בעיית הטיפול בשפכים רלוונטית כבר עשורים רבים. הקושי טמון בהתיישנותם של שיטות וציוד, כמו גם בהופעת כימיקלים חדשים בכימיקלים ביתיים ובייצור, המחייבים גישות חדשות לחלוטין לפינוי שלהם מהשפכים. אחת השיטות האוניברסאליות לטיפול בשפכים היא ציפה. בהתאם למאפייני המזהם, הוא דורש רק החלפת ריאגנטים ותיקון תנאי התהליך.
טיפול בשפכים
שיטה זו שימשה בהצלחה לטיפול בשפכים המכילים סיבים, מוצרי שמן, שמנים ושומנים, וחומרים אחרים שאינם מסיסים במים בצורה גרועה. מי שפכים מועברים תחילה לתרחיף ואמולסיה באמצעות חומרים מיוחדים.
תהליך הציפה מסתמך על יכולתן של בועות גז להיצמד לחלקיקים, ועוזר להן לצוף אל פני הנוזל.
עקרונות כלליים של השיטה
פעולת ההנפה הפשוטה ביותר היא ההתקשרותחלקיקים בלתי מסיסים (לדוגמה, מינרל, שמן או כל אחר) לבועות אוויר. הצלחת הטיהור תלויה בקצב יצירת הקשר בין החלקיק לבועות, בחוזק הקשר הזה ובמשך קיומו של קומפלקס זה. אשר, בתורו, נקבע על ידי אופי החלקיקים, הנטייה להרטבה במים ותכונות האינטראקציה שלהם עם ריאגנטים. לפיכך, הנפקה היא תהליך שתלוי בגורמים רבים.
פעולה יסודית יכולה להתבצע באמצעות אחד מהמנגנונים הבאים:
- בועות נוצרות מיד בחלקיקים מרחפים;
- חלקיקי מתלים מתחברים לבועת גז כשהם מתנגשים בה;
- נוצרת בועה קטנה על פני החלקיק, שמתחברת עם אחר בעת התנגשות ומגדילה את נפחה.
הקומפלקס, שנוצר במהלך תהליך הציפה, בתווך כמעט בלתי תנועה יכול לצוף רק בתנאי שכוח ההרמה של בועת הגז גדול ממשקל החלקיק. זה יוביל להיווצרות שכבת קצף על פני המים המטופלים.
בנוסף, שטחי הפנים של בועות וחלקיקים בנקודת המגע חייבים להיות ביחס מסוים. כוחות ההדבקה גדלים ביחס לגודל החלקיקים בריבוע, שכן היקף החיבור שלהם מוגבל על ידי גודל הפנים הגדולים ביותר שלהם. וכוח ההפרדה תלוי ישירות במסה של החלקיק המזהם (כלומר מימדיו הליניאריים בקובייה). לפיכך, כאשר מגיעים לגודל חלקיק מסוים, כוחות הניתוק עולים על כוחות ההידבקות. אז בשבילטיפול מוצלח בשפכים על ידי הנפה חשוב לא רק לאופי הקשר של התרחיף עם בועות, אלא גם לגודלן.
דרכים להרוות מים עם בועות
ישנן טכניקות רבות המבטיחות הופעת בועות גז בשפכים. השיטות העיקריות בשימוש בהנפקה הן:
- שיטת דחיסה (או לחץ) המבוססת על הגברת מסיסות האוויר במים עם עלייה בלחץ.
- שיטה מכנית המבוססת על ערבוב אינטנסיבי של נוזל עם אוויר.
- העברת שפכים דרך חומרים נקבוביים הגורמים לפיזורם.
- שיטה חשמלית המבוססת על אלקטרוליזה של מים, מלווה בהופעת בועות גז.
- תהליך כימי הגורם להיווצרות בועות במהלך תגובות כימיות של ריאגנטים מסוימים עם רכיבי שפכים.
- שיטת ואקום המאופיינת בהפחתת לחץ.
הנפקת לחץ
זה היעיל ביותר למיצוי של תרחיפים עדינים וקולואידליים בריכוז נמוך. מים מטוהרים רוויים באוויר בלחץ של עד 7 MPa בכור מיוחד - רוויון. לאחר שחרור המים ממנו, הלחץ יורד בחדות לנורמלי (אטמוספרי), מה שמעורר תהליך אינטנסיבי של בועות אוויר.
כדי להגביר משמעותית את יעילות הטיפול במים, ציפה משולבת עם קרישה וציפוי. שתי הגישות הללולתרום להגדלת גודלם של חלקיקים לא מומסים. חומרי קרישה הם גם תרכובות אנאורגניות, בדרך כלל מלחים של ברזל ברזל או אלומיניום, וגם כמה חומרים אורגניים. פלקולנטים הם פולימרים מיוחדים שהמולקולות שלהם בתווך מימי יוצרות רשת טעונה המסוגלת למשוך חלקיקים מזהמים, מה שמוביל להופעת אגרגטים פלקולנטים.
התקנות ודיאגרמות זרימה
מתקנים המבצעים הנפת לחץ יכולים להיות ממוקמים לא רק בתוך הבית, אלא גם מחוצה להם. אז, הראשונים מתאימים לנפחים קטנים, אם צריכת המים היא לא יותר מ-20 m3/h, בעוד שלאחרונים יש קיבולת הרבה יותר גדולה. מיקום משולב של מבנים מסודר לעתים קרובות, כאשר עצמים גדולים, למשל, רוויה ותא ציפה, נמצאים בחוץ, והמשאבות נמצאות בתוך הבית.
במקרה של התקנות בתנאים של ירידה אפשרית בטמפרטורת האוויר לערכים שליליים, יש צורך לספק מערכת חימום קצף. מפעל ציפה דחיסה קלאסי מורכב מהציוד הבא:
- משאבה לאספקת נוזלים.
- מדחס לאספקת אוויר (או כל גז) למערכת הטיפול במים.
- Saturator (שמו השני הוא מיכל לחץ), שבו האוויר מומס בשפכים.
- תאי ציפה, אם התהליך מספק את השלב של התגבשות של חלקיקים מרחפים.
- מכשיר ריאגנט, כולל התקנים למינון וערבוב ריאגנטים עם הנוזל לטיהור.
- מערכת בקרת תהליך הניקוי.
תוכניות טכנולוגיות הכוללות טיפול בשפכים באמצעות הנפת לחץ יכולות להיות:
- דו-זרם, כאשר כל נפח הנוזל המיועד לטהר עובר דרך הרוויה.
- מחזור, כאשר רק 20 - 50% מהנוזל המובהק עובר דרך הרוויה.
- זרימה ישירה חלקית, כאשר כ-30 -70% מהמים הגולמיים נכנסים לרוויה, והשאר מוזנים ישירות לתא הציפה.
בבחירה באחת מהסכמות הללו, נלקחות בחשבון התכונות הפיזיקליות והכימיות של השפכים המטופלים, הדרישות למידת הטיפול, תנאים מקומיים ואינדיקטורים כלכליים.
אלקטרופלוטציה
שיטה זו החלה להיות בשימוש במחצית השנייה של המאה ה-20. אז נמצא שגזי אלקטרוליזה יעילים הרבה יותר מגזים או אוויר אינרטי בהגברת עוצמת הציפה. זה מאפשר לבודד מוצרי שמן בלתי מסיסים במים, שמני סיכה, תרכובות מסיסות גרועות של מתכות כבדות ולא ברזליות, היוצרות תחליבים יציבים בשפכים. אבל בנוסף לגזי האלקטרוליזה, הסרת חלק מהזיהומים מושפעת משדה חשמלי שנוצר באופן מלאכותי שבו חלקיקים טעונים נעים לעבר אלקטרודות בעלות מטען הפוך.
חסרונות משמעותיים של ציפה חשמלית הם פרודוקטיביות נמוכה, עלות גבוהה של אלקטרודות, בלאי וזיהום וסכנת פיצוץ.
שיטת פירוק קצף
זה מסתכם בספיחה של חומרים מומסים פעילי שטח (חומרי שטח) על בועות גז העולות דרך התמיסה. במקרה זה, נוצר קצף באופן אינטנסיבי, מועשר בחומר הנספג.
תחום יישום חשוב לסוג זה של ציפה הוא טיהור מים מחומרי ניקוי המשמשים במכבסות. הוא מתאים גם להפרדת בוצה פעילה מטיפול ביוכימי.
רוטב עפרות
תהליך הציפה משמש בהצלחה בעיבוד ראשוני של כל מיני עפרות, מה שמאפשר להפריד שבר יקר בעל תכולה גבוהה של מתכת או תרכובותיה. הוא מבוסס על הבדלים בתכונות פני השטח של המינרלים המופרדים.
הנפקת עפרות היא תהליך תלת-שלבי:
- פאזה מוצקה היא מינרל כתוש;
- השלב הנוזלי הוא עיסת;
- שלב הגז נוצר על ידי בועות אוויר העוברות דרך העיסה.
ציפה יכולה להיות מוקצפת, סרטנית או שמנונית, בהתאם לצורת המוצר שנוצר על פני הפאזה הנוזלית.
