Les ventes de produits flottants à Saint-Pétersbourg sont engagées dans:

  • Ecoservice: Saint-Pétersbourg, Engels Prospect, 34;
  • Ekolos: Saint-Pétersbourg, rue Youri Gagarine, bâtiment 1, bâtiment A, bureau 542 B;
  • "Galvancomplex": la ville de Saint-Pétersbourg, le district de Kalininsky, la rue Komsomola, maison 1/3.

Ainsi, malgré son coût élevé, l’installation de flottation pour le traitement des eaux usées est un dispositif assez populaire permettant de nettoyer les drains des plus petites impuretés.

Unités de flottation

"Flotation" (de l'anglais à la flottaison - au flottant) - le processus d'ascension de polluants contaminés par les eaux usées avec la fraction gazeuse d'une dispersion fine.

Lorsque la purification supplémentaire des eaux usées, le nettoyage des eaux usées industrielles et pluviales et des joints d'étanchéité peuvent être utilisés des unités de flottation.

La conception de ces installations permet le processus de flottation avec un temps de rétention de 3 à 5 minutes dans la cellule de flottation. Cela garantit une taille d'installation minimale et facilite leur mise en œuvre.

L'unité comprend une unité de saturation, une pompe de circulation et un compresseur. Les travaux de mise en service sur l'installation ont montré que l'équipement permettait de séparer des mélanges de boues d'une concentration allant jusqu'à 11 g / l avec une efficacité non inférieure à 92%.

Peut être utile comme remède:

- compactage des boues d'épuration et des boues activées,

- post-traitement, améliorant les performances de la sédimentation par gravité,

- Remplacer les centrifugeuses et les filtres de différentes conceptions, réduisant ainsi les coûts d'exploitation et le nombre de réparations forcées et assez fréquentes des équipements de traitement.

Une pompe submersible est utilisée pour fournir les eaux usées à l'installation. Les unités de flottation peuvent être équipées de stations de préparation et de dosage de floculant.

Description du poste

Flottation avec dispersion d'air mécanique et pneumomécanique. Dans les machines de flottation à turbine, la dispersion de l’air est assurée par des turbines du type pompe, des turbines, qui sont un disque à pales radiales tournées vers le haut. Ces plantes sont largement utilisées dans l'enrichissement des minéraux. Récemment, ils ont été utilisés pour le traitement des eaux usées à forte teneur en particules en suspension (plus de 2 g / l). Lorsque la turbine tourne dans un liquide, il se produit un grand nombre de petits vortex qui se décomposent en bulles d’une certaine taille. Le degré d'efficacité de la rectification et du nettoyage dépend de la vitesse de rotation de la roue. Plus la vitesse est grande, plus la bulle est petite et plus l'efficacité du processus est grande. Le schéma de construction d’une machine à flottation avec une roue est illustré à la fig. 2.11.

La suspension pénètre dans la poche réceptrice de la machine à flottation et pénètre dans la turbine à travers le pipeline, qui tourne à l'extrémité inférieure de l'arbre. L'arbre est enfermé dans un tube à travers lequel l'entrée

Fig. 2.11. Schéma constructif d'un dispositif de flottaison mécanique avec roue:

1 - la caméra; 2-pipe; 3 - arbre; 4 - roue

de l'air est insufflé, car lorsque la turbine tourne, une zone de pression réduite est formée. La flottation nécessite un degré élevé de saturation en eau avec de l'air (0,1 à 0,5 volume d'air par volume d'eau). En règle générale, une machine de flottation se compose de plusieurs chambres connectées en série. Le diamètre de la roue 600-700 mm.

À titre d’exemple, on peut citer les flottateurs mécaniques (figure 2.12, tableau 2.3).

Les machines de flottation pneumatique avec aérateurs à doigts sont illustrées à la fig. 2.13. La roue dans ces machines est un disque auquel sont attachés des doigts ronds ou carrés autour du périmètre. L'air dans la machine est expulsé des ventilateurs. La turbine sert à disperser l'air et à mélanger la pâte [55, 56].

Ces machines permettent une dispersion fine de l'air. Le degré d'aération est facilement réglable. La puissance consommée par les aérateurs à doigts est inférieure à celle des machines de type mécanique.

Lors des essais de machines pneumomécaniques sur divers minerais (cuivre, fer, etc.), il a été constaté que leur utilisation pouvait augmenter le taux de flottation de 1,3 à 1,5 fois et réduire la consommation d'énergie spécifique de 16 à 20% par rapport aux machines mécaniques obtenir des indicateurs de qualité égale ou supérieure.

Sur la fig. 2.14 présente la machine de flottation mécanique pneumatique “Mineral-Separation” (États-Unis), l'un des premiers modèles de machines mécaniques pneumatiques, qui était jusqu'à présent utilisée dans des usines aux États-Unis, en Allemagne, en Angleterre et dans d'autres pays qui traitent du minerai et du charbon. La machine est une série de chambres carrées installées au même niveau et équipées d’une turbine fermée au sommet. La pulpe pénètre dans la chambre de tête de la machine par la poche réceptrice, reliée par l’espace situé sous le faux fond au trou situé au centre de la chambre, à travers lequel elle est aspirée dans la zone de décharge créée par la turbine en rotation. L'air entrant dans la zone de la turbine est alimenté par un tuyau sous une pression de 0,1 à 0,15 atm. Le mélange de pulpe et d'air de la zone de turbine est éjecté vers les parois de la chambre, puis monte à travers le réseau, ce qui réduit la formation de tourbillons et la réduction en pâte de la pulpe. Les bulles montent à travers une pulpe relativement calme, formant une couche de mousse à la surface. Déflecteur en mousse se dirigeant vers le seuil de mousse, où le collecteur de mousse est retiré dans la goulotte. La pulpe de la surface du réseau à travers le trou de la paroi arrière est aspirée par la turbine de la chambre suivante.

_-- / Produit en mousse ^ l— -

Fig. 2.12. Machines de flottation mécaniques avec élimination des mousses des deux côtés:

un_fM-04; b - FM-6,3: 7 - arbre; 2 - mousse; 3 - roue à aubes; in - FMU-6,3: 7 - entraînement d'élimination de la mousse; 2 - la caméra; Aérateur 3 blocs;

4 - garde de conduite; 5 - moteur électrique; 6 - amortisseur; g - FMU-12: arbre 7; 2 mousses de mousse, aérateur 3 blocs

superficie, m 2 D de boue

La limite supérieure de la taille de la boue enrichie, mm

spécifique, t / (m 3 • h)

électricité kW • h / t

air, m 3 / (m 3 • min)

Fig. 2.13. Machine de flottation pneumatique

avec aérateur de doigt:

a - coupe transversale de la chambre; b - bloc d'aérateur en coupe et en plan; 7 - la caméra; Aérateur à 2 doigts; 3 - arbre creux; 4 trous; 5 - amortisseurs radiaux; b - aubes de stator; 7 - poulie; 8 - un verre; 9 - entraînement du collecteur de mousse; 10 - collecteur de mousse; 71 - collecteur d'air; 12 - pipe à air; 13 - vanne; 14 - coussinets de mousse

Flottation avec dégagement d'air de la solution. L’essence de la méthode de flottation avec dégagement d’air consiste à créer une solution sursaturée d’air dans le liquide. Lorsque la pression diminue, la solution libère des bulles d’air qui font flotter la pollution. En fonction de la méthode de création d’une solution sursaturée d’air dans l’eau, on distingue la flottation sous vide, sous pression et sous air-lift.

Flottation sous vide. Pendant la flottation sous vide, l'eau est pré-saturée d'air à la pression atmosphérique dans la chambre d'aération, puis envoyée dans la cellule de flottation, où une pompe à vide maintient un vide de 225 à 300 mm de mercure. st. Les plus petites bulles libérées dans la chambre enlèvent une partie de la saleté. Le processus de flottation prend environ 20 minutes.

Les avantages de cette méthode de flottation: la formation de bulles de gaz et leur adhérence aux particules se produisent dans un environnement calme

Fig. 2.14. Machine de flottation "Séparation des minéraux":

7 - la caméra; 2 - grille; 3 - zone de formation de bulles; 4 - agitateur; 5 - plaque de disjoncteur; b - dissolvant de mousse; 7 - goulotte de mousse; 8 - paroi extérieure; 9 - fente; 10 - chambre auxiliaire; 11 - volet; 12 - fond de la chambre auxiliaire; 13 - valve conique; 14 - canal d'approvisionnement;

15 - conduit d'air; 16 - en voiture; 17 - arbre

la probabilité de destruction des agrégats «particule - particule» est minimisée); la consommation d'énergie par processus est minimale.

Inconvénients: un léger degré de saturation du liquide en bulles de gaz, cette méthode ne peut donc pas être utilisée avec une concentration élevée de particules en suspension (pas plus de 250–300 mg / l); la nécessité de construire des cellules de flottation hermétiquement scellées et de placer des mécanismes de raclage dans celles-ci.

Dans l'étude de la libération de gaz dissous de l'eau en relation avec les conditions de vide et de compression, la flottation a été établie [57]:

1) avec l'augmentation de la sursaturation d'une solution de gaz (avec l'augmentation du vide), la quantité de gaz libérée par la solution augmente. L'ajout d'huile de pin à une solution aqueuse augmente considérablement le degré de dégagement de gaz de la solution. Avec un vide de 700-725 mm Hg. st. et la concentration de l'huile de pin dans une solution aqueuse de flottation produit 90 à 96% de gaz dissous;

2) le volume des gaz libérés par la solution dépend du degré de raréfaction et lorsque le vide est compris entre 700 et 725 mm Hg. st. 200-400 ml pour 1 litre d’eau. Il convient de noter que le volume de la phase gazeuse dans les machines de flottation mécanique ne dépasse pas 20% du volume total de la pâte, alors qu’il peut varier dans de très larges limites avec la flottation sous vide (Fig. 2.15);

3) la taille des bulles de gaz libérées par la solution augmente avec l'augmentation du vide et diminue avec la concentration croissante de l'agent moussant dans la solution. En présence de quantités de flottation d'huile de pin sous vide de 625 à 725 mm Hg. st. la taille des bulles varie de 0,1 à 0,3 mm. La taille des bulles dans les machines de flottation mécaniques en présence d'un agent moussant est en moyenne de 0,9 mm; dans les machines de type pneumatique, la masse de bulles principale a une taille de 2,5 à 3 mm (figure 2.16);

Vide, mm Hg st. à propos de

Fig. 2.15. L'influence de la grandeur du vide sur le volume de gaz libéré de la solution:

1 - contenu dans la solution initiale; 2 - devrait se démarquer théoriquement; 3-6 - est réellement libéré de la solution lorsque la concentration de l'agent gonflant est respectivement de 100, 30, 15 mg / l et sans l'agent gonflant

Vide, mm Hg st.

Fig. 2.16. Effet de la sursaturation de la solution et de l'agent moussant sur le diamètre moyen des bulles de gaz libérées par la solution:

7 - concentration en agent gonflant de 100 mg / l; 2 - sans agent gonflant

4) le volume important et la forte dispersion des bulles libérées par la solution permettent d’obtenir une énorme interface gaz-liquide totale, qui représente 3 à 7 m 2 par litre d’eau avec un vide de 625 à 725 mm Hg. v.

5) la libération des gaz dissous est améliorée en présence de fines particules hydrophobes.

La formation de bulles de gaz due à la libération de gaz dissous dans le liquide est utilisée dans les machines de flottation sous vide et à compression. Ce phénomène se produit partiellement dans d'autres structures de machine dans lesquelles des pertes de charge importantes se produisent dans les écoulements de pâte.

L’analyse des recherches montre que, en relation avec les conditions de flottation, des bulles de gaz entraînant une diminution de la pression sur la pâte se forment à la surface des particules hydrophobes du fait de la croissance de bulles "germinales" toujours présentes sur ces surfaces ou de la formation sélective de nouvelles. La possibilité d'utiliser efficacement la formation sélective de bulles de gaz à la surface de particules hydrophobes pour la flottation de particules fines a d'abord été théorisée dans [58, 59].

Modèles de machines de flottation sous vide. À titre d'exemple de la conception d'une machine de flottation sous vide, nous présentons la machine Kopp pour la flottation du charbon (Fig. 2.17) [60].

La chambre / machine, ayant la forme de deux cônes tronqués, se termine en haut par une section cylindrique 12, autour du périmètre de laquelle se trouve une goulotte annulaire. Cylindre et gouttière

Ils sont fermés par un capuchon dans lequel l'air est pompé par une pompe à vide jusqu'à ce qu'un vide de 500 à 680 mm soit évacué. st. La pulpe pénètre dans la chambre du carter 2 via le tuyau 3. Bien que le carter soit situé à 6-7 m en dessous, la pulpe augmente en raison de la différence de pression - atmosphérique et du vide sous le capot. Le tuyau se dilate progressivement et se termine au sommet avec un distributeur 4. À mesure que la pâte monte dans le tuyau, la pression au-dessus de celui-ci diminue. Par conséquent, des bulles de gaz sont émises par la solution à la surface des particules de charbon préparées pour la flottation. La mousse minéralisée est éliminée de la surface par le collecteur de mousse dans la goulotte 5, le tuyau 7 a une longueur de 8 à 11 m et la collecte du concentré 9. L'élimination de la mousse est contrôlée par l'addition d'eau fraîche.

Les queues descendent au fond de la chambre. Pour éviter qu'ils ne se déposent ici tangentiellement, de l'eau fraîche est fournie à la surface de la chambre, créant un lent mouvement de rotation de la pâte. La fraction de sable est extraite par un tube de sable 8, de 7 à 10 m de long, dans une collection de résidus 10, la vitesse de décharge des queues est régulée par une vanne 13. La fraction de suspension est versée dans la chaîne de résidus 6 et la collection 11.

Le diamètre de la chambre est de 1,5 à 2,0 m. La productivité d'un tel appareil est de 15 à 20 t / h en cas de flottation du charbon de 2 mm Consommation électrique - 3-4 kW par unité. Lors du fonctionnement de l'aspirateur

Les machines intelligentes permettent une bonne flottation des particules de charbon d’une taille jusqu’à 5 mm sans utiliser d’agent gonflant. En cours de flottation, on obtient un agrégat de mousse qui s’effondre facilement dans l’air. Des résultats technologiques sont obtenus: à une teneur en cendres du charbon initial de 15,2%, on obtient un concentré de cendres à 6,8% et à un rendement de 84,3% - la teneur en cendres des résidus est de 60,4%.

En Finlande [61], une machine de flottation à chambre unique d'un volume de 0,25 m 3 a été conçue (figure 2.18).

Dans la partie centrale de la machine, la pulpe est aspirée par un tuyau. Lorsqu'il entre dans l'appareil dans lequel un vide d'une valeur donnée est maintenu, le gaz dissous est libéré de manière intense de la pâte. Une aération supplémentaire est obtenue en fournissant de l'air par le bas à travers un éjecteur air-eau.

Fig. 2.18. Machine de flottation sous vide semi-industrielle:

7 - pipe; 2 - éjecteur air-eau; 3 - porte arrière; 4 - pipe

à la pompe à vide; 5 - fenêtres

Le concentré est déchargé dans la goulotte et enlevé par un tuyau avec une vanne hydraulique. Les queues sont partiellement déchargées à travers une porte arrière ajustable et partiellement à travers un trou de sable au fond de la chambre. Les queues sont ensuite enlevées à travers un tuyau ayant une valve hydraulique.

Flottation sous pression. Les installations sous pression sont plus courantes que les installations sous vide. Ils sont simples et fiables en fonctionnement. La flottation sous pression vous permet de purifier les eaux usées avec une concentration de suspensions allant jusqu'à 4-5 g / l. Pour augmenter le degré de purification, des coagulants sont ajoutés à l'eau.

Comparés aux pièges à huile, les dispositifs de flottation sous pression fournissent 5 à 10 fois moins de résidus de contaminants et des dimensions 5 à 10 fois inférieures. Le processus se déroule en deux étapes: 1) saturation en eau avec de l'air sous pression; 2) libération de gaz dissous sous pression atmosphérique. Le schéma de la flottation sous pression est illustré à la fig. 2.19.

Les eaux usées entrent dans le réservoir récepteur, d'où elles sont pompées par une pompe, dans le tuyau d'admission duquel l'air est aspiré. Le mélange eau-air résultant est envoyé dans le réservoir sous pression où, à pression élevée (0,15–0,4 MPa), l’air se dissout dans l’eau. En entrant dans le mélange eau-air dans la cellule de flottation, qui fonctionne à la pression atmosphérique, de l'air est libéré sous forme de bulles et flotte en suspension des particules en suspension.

Fig. 2.19. Installation de flottation sous pression:

7 - capacité; 2 - pompe; 3 - réservoir sous pression; 4 - cellule de flottation

La mousse contenant des particules solides est éliminée de la surface de l’eau par un mécanisme de raclage. L'eau clarifiée provient du fond de l'installation de flottation. Lors de l'utilisation de coagulants, la floculation se produit dans le réservoir sous pression.

Dans ce schéma, toutes les eaux usées entrant dans la flottation sont saturées en air. Il existe d'autres schémas (Fig. 2.20). Dans les schémas avec recirculation et saturation en air d'une partie de l'eau purifiée (voir Fig. 2.20, a), l'alimentation partielle en eaux usées non traitées jusqu'à saturation en air (voir Fig. 2.20, b) entraîne la saturation d'une partie seulement du flux. Un circuit avec un fluide de travail (voir Fig. 2.20, c) est utilisé avec une concentration élevée de contaminants dans les eaux usées, lorsque le fonctionnement d’une unité de flottation conforme au schéma de la fig. 2.19, inefficace. En tant que fluide de travail utilisant des eaux usées naturelles ou traitées. Dans le même temps, le volume de fluide de travail dépasse considérablement le volume d’eaux usées traitées. L'amélioration de la flottation dans ce cas est due à la préservation des flocons de pollution et à leur ascension plus rapide. L'inconvénient de ce système est une consommation d'énergie élevée pour le pompage du fluide de travail.

Les installations de flottation sous pression ont une capacité comprise entre 5 et 10 et 1 000 à 2 000 m 3 / h. Ils fonctionnent lors du changement de paramètres dans les limites suivantes: pression dans un récipient sous pression - 0,15 à 0,4 MPa; le temps de séjour dans le récipient à pression est de 15 minutes et de 10 à 20 minutes dans la cellule de flottation. Le volume d'air aspiré est de 1,5 à 5% du volume d'eau épuré. Les valeurs des paramètres dépendent de la concentration et des propriétés des contaminants.

Fig. 2.20. Schémas d’approvisionnement en eau pendant la flottation sous pression: a - avec recirculation et saturation en air d’une partie de l’eau purifiée; 6 - avec apport partiel d'eaux usées non traitées pour saturation en air; dans - avec un fluide de travail; 7 - bureaux d'accueil; 2 - unités de flottation; 3 - lignes d'aspiration; 4 - pompes; 5 - réservoirs sous pression

En pratique, utilisez des cellules de flottation de différentes conceptions. Le schéma de la chambre de flottation “Aeroflotor” est illustré à la fig. 2.21.

Les eaux usées sont acheminées dans la chambre 7, où des bulles de gaz sont libérées, qui flottent vers le haut, capturant les particules en suspension. Racleur de mousse particulaire 4

Fig. 2.21. Cellule de flottation Aeroflotor:

7 - la caméra; 2 - racleur; 3 - collecteur de boues; 4 - racleurs de surface

retirés dans le réservoir à lisier 3. L'eau clarifiée est retirée de la chambre. Particules solides déposées sous l’effet de la force de gravitation sur le fond de la chambre, le racleur inférieur 2 est déplacé vers le récepteur et retiré à travers le pipeline.

D'autres flotteurs cylindriques sont également utilisés, qui ont un diamètre différent et, par conséquent, une productivité différente. Ils diffèrent par la conception de l'entrée et de la sortie des eaux usées et de la mousse.

La figure 3 montre un schéma d’une unité de flottation à plusieurs chambres avec recirculation d’eau purifiée. 2.22. Dans cette installation, les eaux usées polluées entrent d'abord dans l'hydrocyclone, où une partie des particules en suspension est éliminée. Ensuite, il est envoyé dans la première chambre, où il est mélangé avec de l'eau en circulation saturée d'air. L'air est libéré dans la chambre et la pollution de la flottation. En outre, les eaux usées entrent dans la deuxième, puis dans la troisième chambre dans laquelle se déroule également le processus de flottation.

Après la troisième chambre, l'eau purifiée est retirée de l'installation. Une partie de l'eau en circulation est pompée dans le réservoir sous pression, où l'air se dissout. La mousse est éliminée par des produits anti-mousse.

Les installations de transport aérien sont de conception simple. les coûts d'énergie pour la réalisation du processus en eux sont 2-4 fois moins que dans la pression

Fig. 2.22. Schéma d'une unité de flottation à plusieurs chambres avec recirculation:

7 - capacité; 2 - pompe; 3 - cellule de flottation; 4 - hydrocyclone; 5 - mousse

extracteur; 6 - réservoir sous pression; 7 - aérateurs

installations. L'inconvénient de ces installations est la nécessité de placer des cellules de flottation à haute altitude. Le schéma d’installation de l’air-lift est illustré à la Fig. 2.23.

Les eaux usées du réservoir, situé à une altitude de 20 à 30 m, pénètrent dans l'aérateur. Il sert également de l'air comprimé, qui se dissout sous haute pression. En montant le long du pipeline de transport aérien, le liquide s’enrichit de bulles d’air qui se dégagent dans le flotteur. La mousse résultante avec des particules est éliminée par gravité ou par racloir. L'eau clarifiée est envoyée pour une purification supplémentaire.

Fig. 2.23. Schéma d'installation de l'ascenseur à air:

7 - capacité; 2 - pipeline; 3 - aérateur; 4 - pipe de transport aérien; 5 - cellule de flottation

Flottation chimique. Lorsque certaines substances sont introduites dans les eaux usées, des processus chimiques peuvent survenir lors de leur traitement, avec dégagement de 02, C02, C12 et d'autres gaz. Dans certaines conditions, des bulles de ces gaz peuvent adhérer à des particules en suspension insolubles et les transporter dans la couche de mousse. Un tel phénomène, par exemple, est observé lors du traitement des eaux usées avec de l'eau de javel avec l'introduction de coagulants. Le schéma de la chambre de flottation chimique est illustré à la fig. 2.24. Les eaux usées entrent dans la chambre de réaction. Les réactifs y sont également nourris. Pour éviter le dégazage, le temps de séjour des eaux usées dans la chambre doit être minimal. Après saturation, l'eau entre dans la cellule de flottation. L'inconvénient de la méthode est une consommation élevée de réactifs.

Fig. 2.24. Schéma d'installation pour la flottation chimique:

7 - agitateur; 2 - racleur; 3 - collecteur de boues; 4 - cellule de flottation;

5 - chambre de réaction

Flottation biologique. Cette méthode est utilisée pour compacter les sédiments provenant de réservoirs de sédimentation primaires lors du traitement des eaux usées domestiques. À cette fin, le précipité est chauffé à la vapeur dans un récipient spécial jusqu’à 35-55 ° C et est conservé pendant plusieurs jours dans ces conditions. En raison de l'activité des micro-organismes, des bulles de gaz sont libérées qui entraînent les particules de sédiment dans la couche de mousse, où elles sont compactées et déshydratées. De cette manière, en 5 à 6 jours, le taux d'humidité des sédiments peut être réduit à 80%, ce qui simplifie le traitement ultérieur des précipitations.

Machines de flottation pneumatique. Dans certaines conceptions de machines de flottation, la dispersion de l'air fourni à la pâte est réalisée lorsqu'elle est poussée à travers les pores (formation de bulles). Le caoutchouc perforé, le tissu, la céramique poreuse, le béton, etc., sous forme plate ou tubulaire, sont utilisés comme cloisons poreuses.

En pratique, ils s'efforcent de maintenir un excès de pression tel sous un septum poreux et de choisir une taille de pores telle qu'il soit possible d'obtenir des bulles d'air finement dispersées.

Le degré d'aération dans les machines à flottation pneumatique varie de 15 à 35%. Avec une telle aération de la pulpe, la distance moyenne entre les bulles de la pulpe sera comprise dans le rayon ou le diamètre de la bulle, ce qui, dans le processus réel, conduit à leur collision et à leur coalescence fréquentes. La taille des bulles dans les machines de flottation pneumatique varie généralement entre 3 et 4 mm [62].

Les machines de flottation pneumatiques sont les plus simples en termes de conception et de principe de fonctionnement. Ce type de machines de flottation comprend généralement des machines de flottation dans lesquelles la phase aérienne est introduite dans la pâte à travers des cloisons poreuses fixes et mobiles.

La machine de flottaison “Kellow” (fig. 2.25) se compose d'un bac à fond poreux incliné, sous lequel se trouvent des chambres à air. L'aération de la pulpe dans la machine est réalisée par soufflage

Fig. 2,25. Machine de flottation "kellou":

1 - bac; 2 - fond poreux; 3 - les airbags; 4 - vannes; 5 - siphon;

6 - vanne de sable; 7 - boîte de réception

air comprimé à travers des cloisons poreuses sous une pression de 0,25 à 0,35 atm; le débit d'air est de 2,5 à 3,3 m 3 / m 2 par minute.

Dans les machines «Kellow», des boîtes en fonte sont installées sur la partie inférieure des machines, équipées d'un tuyau avec une vanne d'alimentation en air. Sur la surface de la boîte de fer est placé un treillis métallique avec de grands trous. Il abrite un revêtement en tissu imprégné d'huile et un treillis métallique est placé à nouveau sur le dessus. Le tissu recouvert de grilles s'attache de manière dense à une boîte d'épingles à cheveux.

Pendant le fonctionnement, les revêtements en tissu sont nettoyés une fois par semaine avec des brosses métalliques.

Les principales dimensions de la machine à flottation Kellou sont les suivantes: longueur - 9 m, largeur - 0,75 m, profondeur à l'extrémité de chargement - 0,6 m et à l'extrémité de décharge - 1 m.

La machine de flottation pneumatique Macintosh (Fig. 2.26) est essentiellement une machine de flottation pneumatique, mais elle est généralement appelée pneumatique. Il s’agit d’un bain en forme de i dans la partie inférieure duquel est placé un rotor à rotation lente (vitesse de rotation - 0,25 à 0,35 m / s) en tissu ou en caoutchouc perforé. L'air comprimé est fourni sous une pression de 0,1–0,2 kg / cm 2 [63].

Fig. 2.26. Machine de flottation Macintosh:

a - coupe longitudinale; b - section transversale; 7 - boîte de démarrage; 2 - auge; 3 - le rotor; 4 - tuyau de sable; 5 - tuyau de drainage; 6 - arbre; 7 - conduit d'air; 8 - seuil de vidange; 9 - goulottes en mousse

Machines de flottaison Erlift. La machine de flottation Airlift est l’un des types de machines de flottation pneumatique, dans laquelle la pâte est mélangée et saturée en air par une pompe à air (airlift).

Les premières tentatives d'utilisation du transport aérien dans des machines de flottation ont été infructueuses, car le mélange dans de telles machines n'était pas suffisant pour assurer un contact efficace des particules avec des collecteurs, qui utilisaient alors des huiles lourdes. Cependant, avec l'introduction de réactifs solubles dans la pratique de la flottation, il est devenu possible d'utiliser des appareils de transport aérien dans l'industrie.

Petites machines de flottaison pour transport aérien. Les machines Erlift «Forrester», «Southwest», «Hunt», «Ushla» et autres [64, 65], désignant les petites installations, sont utilisées pour la flottation de divers minéraux.

La cellule de flottation de Forrester est illustrée à la Fig. 2,27. La machine de flottation "Hunt" n’en diffère que par le fait que sa chambre d’aspiration est surélevée légèrement au-dessus du niveau de la pâte dans le bain et comporte une plaque réfléchissante sur l’air-ascenseur. Dans la voiture Ushla, le sommet de la chambre de l'ascenseur est fermé pour permettre la création de toute pression à l'intérieur de celle-ci, laquelle est régulée par de petits volets qui agissent comme des soupapes. La machine du sud-ouest est également semblable dans la conception au Forrester. Tous les appareils de transport aérien (voir fig. 2.27) consistent en un bain en forme de i. Au-dessus du bain, il y a un récepteur basse pression, à partir duquel les buses descendent jusqu'à la pulpe, et leurs extrémités inférieures ouvertes atteignent presque le fond de l'auge. La forme de l'auge et des machines de différents types est fondamentalement la même que celle illustrée à la fig. 2,27, et la surface de section transversale occupée par la pâte est d'environ 0,8 m 2.

Les buses dirigées vers le bas sont vissées dans les raccords à douille situés sur la face inférieure du récepteur avec un intervalle d'environ 100 mm. Le diamètre des tubes varie de 18 à 32 mm dans les principales machines de flottation et de 12 à 25 mm dans les machines de préchauffage à préchauffage. Ils n'atteignent pas le fond de la cuvette d'environ 150 mm. La chambre d'aspiration est formée de deux cloisons verticales, une de chaque côté d'une rangée de tubes. Les cloisons passent d'une extrémité à l'autre de la cuvette, formant une séparation de 150 à 200 mm de largeur. Les bords inférieurs des cloisons sont situés à 25-30 mm au-dessus des extrémités des tubes et les bords supérieurs sont au même niveau que le seuil de mousse, à l’exception de la machine Hunt, dans laquelle ils se situent légèrement au-dessus du niveau de la pâte. Sur les côtés du pont aérien se trouvent deux déflecteurs perforés ouverts depuis le haut de la voiture du Forrester. Dans les voitures des autres

Fig. 2,27. Machine Erlift "Forrester":

7 - bain; 2 - tuyaux d'alimentation en air; 3 - transport aérien; 4 - déflecteurs; 5 - seuils de mousse; 6 - Récepteur

Les types de cloisons sont recouverts d'un déflecteur qui dirige le flux ascendant de pâte vers le bas et le sépare en deux cloisons perforées. Les cloisons perforées s'étendent sur toute la longueur de l'auge parallèlement aux parois de la chambre d'aspiration, et leurs bords inférieurs se trouvent en dessous du niveau de la pâte. L'espace entre les cloisons et les murs des machines forme deux zones où les bulles peuvent se soulever en toute sécurité.

Le mouvement de la pâte dans la machine se produit dans une double hélice avec un axe horizontal.

La pulpe circule dans le bain de la machine sous l'action du transport aérien et s'écoule le long de la machine sous la pression du flux entrant dans la machine.

La hauteur du bain de la machine est d'environ 900 mm, la distance entre les seuils de mousse est d'environ 1300 mm, la distance entre les parois du pont aérien est de 160-200 mm. De l'air est fourni à la machine sous pression en fonction de la densité de la pâte de 0,12 à 0,3 atm. Le débit d'air varie de 3 à 4 m 3 / min par mètre de longueur de la machine. La consommation électrique de la soufflante est d’environ 33 kW pour 100 m 3 / min.

En Russie, de petites machines de transport aérien sont utilisées dans les concentrateurs (cuivre, soufre) [64]. Leurs inconvénients sont une faible productivité spécifique (0,75 - 3 t / m 2 h), une faible utilisation de l'air et une faible efficacité lors de l'utilisation de pâtes lourdes granulaires.

Machines de flottation à air profond. Le principe de fonctionnement des appareils de transport aérien profond (Fig. 2.28) est similaire au principe de fonctionnement des petits appareils de transport aérien. Leur différence réside dans une profondeur plus grande (2–3 m) et une largeur légèrement accrue (jusqu'à 1,5–1,6 m), de sorte que la productivité de telles machines augmente plusieurs fois.

La consommation d'énergie relative dans une machine profonde est réduite, la zone de production occupée par des machines est réduite, les coûts d'investissement et d'exploitation sont réduits par rapport aux machines de petite taille.

Les machines de flottation par transport aérien profond sont utilisées dans un certain nombre d'usines de flottation étrangères pour l'enrichissement de minerais (Britania, Morency et autres) [66-68].

La machine de flottation à remontée d'air profonde «Mekhanobr» [69] (Fig. 2.29) se distingue des types d'appareils de remontée d'air connus par la conception de l'ascenseur et du conduit d'air, qui comporte des aérateurs avec des fermetures à lattes en caoutchouc qui garantissent la protection du système de ventilation par la pulpe. Ces caractéristiques de la machine à air "Mekhanobr" facilitaient son utilisation. La machine a été testée sur les minerais des gisements de Kounrad, Kafan et Olenegorsk.

Fig. 2.28. Machine à air profond:

7 - bain; 2 - tuyaux d'alimentation en air; 3 - transport aérien; 4 - déflecteurs; 5 - seuils de mousse; 6 - récepteur; 7 - poche de réception; 8 - déchargement

Fig. 2.29. Machine de flottation "Mekhanobr" pour le transport aérien en profondeur:

1 - bain; 2 - transport aérien; Fermetures à 3 fentes; 4 - déflecteurs; 5 - tuyaux d'alimentation en air; 6 - récepteur; 7 - vannes; 8 - sortie d'air; 9 - réflecteur

Des tests ont montré qu’avec l’utilisation de cette machine, il était possible d’obtenir des indicateurs techniques et économiques plus élevés par rapport aux petites machines de transport aérien et aux machines de type mécanique.

Par exemple, lors de la flottation du minerai de Kounradskaïa, des paramètres technologiques similaires ont été obtenus sur une machine air-lift, comme sur une machine mécanique à productivité égale (Fig. 2.30), et la consommation d'énergie était de 0,55 kWh / t contre 1 kWh. / t dans la machine mécanique "Mekhanobr-7".

Cette machine, dont les performances et les indicateurs technologiques sont identiques à ceux des petites machines Southwest, a permis d’économiser 5 fois l’espace de production, d’augmenter la productivité spécifique de 1,5 fois et de réduire de 2 fois la consommation d’énergie.

Les caractéristiques techniques des appareils de transport aérien "Mekhanobr" sont indiquées dans le tableau. 2.4.

Temps de flottation, min

Fig. 2,30. Extraction du cuivre dans l'ascenseur (-) et la machine mécanique

"Mekhanobr-7" (-—) dans les conditions d'une même productivité spécifique [69]:

1, T - 90 t / m 3 • jour; 2, 2 '- 45 t / m 3 • jour; 3, 3 '- 30 t / m 3 • jour

Caractéristiques techniques des engins de flottaison "Mekhanobr"

Schéma de l'unité de flottation

Cette méthode est utilisée pour clarifier les liquides contenant de très petites particules, par exemple dans les processus de traitement des eaux usées à partir d’inclusions solides ou liquides finement dispersées (produits pétroliers émulsifiés). En analysant diverses méthodes d'aération des liquides, Klassen [1] a théoriquement démontré la possibilité d'améliorer le processus de flottation des particules fines lorsque du gaz est libéré d'un liquide, car dans ce cas des bulles se forment directement à la surface des particules. Selon la loi de Henry, cet objectif est atteint en réduisant la solubilité d'un gaz dans un liquide avec une pression décroissante. L’essence de la méthode est de créer une solution de gaz sursaturée
en liquide. Lorsque la pression diminue, la solution libère des bulles de gaz qui font flotter les particules dispersées. En fonction des conditions de chute de pression, la flottation sous vide et sous pression est distinguée.

Pendant la flottation sous vide, les eaux usées sont pré-saturées en air à la pression atmosphérique dans la chambre d'aération, puis envoyées vers la cellule de flottation, où une pompe à vide est maintenue à un vide de 30 ± 40 kPa (225 ± 300 mmHg). Les plus petites bulles libérées dans la chambre transportent une partie de la phase dispersée à la surface. Le processus de flottation prend environ 20 minutes. Les avantages de la flottation sous vide par rapport aux autres méthodes sont que la formation de bulles de gaz, leur adhérence aux particules et la flottation des agrégats de la bulle et de la particule se produisent
dans un environnement calme, la probabilité de destruction des agrégats est minimisée et la consommation d'énergie pour saturer le liquide en air est faible. Les inconvénients de la flottation sous vide comprennent le faible degré de saturation d'un liquide avec des bulles de gaz, qui est limité par une faible perte de charge. Il n'est pas possible de l'appliquer à la séparation de suspensions et d'émulsions dont la concentration en particules en suspension est supérieure à 250 × 300 mg / l (0,25 × 0,30 kg / m 3). Un autre inconvénient important de la flottation sous vide est la nécessité de construire des réservoirs hermétiquement fermés, dans lesquels vous pouvez créer un vide partiel, avec des mécanismes de raclage à l'intérieur, associés à certaines difficultés structurelles et, surtout, opérationnelles.

Les installations de flottation sous pression sont plus courantes que les installations sous vide. Ils sont simples et fiables en fonctionnement. La flottation sous pression permet de nettoyer des liquides avec une concentration de suspensions allant jusqu'à 4 5 kg / m 3 Pour augmenter le degré de séparation, des coagulants sont ajoutés au liquide.

La suspension ou l'émulsion est saturée de gaz (le plus souvent d'air) aux pressions élevées créées par la pompe, généralement dans les réservoirs sous pression et les conduites d'injection conduisant à la cellule de flottation. Dans un appareil de flottation fonctionnant à la pression atmosphérique, la solubilité du gaz diminue et des bulles finement dispersées commencent à précipiter uniformément dans tout le volume, qui sont fixées aux particules et les font flotter.

Le schéma d’installation pour la flottation sous pression est illustré à la Fig. 10.5.5.1. Depuis le réservoir du collecteur 1 à travers le tuyau d'aspiration 2, la suspension ou l'émulsion est absorbée par la pompe 3 et à travers le réservoir sous pression 4 et le régulateur de pression (réducteur de pression supportant la pression "sur lui-même") 5 est pompé vers le compartiment de réception de la cellule de flottation 6. Un tuyau de raccordement d'aspiration est inséré dans le tuyau d'aspiration de l'air. Après être entré par la pompe dans le réservoir à pression, l'air se dissout dans le liquide à une pression élevée.

Le volume du réservoir sous pression est calculé pour la durée requise de saturation en liquide avec du gaz (de 30 à 300 s). Si les pompes sont situées loin de la cellule de flottation, ce qui est typique des installations de grande capacité, la durée requise de saturation en fluide avec de l'air peut être fournie dans les conduites de décharge. alors le dispositif de réservoir sous pression est redondant. Dans tous les cas, le temps de séjour de la suspension ou de l'émulsion doit être pris en compte pour réduire le volume du réservoir sous pression.
dans le tuyau d'évacuation.

La pompe crée une surpression de 0,15 à 0,4 MPa et plus. Avec cette pression et cette température de 20 ± 25 ° C, 1,03 m3 du liquide se dissolvent de 0,03 à 0,05 m3 d’air. Cette quantité est suffisante pour que, après une forte diminution de pression dans la partie réceptrice de la cellule de flottation, une "émulsion" air-liquide se forme du fait de microbulles libérées de la solution. En se collant aux particules, les bulles les transportent dans la couche de mousse. La collecte à la surface du convoyeur d'aviron en mousse à cellules à flottation 7 est entraînée vers le plateau de décharge. La bière blanchie est retirée du bas de la caméra.

Si le volume d'air traversant la pompe dépasse 2 ± 3% du volume du liquide pompé, cela affecte son fonctionnement. Dans ce cas, l’introduction d’air dans le liquide est réalisée à l’aide d’un injecteur installé soit sur le tuyau de refoulement, soit sur un pont reliant le tuyau de refoulement au tuyau d’aspiration.

Les schémas d’alimentation en fluide de la cellule de flottation peuvent différer de ceux illustrés à la fig. 10.5.5.1, où tout le courant de suspension ou d'émulsion entrant dans la flottation est saturé d'air sous pression. Seule une partie du flux clarifié d'origine (Fig. 10.5.5.2, a) ou une partie du flux de liquide purifié (circuit avec recirculation) mélangée au flux principal dans la chambre de réception (Fig. 10.5.5.2, b) peut être acheminée dans le réservoir sous pression.

Le schéma d'écoulement direct (voir fig. 10.5.5.1) est le plus simple. Son avantage est de traiter l’ensemble du flux d’eaux usées avec de l’air dans un saturateur. Lors de l'utilisation de coagulants et de floculants, le processus de floculation a lieu dans le réservoir sous pression. Ensuite, les eaux usées passent par une vanne de réduction de pression, dans laquelle la pression tombe dans l'atmosphère, et pénètrent dans la chambre de flottation, où l'air est libéré du liquide sous forme de bulles de gaz, les agrégats forment des bulles et les particules qui polluent les eaux usées, les unités sont ensuite transformées en mousse et la mousse est éliminée dans le collecteur de mousse..

La désintégration des particules liquides d'eaux usées, telles que les produits pétroliers, lorsqu'elles sont pompées par des pompes centrifuges, la destruction des flocons formés de particules contaminantes dans la vanne de réduction, ainsi que la nécessité de pomper la totalité du volume d'eaux usées [6, 22].

Selon le schéma de recirculation (voir Fig. 10.5.5.2, b), une partie des eaux usées traitées de la chambre de flottation est introduite dans le saturateur par une pompe centrifuge et, après saturation en air, passe par le détendeur, se mélange aux eaux usées d'origine et pénètre dans la chambre de flottation. Le système de recirculation consomme moins d'énergie que le flux direct et permet une meilleure utilisation des coagulants et des floculants utilisés, car son utilisation ne détruit pas les flocons formés dans la vanne de réduction et ne désintègre pas les particules liquides contaminées lors du pompage par des pompes centrifuges. Les inconvénients du schéma de recirculation sont l’augmentation du volume du flotokamer due à l’entrée du flux d’eau de recirculation
et opération plus complexe de l'installation [6, 22].

Le schéma de flux partiellement directs (Fig. 10.5.5.2, a) comparé au flux direct et à la recirculation permet de réduire les coûts et le volume des installations et est recommandé pour le traitement local des eaux usées [22].

Constructions des principaux appareils
installations de flottation sous pression

Les injecteurs et les compresseurs sont utilisés pour fournir de l'air aux eaux usées. L'injecteur est installé sur le pont entre les conduites d'aspiration et de pression ou sur la conduite de pression d'une pompe centrifuge [23]. L'alimentation en air du saturateur par le compresseur est préférable, car elle empêche l'entrée d'air dans la pompe centrifuge. Toutefois, cela nécessite l'installation d'équipements coûteux.

Les schémas de saturation assurant la saturation des eaux usées en air sont présentés à la Fig. 10.5.5.3 [22].

Dans les saturateurs avec une circulation du mélange eau-air à travers le cylindre (b) et une charge provenant des anneaux de Raschig, une efficacité plus élevée de la saturation en eau avec de l’air est obtenue. La buse des anneaux Raschig a une hauteur de 0,5 ± 1 m et est située sur un fond perforé. Le liquide est acheminé vers la buse à travers un système perforé de canalisations ou de buses avec des ouvertures de 5 30 à 30 mm. Le système d'alimentation en eaux usées est situé au-dessus de la couche de buse à une hauteur de 0,3 ± 0,7 m. Dans ce cas, le temps de saturation peut être réduit à 0,5 ± 1 min [22].

Les saturateurs sont équipés de vannes de sécurité, de manomètres, de jauges de niveau et de dispositifs d’évacuation de l’air qui n’est pas dissout dans l’eau [6].

La surpression dans les saturateurs est de 0,15 ± 0,7 MPa. Les meilleurs résultats de flottation sont obtenus avec une pression supérieure à 0,3 ± 0,4 MPa et un degré de saturation des eaux usées en air d'au moins 70% [24]. Le temps de séjour des eaux usées dans le saturateur est généralement de 1 à 5 minutes, la quantité d'air fournie au saturateur? 1 à 5% du volume des eaux usées.

La pression dans le saturateur est fournie par un détendeur réducteur installé entre le saturateur et la cellule photoélectrique. La formation de bulles se produit lorsque la pression dans la soupape de réduction de pression chute à la pression atmosphérique.

Le mélange du flux d'eau saturée en air avec le flux total des eaux usées en recirculation et les systèmes à flux partiellement directs est effectué devant les chambres de circulation dans des dispositifs de mélange du type "pipe in pipe", qui sont placés après le détendeur. La vitesse d'écoulement de l'eau dans le dispositif de mélange ne doit pas dépasser 0,3 ± 0,6 m / s afin d'éviter la destruction des flocons de particules contaminantes [22].

Les coagulants et les floculants sont chargés dans les mélangeurs, où les eaux usées sont mélangées avec des réactifs. Les réactifs peuvent être introduits dans le flux d'eaux usées ou dans des réservoirs spéciaux équipés d'un agitateur pour l'agitation mécanique. En tant que coagulants, le sulfate d'aluminium technique (purifié) le plus largement utilisé2(SO4)3 18N2Oh, alumine (brute), chlorure ferrique FeCl3 6h2O, fer vitriol FeSO4 7h2O, comme floculants ?? polyacrylamide, floculants cationiques des types UPU et VPK. Pour créer les valeurs de pH requises, on utilise de la chaux, des acides sulfurique et chlorhydrique.

Le flux d’eaux usées traité avec des réactifs pénètre dans la chambre de floculation, où des flocons de polluants se forment et s’agrandissent avec une agitation faible.

Sur la fig. 10.5.5.4 montre un schéma d'une machine de flottation typique "Soyuzvodokanalproekt" utilisée pour le traitement des eaux usées dans les raffineries. Les performances des unités de flottation d’une hauteur de 3 m et d’un diamètre de 9, 12 et 15 m sont respectivement de 300, 600 et 900 m 3 / h.

Les eaux usées sont acheminées vers l'unité de flottation par une conduite située sous le fond et sont dirigées le long du tuyau central vers le distributeur d'eau fonctionnant sur le principe de la roue Segner. Il comporte huit tuyaux de distribution avec buses orientés à un angle de 60 ° par rapport à l'axe du tuyau de distribution et au même angle par rapport à l'axe vertical, garantissant une distribution uniforme du flux de mélange eau-air sur la section transversale de la zone située au centre de la cellule de flottation. Pendant le mouvement du mélange eau-air vers le haut, puis dans le sens radial et vers la périphérie de la cellule de flottation, des bulles de gaz sont libérées des eaux usées et la flottation des particules contaminantes se produit. L'eau purifiée est éliminée à travers la cloison annulaire semi-submersible et la mousse formée à la surface de la cellule de flottation? racleur radial dans le puisard, puis dans le réservoir de boues.

Selon [22], les inconvénients d’une conception typique sont le faible taux d’utilisation du volume de flottation (20-30%) et l’accumulation de sédiments lourds au fond, ce qui impose de désactiver périodiquement les unités de flottation pour le nettoyage.

Dans une autre conception de l'unité de flottation proposée par Soyuzvodokanalproekt (fig. 10.5.5.5), un mécanisme de raclage est prévu pour éliminer les sédiments et les eaux usées sont acheminées dans la partie supérieure de la cellule de flottation. Dans la zone de livraison, le flux d’eaux usées descend vers les bulles montantes, c’est-à-dire que le reflux du mouvement des bulles d’eaux usées et de gaz est fourni. On suppose que cette conception permet une utilisation plus complète du volume de la partie de décantation et donc une plus grande efficacité du traitement des eaux usées [22].

Dans la conception de l'unité de flottation VNIIVodgeo (Fig. 10.5.5.6), les eaux usées sont acheminées vers un distributeur situé à la moitié de la profondeur de la cellule de flottation, et le flux est réparti sur toute la section de la cellule de flottation. Le volume de travail de la cellule de flottation situé au-dessus et au-dessous du distributeur est divisé par des cloisons cylindriques coaxiales empêchant la formation d'écoulements circulants, ce qui contribue à une utilisation plus complète du volume de la chambre de flottation. Des études menées sur des installations de flottation industrielles de la structure VNIIVodgeo de 6 et 13 m de diamètre ont montré que le taux d’utilisation du volume dans ces installations était d’environ 80 à 90%, et que le mouvement à contre-courant des bulles d’air et le débit d’eau contribuaient à accroître l’efficacité du nettoyage. Leur charge hydraulique spécifique peut être augmentée de 1,5 à 2 fois [22].

Soyuzvodokanalproekt a mis au point (conformément aux recommandations de VNIIVodgeo) un flotteur de décantation en couche mince d’une capacité de 300 m 3 / h, qui combine les processus de sédimentation et de flottation avec une coagulation préliminaire (Fig. 10.5.5.7) [22]. Il s’agit d’un réservoir en béton armé divisé en quatre zones par des cloisons: sédimentation, mélange, floculation et flottation. La zone de décantation est équipée d'étagères à couches minces fonctionnant à contre-courant. La zone de décantation est conçue pour la rétention de gouttes de produits pétroliers de taille hydraulique de 0,2 mm / s. Il est supposé que la structure combinée recevra de l'eau polluée par des produits pétroliers et des impuretés mécaniques fines et lourdes, qui seront principalement libérées par flottation. Par conséquent, la première zone de sédimentation est principalement destinée à la séparation des produits pétroliers, les sédiments sélectionnés dans la zone étant envoyés à la flottation.

Le flux de travail à travers la fente entre le fond et la cloison semi-submersible tombe dans la zone de mélange. Le réactif est alimenté par un système de colonnes montantes de 20 mm de diamètre, réparties dans la largeur de la chambre de mélange. Le mélange du flux de travail de l'eau avec le réactif est effectué par des agitateurs mécaniques sur un arbre vertical (6 unités), ayant un entraînement électrique autonome. La durée du processus de mélange adopté 2 minutes La vitesse de rotation de l'agitateur peut être modifiée (25, 35, 50 et 75 min. 1). La longueur de la zone de mélange est de 1 m. Le flux de travail mélangé avec le réactif de la zone de mélange à travers le déversoir tombe dans la zone de floculation, calculé pour la durée du flux dans celle-ci pendant 20 minutes; la longueur de la zone est donc de 9 m. La chambre comporte trois rangées de mélangeurs sur un arbre horizontal avec des entraînements électriques autonomes. La vitesse de rotation des agitateurs peut être modifiée à l'aide de poulies interchangeables (5, 7, 9 et 11 min -1). Ainsi, en cours de réglage, vous pouvez choisir le mode de mélange optimal.

De la chambre de floculation à travers un dispositif de distribution d'eau proportionnel, le flux de travail est dirigé vers une cellule de flottation du type horizontal. Avant le dispositif de distribution d'eau, le flux de travail est mélangé à un flux de recirculation (50%) saturé d'air. On utilise de l'eau recyclée qui a été nettoyée dans le flotteur. La conception prévoit la possibilité d'alimentation différenciée en mélange de recirculation eau-air aussi bien au début que sur la longueur de la cellule de flottation. La cellule de flottation est équipée d'un mécanisme de raclage pour éliminer la mousse et les sédiments précipités [22].

Une unité de flottation mise au point à l'Institut central de recherche du ministère des Chemins de fer (Fig. 10.5.5.8) est largement utilisée pour nettoyer les petits coûts de traitement des eaux usées huileuses. Les caractéristiques de cette installation sont une chambre de mélange de type cyclone, située au début de l'appareil, et une alimentation dispersée du flux d'eaux usées à recirculation eau-air [22].

Selon [22], les unités de flottation des installations nationales de traitement des raffineries regroupent deux, trois ou quatre personnes ainsi que des chambres de distribution combinées à des chambres de mélange (système de recirculation). Des schémas d'installation avec 50% de recyclage sont utilisés. La charge hydraulique totale sur eux est
en moyenne 3 ± 5 m 3 / (m 2 h), et le volume d'air aspiré par l'éjecteur pour saturer l'eau est de 3% du volume d'eau recirculé. Pour la coagulation, on utilise généralement du sulfate d’aluminium, dont la concentration est de 80 ± 100 mg / l (par produit technique) pour les eaux usées du premier système d’égout et de 100 ± 150 mg / l pour le deuxième système. Lorsque la concentration de produits pétroliers dans l’eau de source du premier système varie entre 120 et 200 mg / l (selon les extracteurs à l’éther), leur teneur en eau purifiée varie en moyenne entre 30 et 100 mg / l, ce qui correspond à une efficacité de nettoyage de 50 à 60 % L'efficacité de l'extraction des produits pétroliers (dérivés de l'éther) des eaux usées du deuxième réseau d'égouts est légèrement inférieure et se situe entre 40 et 50%. Cependant, il existe des usines où la flottation est plus efficace que les huiles de nettoyage. Cela est dû à la meilleure organisation de l’unité de flottation, et dans certains cas ?? sous-charge des installations de traitement. Des études effectuées en laboratoire montrent que lors du raffinage des eaux usées contenant de l'huile provenant d'une raffinerie utilisant une flottation avec coagulation avec du sulfate d'aluminium, il est possible d'atteindre une teneur en éther de 15 ± 25 mg / l dans de l'eau purifiée et d'utiliser des polyélectrolytes à 10 ± 15 mg / l [22 ].

Selon [6], les paramètres principaux des unités de flottation sous pression dans une raffinerie ont les significations suivantes:
?? pression dans le réservoir sous pression 0,2 ± 0,5 MPa;
?? le temps de séjour des eaux usées dans le réservoir sous pression 1 ?? 3 min, dans le flotteur 15 ?? 30 min;
?? la quantité de liquide recyclé provenant du volume d'eau purifiée 30 ± 50%;
?? volume d'air pour saturation en eau 1 à 3% du volume d'eau usée;
?? la concentration en coagulants de sulfate d'ammonium, chlorure ferrique à 25 mg / l et plus;
?? la teneur en huile dans les eaux usées du premier système après nettoyage de 20 à 25 mg / l, le second système de 20 à 40 mg / l, respectivement, la teneur en impuretés mécaniques ?? 15 ± 20 et 25 ± 40 mg / l;
?? efficacité de nettoyage des impuretés mécaniques 80 ?? 95%.

La consommation d'électricité est de 0,47 kWh par 1 m 3 d'eaux usées [6].

Selon [23], la flottation sous pression est utilisée pour nettoyer les pétroliers des produits pétroliers, des substances en suspension, du chrome, des sulfures, des graisses et des agents de surface des tanneries. Selon [6], l'utilisation de la flottation sous pression pour la purification des eaux usées provenant de tensioactifs est prometteuse (fractionnement de la mousse).

Installations de flottation sous pression connues, conçues pour des performances de 5 à 2000 m 3 / h. En règle générale, le temps de séjour de l'eau dans le réservoir sous pression est de 1 à 2 minutes. Le volume d'air aspiré est compris entre 1,5 et 5% du volume de la suspension ou de l'émulsion divisée (en fonction de la concentration et des propriétés des impuretés).

S'il est nécessaire d'effectuer simultanément le processus de flottation et l'oxydation de la pollution, il est nécessaire de saturer l'eau avec de l'air enrichi en oxygène ou en ozone. Afin d'éliminer le processus d'oxydation à la place de l'air, des gaz inertes doivent être introduits dans la flottation.

Le processus de saturation en liquide avec le gaz dans le réservoir sous pression ou le système de tuyauterie de l'unité de flottation se déroule dans le temps et, à t →, la concentration du gaz dissous atteint la valeur d'équilibre x * déterminée par la loi de Henry. Pendant le temps réel t du séjour du liquide dans le système de pression de l'installation, la concentration du gaz dissous devient

où est KT ?? vitesse de dissolution constante à la température T.

La concentration d'équilibre de l'air dans l'eau, conformément à la loi de Henry [16, 25],

où p ?? pression lorsque dissous; mT ?? coefficient d'équilibre de phase qui, en fonction de la température, a les valeurs suivantes: