DE2542167C3

DE2542167C3 - Process for the flotation of particles dispersed and / or emulsified in polluted water

Info

Publication number: DE2542167C3
Application number: DE2542167A
Authority: DE
Inventors: Rezso Dipl.-Ing. Dr. Csikos; Gyoergy Dipl.-Chem. Hupka; Attila Dipl.-Ing. Kovacs; Zoltan Dipl.-Ing. Dr. Budapest Nagy; Jeno Dipl.- Ing. Rauschenberger
Original assignee: Magyar Asvanyolaj es Foldgaz Kiserleti Intezet
Current assignee: Magyar Asvanyolaj es Foldgaz Kiserleti Intezet
Priority date: 1974-12-21
Filing date: 1975-09-22
Publication date: 1980-04-24
Also published as: JPS5178558A; FR2294754A1; SE7510513L; HU169886B; SE420910B; DE2542167A1; GB1506918A; FR2294754B1; CS199614B2; AT346254B; NL7512505A; PL100134B1; ATA941075A; DE2542167B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Flotation von in verunreinigtem Wasser dispergierten und/oder emulgierten Teilchen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a method for the flotation of water that is dispersed and / or in contaminated water emulsified particles according to the preamble of claim 1.

Als Flotation »ird die Trennung von Feststoffgemengen auf mechanischem Wege aufevund der verschiedenen Benetzbarkeit ihrer Bestandteile bezeichnet Die Benetzbarkeit der Bestandteile hä-~gt von den Eigenschaften der Oberfläche ab und kann durch Zusetzen bestimmter Chemikalien verändert werden.The separation of solid mixtures is called flotation mechanically on and the various The wettability of their constituents is called The wettability of the constituents depends on their properties the surface and can be changed by adding certain chemicals.

Rotationsverfahren beruhen im Prinzip darauf, daß einer wäßrigen Suspension eines Gemenges feine Gasblasen zugeführt werden. Hydrophobe Partikel heften sich an die Gasblasen und steigen mit ihnen an die Oberfläche der Trübe auf, wo sie mit dem Schaum als Konzentrat abgestrichen werden können. Hydrophile Teilchen dagegen, die von einem fest adsorbierten Wasserfilm umgeben sind, verbleiben in der Trübe.Rotation processes are based in principle on the fact that an aqueous suspension of a mixture is fine Gas bubbles are supplied. Hydrophobic particles attach to the gas bubbles and rise with them the surface of the slurry, where it can be wiped off with the foam as a concentrate. Hydrophilic On the other hand, particles that are surrounded by a firmly adsorbed film of water remain in the turbidity.

Bei einem bekannten Flotationsverfahren (vgl. DE-OS 23 22 792) wird das verunreinigte Wasser mittels einer Anzahl von luftansaugenden Injektordüsen in die Trübe vom Boden des Trübenbehälters her eingepreßt. Um über die Injektordüsen eine ausreichende Menge von Luft ansaugen zu können, ist es notwendig, das verunreinigte Wasser mit relativ hohem Druck durch die Düsen in die Trübe einzuspritzen. Dadurch wird in der Trübe eine relativ hohe Turbulenz erzeugt, die dazu führt, daß sich bereits an den hydrophoben Partikeln haftende Luftbläschen wieder ablösen, wodurch der Wirkungsgrad einer nach diesem Verfahren arbeitenden Anlage verringert wird. Zur Erzielung des notwendigen Einspritzdruckes ist es darüber hinaus notwendig, leistungsstarke Pumpen einzusetzen.In a known flotation process (see. DE-OS 23 22 792) the contaminated water is means a number of air-sucking injector nozzles are pressed into the sludge from the bottom of the sludge container. In order to be able to suck in a sufficient amount of air via the injector nozzles, it is necessary that To inject contaminated water with relatively high pressure through the nozzles into the sludge. This will make the the turbidity generates a relatively high level of turbulence, which leads to the fact that it is already attached to the hydrophobic particles detach adherent air bubbles again, whereby the efficiency of a working according to this method Plant is reduced. In order to achieve the necessary injection pressure, it is more than that necessary to use powerful pumps.

Bei einer änderen bekannten Verfahrensweise (vgl. Chemie Ing. Techn. 44. Jahrgang 1972 Nr. 5, Seiten 346 bis 347) wird in einen in mehrere Kammern unterteilten Trübenbehälter durch ein System von Einzelbohrungen im Boden des Behälters Luft in Form von einer Vielzahl von Blasen etwa gleichen Durchmessers in die Trübe eingeleitet. Eine derartige Verfahrensweise hat zwar den Vorteil, daß die für eine wirkungsvolle Flotation schädliche starke Turbulenz in der Trübe vermieden wird. Jedoch ist für die Behandlung von 1 m³ In another known procedure (see Chemistry Ing. Techn. 44th year 1972 No. 5, pages 346 to 347) is in a subdivided into several chambers pulp container through a system of individual bores in the bottom of the container air in the form of a large number of Bubbles of approximately the same diameter introduced into the pulp. Such a procedure has the advantage that the strong turbulence in the pulp, which is detrimental to effective flotation, is avoided. However, for the treatment of 1 m ³

verunreinigtem Wasser eine Menge von ca. 200 Nm³ Luft notwendig. Darüber hinaus ist es erforderlich, die Trübe durch die einzelnen Kammern zu fördern, was im Falle der bekannten Verfahrensweise ebenfalls mit Luft bewerkstelligt wird, die hierfür in einer Größenordnung von 5 bis 10 m³ pro Stunde zusätzlich zur Verfügung gestellt werden muß. Eine derartige Verfahrensweise erfordert daher einen relativ hohen Pumpen- bzw. Gebläseaufwand.Contaminated water requires an amount of approx. 200 Nm ^{3 of} air. In addition, it is necessary to convey the sludge through the individual chambers, which in the case of the known procedure is also accomplished with air, which for this purpose must also be made available ^{in an order of magnitude of 5 to 10 m 3 per hour.} Such a procedure therefore requires a relatively high pump or fan outlay.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß mit möglichst geringem technischen Aufwand und vergleichsweise niedrigerem Luftbedarf eine wirkungsvolle Rotation von verunreinigtem Wasser durchgeführt werden kann.The aim of the present invention is to provide a method of the type described in the preamble of claim 1 to develop in such a way that with the least possible technical effort and comparatively lower Air needs an effective rotation of contaminated Water can be carried.

Dieses Ziel wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Verfahrensschritte erreichtThis goal is achieved by the method steps characterized in claim 1

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist erstmalig ein Rotationsverfahren geschaffen, dessen Luftbedarf um den Faktor 50 geringer ist, als der Luftbedarf bekannter Verfahren. Darüber hinaus ist zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahrensweise im Vergleich zu bekannten Verfahren ein erheblich geringerer mechanischer und maschineller Aufwand notwendig. Auch ist der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Verfahrens sehr hoch, da ein und dasselbe Teilchen innerhalb der Steigrohre häufiger mit Luftblasen in Kontakt kommt, als im Falle eines freien Aufstieges. Darüber hinaus kann aufgrund der Förderwirkung der in den Steigrohren aufsteigenden Luftblasen auf die Anordnung von mechanischen Rührern oder dergleichen Einrichtungen zum Umwälzen der Trübe verzichtet werden.By means of the measures according to the invention, a rotation process is created for the first time, the air requirement of which 50 times less than the air requirement of known processes. It is also used to carry out the procedure according to the invention in comparison to known processes a considerable less mechanical and mechanical effort required. Also the efficiency of the invention Process very high, since one and the same particle within the riser pipes is more likely to have air bubbles comes into contact than in the case of a free ascent. In addition, due to the promotional effect of the air bubbles rising in the risers on the arrangement of mechanical stirrers or the same devices for circulating the sludge are dispensed with.

Vorzugsr/eise beträgt die zur Flotation verwendete spezifische Gasmenge in bezug auf 1 m³ des behandelten Wassers 1 bis 3 Nm³.The specific amount of gas used for flotation is preferably 1 to 3 Nm ³ ^{with respect to 1 m 3 of} the treated water.

Appropriately, as additives for Improving the flotation of iron oat-r aluminum salts

bzw. verschiedene Polyelektrolyte jeweils in einer deror different polyelectrolytes each in one of the

■to Qualität des zu dotierenden Wassers entsprechenden■ corresponding to the quality of the water to be doped

Amount added

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren in Gegenüberstellung mit einer bekannten Verfahrensweise unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.In the following, the method according to the invention is compared with a known method described in more detail with reference to the drawings.

F i g. 1 zeigt schematisch das Schaltbild einer Anlage zur Durchführung sines bekannten Flotationsverfahrens, undF i g. 1 shows schematically the circuit diagram of a plant for carrying out its known flotation process, and

F i g. 2 zeigt schematisch den Verfahrensablauf zur Rotation in der erfindungsgemäßen Weise.F i g. 2 shows schematically the process sequence for rotation in the manner according to the invention.

Wie aus F i g. 1 hervorgeht, wird die zu notierende Menge V von verunreinigtem Wasser in einen Tank 1 geleitet und Chemikalien und Zusatzstoffe a zugemischt. In der Tankreihe 2 wird dann unter langsamem Rühren ein flockiger Niederschlag erzeugt Aus der Tankreihe 2 wird dann das verunreinigte Wasser in die Flotiereinrichtung 3 weitergeleitetAs shown in FIG. 1, the amount V of contaminated water to be noted is fed into a tank 1 and chemicals and additives a are added . A flocculent precipitate is then generated in row 2 of tanks with slow stirring

30 bis 40% des aus der Flotiereinrichtung 3 abfließenden gereinigten Wassers werden über eine Leitung einer Pumpe 4 zugeführt, die dieses Wasser in einen Tank 7 fördert, in dem das Wasser bei einem Oberdruck von 3 bis 4 atü mit Luft gesättigt wird. Die zur Sättigung benötigte Luft liefert ein Kompressor 5 zu einem Gas-Flüssigkeits-Rührer 6. Der Druck des mit Luft gesättigten Wassers wird mittels eines Ventilsystemes 8 auf den in der Flotiereinrichtung 3 herrschenden Druck reduziert und die freigesetzten Gasblasen werden gemeinsam mit dem aus der Tankreihe 230 to 40% of the purified water flowing out of the flotation device 3 is via a Line fed to a pump 4, which promotes this water in a tank 7, in which the water at a Upper pressure of 3 to 4 atmospheres is saturated with air. The air required for saturation is supplied by a compressor 5 a gas-liquid stirrer 6. The pressure of the water saturated with air is adjusted by means of a valve system 8 reduced to the pressure prevailing in the flotation device 3 and the released gas bubbles are used together with the tank row 2

kommenden, einen flockigen Niederschlag aufweisenden Wasser vermischt Aufgrund der Einwirkung der Gasblasen schwimmen die Flocken zur Oberfläche der Flüssigkeit in der Flotiereinrichtung 3 auf, von der der Schaum dann in geeigneter Weise entfernt wird.coming, a flocculent precipitate having mixed due to the action of the Gas bubbles float the flakes to the surface of the liquid in the flotation device 3, from which the Foam is then appropriately removed.

Bei dieser bekannten Verfahrensweise werden durch die Ventileinrichlüng 8 sehr kleine Gasblasen erzeugt, die sich günstig auf die Flotation auswirken. Bei größeren Flotationseinrichtungen bereitet jedoch die gleichmäßige Verteilung der Gasblasen in dem zu ι ο florierenden Wasser Schwierigkeiten, da sich in besonders ungünstigen Falten die Blasen vereinigen und dann wirkungslos werden. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Verfahrensweise ist der Umstand, daß die Flockung und die Rotation in voneinander abgetrennten Einrichtungen durchgeführt wird. Hierdurch wird die Wirksamkeit der Flotation reduziert, da die Flocken in den zwischen der Tankreihe 2 und der Flotationseinrichtung 3 angeordneten Leitungen und Pumpen wieder zerstört werden. Darüber hinaus wird das zu fintierende Wasser der rezirkulierten Wassermenge proportional verdünnt, wodurch gleichfalls der Wirkungsgrad der Flotation herabgesetzt wird.In this known procedure, very small gas bubbles are generated by the valve device 8, which have a beneficial effect on flotation. For larger flotation facilities, however, the Even distribution of the gas bubbles in the water to ι ο flourishing difficulties, since in Particularly unfavorable folds the bubbles combine and then become ineffective. Another disadvantage of this known procedure is the fact that the flocculation and the rotation are separated from each other Facilities is carried out. This reduces the effectiveness of the flotation, as the flakes in the lines and pumps arranged between the row of tanks 2 and the flotation device 3 be destroyed. In addition, that will be finted Water diluted proportionally to the amount of recirculated water, which also increases the efficiency of the Flotation is reduced.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren (F i g. 2) wird das verunreinigte Wasser V zusammen mit den Zusätzen a direkt in die Flotiereinrichtung 3' eingeleitet In der Flotiereinrichtung 3' sind vertikale Steigrohre angeordnet, die voll in das zu notierende Wasser eingetaucht sind und 20 bis 40% des Gesamtvolumens der Flotiereinrichtung einnehmen. Die zur Flotation benötigte Luftmenge wird über ein einfaches Gebläse 5' von unten her in die vertikalen Steigrohre über mit Bohrungen versehene Geräte eingeleitet Die eingeleitete Luftmenge beträgt in bezug auf 1 m³ zu behandelndes Wasser nicht mehr als 4 Nm³, vorzugsweise 1 bis 3Nm³.In the method according to the invention (FIG. 2), the contaminated water V is introduced directly into the flotation device 3 'together with the additives a Occupy 40% of the total volume of the floatation facility. The amount of air required for flotation is introduced into the vertical riser pipes from below via a simple blower 5 'via devices provided with bores.The amount of air introduced is no more than 4 Nm ³ , preferably 1 to ³ ^{Nm 3, in relation to 1 m 3 of water to be treated} .

Da die in den vertikalen Steigrohren aufsteigenden Luftblasen eis innerhalb der Steigrohre befindliche verunreinigte Wasser mitreißen, wird in den Steigrohren eine nach oben gerichtete und zwischen den Steigrohren eine nach unten gerichtete Strömung erzeugt so daß sich die Anordnung von mechanischen Rührern oder dergleichen in der Flotiereinrichtung 3' erübrigt Auch kann gegenüber der in F i g. 1 beschriebenen bekannten Verfahrensweise auf dit Anordnung von Überdruckbehältern, Luftkompressoren und Pumpen höherer Leistung verzichtet werden, da das Gebläse 5' lediglich bei einem relativ niedrigen Druck arbeitet.Because the air bubbles rising in the vertical riser pipes are located inside the riser pipes Carrying away contaminated water becomes an upwardly directed in the riser pipes and between the Risers creates a downward flow so that the arrangement of mechanical There is no need for stirrers or the like in the floatation device 3 '. 1 described known procedure on the arrangement of overpressure containers, air compressors and pumps higher power can be dispensed with, since the fan 5 'only works at a relatively low pressure.

Die Steigrohre haben den Vorteil, daß neben einem intensiven Einmischen der durch die Leitung a der so Flotiereinrichtung 3' zugeführten Chemikalien und Zusätze in das verunreinigte Wasser auch eine besonders häufige Berührung der Luftblasen mit den Teilchen erfolgt und somit ein Anlagern der Luftbläschen und damit die Flotation begünstigt wird. Auf diese Weise ergibt sich bei vergleichsweise geringem Luftbedarf ein gegenüber bekannten Verfahrensweisen hoher Wirkungsgrad für die Flotation,The riser pipes have the advantage that, in addition to intensive mixing of the chemicals and additives supplied through line a of the so-called flotation device 3 'into the contaminated water, the air bubbles also come into particularly frequent contact with the particles and thus accumulation of the air bubbles and thus flotation is favored. In this way, with a comparatively low air requirement, there is a high degree of efficiency for the flotation compared to known procedures,

Für die Flotation bestimmter Wasserarten kann es zur Verbesserung des Wirkungsgrades zweckmäßig sein, die Steigrohre in der Richtung des durchfließenden Wassers fortschreitend in verschiedenen Verteilungen anzuordnen.For the flotation of certain types of water, it can be useful to improve the efficiency the risers progressing in the direction of the flowing water in different distributions to arrange.

Die vorteilhafte Wirkungsweise des erfindungsgernäßen Verfahrens ergibt sich auch aus den nachfolgenden Beispielen:The advantageous mode of action of the inventive The procedure also results from the following examples:

example 1

Für die Entspannungsflotation einer Menge V von 800 m³/h, mit Luft zu 50% gesättigtem Abwasser der Ölindustrie müssen 35%, d.h. 280m³/h Wasser des gereinigten Wassers rezikulieren. Der Druck muß dabei zur Sättigung des Wassers mit Luft wr-r. 1 atm auf 4 atm erhöht werden. Dazu ist — bei Vernachlässigung der akzessorischen Druckverluste — eine Energie von 40 kW erforderlich. Dabei beträgt die Menge der nach der Sättigung zu 100% des Abwassers als Blasen freigesetzten Luft nur 8 Nm'/h. Dies bedeutet daß bei einer geeigneten Verteilung höchstens diese Gasmenge zur Schaumbildung zur Verfügung steht Ein weiterer Nachteil ist daß infolge der Rezirkulation das Volumen der Flotiereinrichtung um 35% größer projektiert werden muß, weil sonst die Verweildauer abnimmt Wird das zu foltierende Abwasser nur zu 20% mit Luft gesättigt so beträgt die Menge der freigesetzten Gasblasen nur 3,7 NmVh.For the relaxation flotation of an amount V of 800 m ³ / h, waste water from the oil industry that is 50% saturated with air must recirculate 35%, ie 280 m ³ / h, of the purified water. The pressure must wr-r to saturate the water with air. 1 atm can be increased to 4 atm. For this - if the accessory pressure losses are neglected - an energy of 40 kW is required. The amount of air released as bubbles to 100% of the wastewater after saturation is only 8 Nm '/ h. This means that with a suitable distribution at most this amount of gas is available for foam formation.A further disadvantage is that due to the recirculation, the volume of the flotation device has to be projected 35% larger, because otherwise the residence time will decrease Saturated air, the amount of gas bubbles released is only 3.7 NmVh.

Example 2

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Luft — bei Anwendung eines Belüftungsraums mit der Tiefe H = 2,4 m und unter Berücksichtigung; der akzessorischen Druckverluste — bei einem Überdruck von 3000 mm Wassersäule eingeleitet werden. Wird dabr.i mit einem Wert von 40 kW als Energiebedarf gerechnet so können 3200Nm³/g Luft durch die Flotiereinrichtung geleitet werden. Es kann deshalb bei gleicher Energiemenge über eine 400 bis 900fach größere Menge von Luft als bei der Entspannungsflotation verfügt werden. Dies führt zu einer bedeutenden Einsparung an Chemikalien bzw. zu einer erheblich günstigeren Aufbereitung. Zur Flockung und Koagulation werden die im allgemeinen üblichen Eisen- und Aluminiumsalze bzw. die verschiedenen Polyelektrolyte jeweils in einer der Qualität des zu notierenden Abwassers entsprechenden Menge hinzudosiertAccording to the method according to the invention, the air - when using a ventilation space with a depth of H = 2.4 m and taking into account; the accessory pressure losses - are initiated at an overpressure of 3000 mm water column. If a value of 40 kW is calculated as the energy requirement, 3200 Nm ³ / g air can be passed through the flotation device. With the same amount of energy, an amount of air 400 to 900 times greater than with relaxation flotation can therefore be available. This leads to a significant saving in chemicals and significantly cheaper processing. For flocculation and coagulation, the generally customary iron and aluminum salts or the various polyelectrolytes are added in an amount corresponding to the quality of the wastewater to be recorded

Der Vergleich zeigt daß das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung erheblich einfacherer und betriebssicherer Einrichtungen zu einer erheblich wirksameren Aufbereitung des verunreinigten Wassers führtThe comparison shows that the method according to the invention using considerably simpler and reliable facilities for a much more effective treatment of the contaminated water leads

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. A process for the flotation of particles dispersed and / or emulsified in contaminated water in a single step, in which chemicals, additives and gas are mixed into the water with the formation of gas bubbles, after which the resulting flocculent suspended material is mixed in a known manner by means of the gas bubbles can float on the surface, characterized in that the gases required for flotation are introduced at the bottom of the vertical riser pipes immersed in the liquid in 20-40% of the volume of the fire device, the specific amount of gas used for flotation in relation to 1 m ³ des treated water is not more than 4 Nm ³

Z Process according to Claim 1, characterized in that the specific amount of gas used for flotation is 1 to 3 Nm ³ ^{in relation to 1 m 3 of the treated water}