19592 Podstawy i technologie uzdatniania wody2

114

Flotacja próżniowa

Podczas takiej flotacji woda nasycona powietrzem pod ciśnieniem atmosferycznym podlega odgazowaniu przez wytworzenie próżni w przestrzeni flotacyjnej. Powstające pęcherzyki powietrza mają średnice poniżej 0,1 mm. Wadą tej metody jest to, że ilość odgazowywanego powietrza w porównaniu z innymi metodami jest raczej niewielka.

Flotacja dekompresyjna

Do wody wtłacza się powietrze pod wysokim ciśnieniem aż do stanu nasycenia równowagowego. W wyniku spontanicznej dekompresji wody za pomocą małych dysz lub zaworów powstają drobne pęcherzyki o średnicy poniżej 0,2 mm.

Ważna w uzdatnianiu wody flotacja dekompresyjna może być dalej podzielona na 3 różniące się między sobą wersje:

•    W metodzie pełnostrumieniowej cała ilość wody surowej kierowana jest do nasycalnika (saturatora) i na koniec rozprężana. Wadą jest często występujący rozpad kłaczków.

•    W metodzie strumieni cząstkowych, część wody surowej jest napowietrzana pod ciśnieniem i po rozprężeniu mieszana z wodą surową nienapo-wietrzoną. W ten sposób zmniejsza się wadę metody pełnostrumieniowej. Metoda ta nie nadaje się do flotowania wody surowej z zawiesinami.

•    W metodzie recyrkulacyjnej część odpływającej wody, sklarowanej po flotacji jest ponownie napowietrzana pod ciśnieniem i mieszana ze strumieniem wody surowej. Metoda ta znalazła największe zastosowanie, ponieważ przy nieznacznie zwiększonych kosztach jest łagodniejsza dla kłaczków⁷.

4.2. Podstawy flotacji dekompresyjnej

Ilość wprowadzonego powietrza można obliczyć z równania Henryego-Daltona:

Ci = KH-pi    (19)

Głosi ono, że w stałej temperaturze ilość rozpuszczonego gazu jest proporcjonalna do ciśnienia parcjalnego tego gazu. Wartości teoretyczne dla powietrza, jak je przedstawiono na rysunku 28, opisują stan równowagi, który osiąga się tylko po długim czasie przebywania w nasycalniku (zbiorniku saturacyjnym). W praktyce ze względów⁷ technicznych stopień nasycenia nie przekracza 90%.

Ciśnienie nasycenia określa nie tylko ogólną ilość gazu uwolnionego w wyniku rozprężenia, lecz w znacznej mierze odpowiada też za wielkość powstających pęcherzyków. Jak wynika z rysunku 29, wielkość pęcherzyków maleje ze wzrostem ciśnienia. Przy ciśnieniach powyżej 5 barów występują już tylko nieznaczne zmiany średnic pęcherzyków.

Powstające pęcherzyki przyczepiają się do cząstek fazy stałej i kłaczków wystarczająco mocno, gdy powierzchnia ciał stałych choćby w niewielkim stopniu posiada właściwości hydrofobowe. Doświadczenie uczy, że prawie wszystkie w'ody surowe z zawiesinami odznaczają się takimi właściwościami. Zatem odpada konieczność stosowania dodatków hydrofobizujących, jak ma to miejsce w innych zastosowaniach flotacji. Nieskłaczkowanych mętów o hydrofilowej powierzchni nie można skutecznie oddzielać przez flotację. Agregaty kłaczkowo-pęcherzykowe z reguły wykazują wyraźnie większą prędkość wznoszenia w porównaniu z prędkością sedymentacji kłaczków. Pod względem wielkości kłaczków do flotacji wystarczają mniejsze średnice niż do sedymentacji, dlatego często stopień koagulacji można projektować dla wyższych dopływów⁷ energii, krótszych czasów przebywania i eksploatacji bez udziału polimerycznych flokulantów.

ciśnienie w stanie nasycenia [bar]

l’ys. 28: Nasycenie powietrzem wody w zależności od ciśnienia nasycania i temperatury (wg Henryego-Daltona)