PL211742B1

PL211742B1 - Sposób prowadzenia flotacji

Info

Publication number: PL211742B1
Application number: PL380549A
Authority: PL
Inventors: Sławomir Żak; Lech Zabłocki
Original assignee: Projprzem Eko Społka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością
Priority date: 2006-09-04
Filing date: 2006-09-04
Publication date: 2012-06-29
Also published as: PL380549A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób prowadzenia flotacji dla potrzeb oczyszczania ścieków z zanieczyszczeń , takich jak: zawiesiny mineralne, organiczne lub mineralno-organiczne, koloidy, wytrącane związki metali, emulsje tłuszczowe lub olejowe oraz biologicznych - bakterii, zarodników grzybów, pierwotniaków oraz glonów za pomocą flotacji.

Z literatury znana jest technika flotacji ciś nieniowej prowadzona z zastosowaniem obję toś ci saturacyjnych, w których pod ciśnieniem rozpuszcza się powietrze w wodzie lub podczyszczonych ściekach, a następnie miesza się oczyszczany ściek z saturowanymi i kieruje taką mieszaninę do objętości rozprężania w wyniku, czego następuje wyniesienie zanieczyszczeń na powierzchnię lustra ścieków pod wpływem mikropęcherzyków gazu powstających z rozprężania rozpuszczonego powietrza. Zastosowanie tej techniki prowadzi do wytworzenia gazu nośnego o rozmiarach 30-100 μm (H. Rϋffer i K.H. Rosenwinkel: Oczyszczanie ścieków przemysłowych, Oficyna Wydawnicza Projprzem-EKO, Bydgoszcz 1998; A.M. Anielak: Chemiczne i fizykochemiczne oczyszczanie ścieków, Wydawnictwo PWN, Warszawa 2000; B. Bartkiewicz: Oczyszczanie ścieków przemysłowych, Wydawnictwo PWN, Warszawa 2002; J. Rubio, M.L. Souza i R.W. Smith: Overview of flotation as a wastewater treatment technique. Minerale Eng., 2002, 15, 139-155).

Z opisu polskiego zgłoszenia patentowego P 376762 p.n Sposób prowadzenia flotacji z 25.08.2005 roku znany jest sposób oczyszczania ścieków za pomocą flotacji jednocześnie powietrzem zdyspergowanym i rozpuszczonym wprowadzanym do ścieków pod ciśnieniem 0-5 atm przez specjalnie skonstruowane membrany różniące się rozmiarami średnic wewnętrznych od zewnętrznych. Wtłaczane powietrze pod ciśnieniem od wewnętrznej strony membrany o większych średnicach jest sprężane w kanalikach membrany i wyprowadzane do ścieku o dużym rozdrobnieniu w rozmiarach 5-150 μm, co wywołuje zjawisko unoszenia zanieczyszczeń na poziom lustra ścieków, skąd są usuwane mechanicznie.

Z literatury technicznej znane są sposoby prowadzenia flotacji zdyspergowanymi gazami - za pomocą urządzeń z mechaniczną dyspersją gazu zewnętrznie wprowadzanego, w których rozdrobnienie strumienia gazu na drobne pęcherzyki o rozmiarach 700-1500 μ^ι prowadzone jest z wykorzystaniem dysz, wirników oraz dyfuzorów. Wytworzony w ten sposób gaz nośny wynosi zanieczyszczenia na poziom lustra ścieków skąd usuwane są z układu (H. Rϋffer i K.H. Rosenwinkel: Oczyszczanie ścieków przemysłowych, Oficyna Wydawnicza Projprzem-EKO, Bydgoszcz 1998; G.F. Benett: The removal of oil from wastewater by air flotation: A reviev. CRC Crit. Rev. Environ. Control., 1988, 18, 189-253; Y.Y. Zheng i CC. Zhao: A study of kinetics on induced-air flotation for oil-water separation. Sep. Sci. Technol., 1993, 28, 1233-1240). Szczególnym rozwinięciem tej techniki jest flotacja odrzutowa Jamesoma polegająca na gwałtownym, mechanicznym mieszaniu faz ciekłej i gazowej skutkiem czego jest powstanie bardzo dużej ilości drobnych pęcherzyków gazu o rozmiarach w granicach 100-600 μm unoszących zanieczyszczenia (G.J. Jamesom i E.V. Manlaping: Application of Jamesom flotation cell, w G.E. Agar, B.J. Huls i D.B. Hyma (Eds.) Column'91, 2, 675-687; J. Rubio, M.L. Souza i R.W. Smith: Overview of flotation as a wastewater treatment technique. Minerale Eng., 2002, 15, 139-155). Innym rozwiązaniem technicznym jest flotacja dyszowa, która polega na wprowadzaniu powietrza do flotowanych ścieków za pomocą specjalnie skonstruowanych dysz, które powodują wytworzenie pęcherzyków gazu nośnego o rozmiarach 400-800 μm (G.F. Benett: The removal of oil from wastewater by air flotation: A reviev. CRC Crit. Rev. Environ. Control., 1988, 18, 189-253; J. Rubio, M.L. Souza i R.W. Smith: Overview of flotation as a wastewater treatment technique. Minerale Eng., 2002, 15, 139-155). Również znanym z literatury rozwiązaniem technicznym jest flotacja cyklonowa, która polega na wytworzeniu zdyspergowanego gazu o rozmiarach 100-1000 μm unoszącego zanieczyszczenia do tzw. warstwy piany usuwanej z powierzchni ścieków za pomocą specjalnego układu (CE. Jordan i F.J. Susko: Rapid flotation using a modified buble-injected hydrocyclone and a shallow-deph froth separator for improved flotation kinetics. Minerale Eng., 1992, 5, 1239-1243; J. Rubio, M.L. Souza i R.W. Smith: Overview of flotation as a wastewater treatment technique, Minerale Eng., 2002, 15, 139-155).

Istota sposobu według wynalazku charakteryzuje się tym, że prowadzony jest w szeregowo połączonych kilku modułach napowietrzających składających się z trwale połączonych koncentrycznie, cylindrycznych membranowych urządzeń napowietrzających oraz przepływowych cylindrycznych komór zewnętrznych, do których wprowadzone zostają ścieki w warunkach przepływowych przy prędkościach liniowych od 0,05-0,5 m/s, a proces napowietrzania jest prowadzony w czasie ca 10-150 sekund

PL 211 742 B1 w warunkach przepływu współprą dowego lub przeciwprądowego w stosunku do przepływających ścieków, a ciśnienie podawania powietrza przez porowatą membranę napowietrzania o większych wewnętrznych (Φ«) i mniejszych zewnętrznych średnicach (φ_ζ) kanalików transportujących nie może przekraczać 506625,0 Pa.

Zaletą według sposobu jest możliwość prowadzenia za pomocą jednej operacji dwóch rodzajów nasycania ścieków powietrzem przez rozpuszczenie i zdyspergowanie, przez co eliminuje się komory saturacyjne oraz urządzenia mechaniczne dyspergujące powietrze.

Ponadto zastosowanie sposobu flotacji umożliwia zastosowania mniejszych objętości procesowych w relacji do konwencjonalnych technik flotacji ciśnieniowej.

Sposób według wynalazku ilustrują podane niżej przykłady nie ograniczając ich stosowania:

P r z y k ł a d I.

Surowe ścieki technologiczne z produkcji masła o następujących parametrach: odczyn pH = 5,8-6,4; zawiesiny ogółem - 430,4-1306,8 mg/l; chemiczne zapotrzebowanie na tlen (ChZT) - 2090,1-4889,3 mgO2/l; pięciodobowe biochemiczne zapotrzebowanie na tlen (BZT5) - 1002,2-2406,8 mgO2/l i ekstrakt eterowy (zawartość tłuszczów) - 408,9-1403,8 mg/l, poddane zostają flokulacji flokulantem Praestol 859 BC w ilości 40-60 mg/l, a następnie wprowadzone zostają na szeregowo połączone trzy moduły napowietrzające składające się z trwale połączonych koncentrycznie, cylindrycznych membranowych urządzeń napowietrzających oraz przepływowych cylindrycznych komór zewnętrznych, do których wprowadzane są ścieki w warunkach przepływowych przy prędkościach liniowych 0,1 m/s, a proces napowietrzania prowadzony jest w czasie 50-60 sekund w warunkach przepływu współprądowego, przy ciśnieniu podawania powietrza przez porowatą membranę napowietrzania na pierwszy moduł 151987,5 Pa, na drugi - 253312,5 Pa oraz trzeci -354637,5 Pa i tak napowietrzone ścieki kierowane są do komory rozprężnej, z której usunięte zostają mechanicznie zanieczyszczenia w postaci flotatu. Sposób według przykładu umożliwia uzyskane następujących redukcji wielkości wskaźnikowych:

zawiesiny ogółem - powyżej 95%, ekstrakt eterowy (zawartość tłuszczów) - powyżej 95%, chemiczne zapotrzebowanie na tlen - powyżej 70% oraz biochemiczne zapotrzebowanie na tlen - powyżej 70%.

P r z y k ł a d II.

Surowe ścieki technologiczne z produkcji maślanki o przykładowych parametrach: odczyn pH = 7,9-9,4; zawiesiny ogółem - 209,5-890,9 mg/l; chemiczne zapotrzebowanie na tlen (ChZT) - 1307,6-3002,9 mgO2/l; pięciodobowe biochemiczne zapotrzebowanie na tlen (BZT5) - 804,5-1755,6 mgO2/l i ekstrakt eterowy (zawartość tłuszczów) - 89,8-174,0 mg/l, poddany został koagulacji mlekiem wapiennym w ilości przeliczonej na CaO 1,0 kgCaO/m³ ścieków surowych oraz flokulacji flokulantem Praestol 859 BC w ilości 30-40 g/m³, które wprowadzone zostały na szeregowo połączone trzy moduły napowietrzające składające się z trwale połączonych koncentrycznie, cylindrycznych membranowych urządzeń napowietrzających oraz przepływowych cylindrycznych komór zewnętrznych, do których wprowadzane zostały ścieki w warunkach przepływowych przy prędkościach liniowych 0,2 m/s, a proces napowietrzania prowadzony został w czasie 25 sekund w warunkach przepływu przeciwprądowego, przy ciśnieniu podawania powietrza przez porowatą membranę napowietrzania na pierwszy moduł 202650,0 Pa, na drugi - 303975,0 Pa oraz trzeci -303975,0 Pa i tak napowietrzone ścieki kierowane są do komory rozprężnej, z której usunięte zostały mechanicznie zanieczyszczenia w postaci flotatu. Po flotacji korygowany został odczyn kwasem siarkowym w ilości zapewniającej na wylocie pH = 7,5-8,5.

Sposób według przykładu umożliwia uzyskanie następujących redukcji wielkości wskaźnikowych:

zawiesiny ogółem - powyżej 98%, ekstrakt eterowy (zawartość tłuszczów) - powyżej 98%, chemiczne zapotrzebowanie na tlen - powyżej 75% oraz biochemiczne zapotrzebowanie na tlen - powyżej 75%.

P r z y k ł a d III.

Surowe ścieki technologiczne z produkcji tłuszczów zwierzęcych (z wytopu smalcu) o parametrach: odczyn pH = 6,0-6,3; zawiesiny ogółem - 3422,1-5208,7 mg/l; chemiczne zapotrzebowanie na tlen (ChZT) - 36770,0-64550,0 mgO2/l; pięciodobowe biochemiczne zapotrzebowanie na tlen (ChZT) - 14902,2-38022,2 mgO2/l i ekstrakt eterowy (zawartość tłuszczów) - 11066,5-32106,7 mg/l, poddane zostały koagulacji za pomocą kwasu ortofosforowego w ilości zapewniającej uzyskanie odczynu pH = 4,0, a następnie mlekiem wapiennym w ilości umożliwiającej uzyskanie odczynu na poziomie pH = 9,0-10,0 i poddano flokulacji flokulantem Praestol 859 BC w ilości 85-140 g/m³ ścieków

PL 211 742 B1 surowych, a następnie wprowadzone zostały na pięć szeregowo połączonych modułów napowietrzających składające się z trwale połączonych koncentrycznie, cylindrycznych membranowych urządzeń napowietrzających oraz przepływowych cylindrycznych komór zewnętrznych, do których wprowadzane zostały ścieki w warunkach przepływowych przy prędkościach liniowych 0,3 m/s, a proces napowietrzania prowadzono w czasie 240 sekund w warunkach przepływu przeciwprądowego, przy ciśnieniu podawania powietrza przez porowatą membranę napowietrzania na pierwszy moduł 303975,0 Pa, na drugi - 303975,0 Pa, trzeci -303975,0 Pa, czwarty - 253312,5 Pa oraz piąty 202650,0 Pa i tak napowietrzone ścieki kierowano do komory rozprężnej, z której usuwano mechanicznie zanieczyszczenia w postaci flotatu.

zawiesiny ogółem - powyżej 98%, ekstrakt eterowy (zawartość tłuszczów) - powyżej 95%, chemiczne zapotrzebowanie na tlen - powyżej 75% oraz biochemiczne zapotrzebowanie na tlen - powyżej 70%.

Claims

Sposób prowadzenia flotacji dla potrzeb oczyszczania ścieków z zawartych w nich zanieczyszczeń, polegający na zastosowaniu flotacji gazami zdyspergowanymi zewnętrznie wprowadzanymi lub flotacji wspomaganej saturacją ciśnieniową lub flotacji za pomocą membranowych urządzeń o zróżnicowanych średnicach wewnętrznych (Φ>„) i zewnętrznych kanalików (Φ_ζ) zachowujących warunek Φ_Λ./Φ_ζ > 1,1, znamienny tym, że prowadzony jest w szeregowo połączonych kilku modułach napowietrzających składających się z trwale połączonych koncentrycznie, cylindrycznych membranowych urządzeń napowietrzających oraz przepływowych cylindrycznych komór zewnętrznych, do których wprowadzone zostają ścieki w warunkach przepływowych przy prędkościach liniowych od 0,05-0,5 m/s, a proces napowietrzania jest prowadzony w czasie ca 10-150 sekund w warunkach przepływu współprądowego lub przeciwprądowego w stosunku do przepływających ścieków, a ciśnienie podawania powietrza przez porowatą membranę napowietrzania o większych wewnętrznych (Φ_μ) i mniejszych zewnętrznych średnicach (Φ^ kanalików transportujących nie może przekraczać 506625,0 Pa.