مشكلة معالجة مياه الصرف الصحي كانت ذات صلة لعقود عديدة. تكمن الصعوبة في تقادم الأساليب والمعدات ، فضلاً عن ظهور مواد كيميائية جديدة في المواد الكيميائية المنزلية وفي الإنتاج ، مما يتطلب مناهج جديدة تمامًا لإزالة هذه المواد من مياه الصرف الصحي. يعد التعويم إحدى الطرق العالمية لمعالجة مياه الصرف الصحي. اعتمادًا على خصائص الملوث ، فإنه يتطلب فقط استبدال الكواشف وتصحيح ظروف العملية.
معالجة مياه الصرف الصحي
تم استخدام هذه الطريقة بنجاح لمعالجة مياه الصرف الصحي المحتوية على ألياف ومنتجات زيتية وزيوت ودهون ومواد أخرى ضعيفة الذوبان في الماء. يتم نقل مياه الصرف الصحي أولاً إلى معلق ومستحلب باستخدام مواد خاصة.
تعتمد عملية التعويم على قدرة فقاعات الغاز على الالتصاق بالجسيمات ، مما يساعدها على الطفو على سطح السائل.
المبادئ العامة للطريقة
أبسط فعل للطفو هو التعلقالجسيمات غير القابلة للذوبان (على سبيل المثال ، المعادن أو الزيت أو أي شيء آخر) في فقاعات الهواء. يعتمد نجاح التنقية على معدل تكوين الرابطة بين الجسيم والفقاعات ، وعلى قوة هذه الرابطة ، وعلى مدة وجود هذا المركب. والتي بدورها تحددها طبيعة الجسيمات ، والميل إلى التبول بالماء ، وخصائص تفاعلها مع الكواشف. وبالتالي ، فإن عملية التعويم هي عملية تعتمد على العديد من العوامل.
يمكن تنفيذ فعل أولي من خلال إحدى الآليات التالية:
- فقاعات تتشكل على الفور في جزيئات معلقة ؛
- جزيئات التعليق تلتصق بفقاعة غاز عندما تصطدم بها ؛
- تتشكل فقاعة صغيرة على سطح الجسيم ، والتي تتحد مع أخرى عند الاصطدام ويزداد حجمها.
المركب ، الذي يتكون أثناء عملية التعويم ، في وسط غير متحرك عمليًا ، لا يمكن أن يطفو إلا بشرط أن تكون قوة الرفع لفقاعة الغاز أكبر من وزن الجسيم. سيؤدي ذلك إلى تكوين طبقة رغوية على سطح المياه المعالجة.
بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تكون المساحات السطحية للفقاعات والجسيمات عند نقطة التلامس بنسب معينة. تزداد قوى الالتصاق بما يتناسب مع حجم مربع الجسيمات ، لأن محيط اتصالها محدود بحجم أكبر وجوهها. وقوة الفصل تعتمد بشكل مباشر على كتلة الجسيم الملوث (أي أبعاده الخطية في المكعب). وهكذا ، عندما يتم الوصول إلى حجم جسيم معين ، فإن قوى الانفصال تتجاوز القوى الشائكة. وذلك لتعتبر المعالجة الناجحة للنفايات السائلة عن طريق التعويم مهمة ليس فقط لطبيعة علاقة التعليق بالفقاعات ، ولكن أيضًا لحجمها.
طرق تشبع الماء بالفقاعات
هناك العديد من التقنيات التي تضمن ظهور فقاعات الغاز في مياه الصرف الصحي. الطرق الرئيسية المستخدمة في التعويم هي:
- طريقة الضغط (أو الضغط) على أساس زيادة قابلية ذوبان الهواء في الماء مع زيادة الضغط.
- طريقة ميكانيكية تعتمد على خلط مكثف للسائل مع الهواء.
- تمرير مياه الصرف الصحي عبر مواد مسامية مما يؤدي إلى انتشارها.
- طريقة كهربائية تعتمد على التحليل الكهربائي للماء مصحوبة بظهور فقاعات غازية
- عملية كيميائية تسبب تكوين فقاعات أثناء التفاعلات الكيميائية لبعض الكواشف مع مكونات مياه الصرف الصحي.
- طريقة فراغ تتميز بخفض الضغط
تعويم الضغط
هو الأكثر فعالية لاستخراج المعلقات الدقيقة والغروانية منخفضة التركيز. الماء المنقى مشبع بالهواء تحت ضغط يصل إلى 7 ميجا باسكال في مفاعل خاص - مشبع. بعد خروج الماء منه ينخفض الضغط بحدة إلى طبيعته (الغلاف الجوي) مما يثير عملية مكثفة لفقاعات الهواء.
من أجل زيادة كفاءة معالجة المياه بشكل كبير ، يتم الجمع بين التعويم والتخثر والتلبد. كلا من هذه الأساليبتساهم في زيادة حجم الجسيمات غير المذابة. المخثرات عبارة عن مركبات غير عضوية ، وعادة ما تكون أملاح الحديد أو الألومنيوم ، وبعض المواد العضوية. الندف عبارة عن بوليمرات خاصة تشكل جزيئاتها في وسط مائي شبكة مشحونة قادرة على جذب الجسيمات الملوثة ، مما يؤدي إلى ظهور تكتلات متدفقة.
التثبيتات ومخططات التدفق
التركيبات التي تقوم بالتعويم بالضغط يمكن وضعها ليس فقط في الداخل ، ولكن أيضًا خارجها. لذا ، الأولى مناسبة للأحجام الصغيرة ، إذا كان استهلاك المياه لا يزيد عن 20 مترًا3 / ساعة ، بينما الثانية لها سعة أكبر بكثير. غالبًا ما يتم ترتيب التنسيب المشترك للهياكل ، عندما تكون الأشياء الكبيرة ، على سبيل المثال ، مشبع وخلية تعويم ، في الهواء الطلق ، وتكون المضخات في الداخل.
في حالة التركيبات في ظروف انخفاض محتمل في درجة حرارة الهواء إلى قيم سلبية ، من الضروري توفير نظام تسخين بالرغوة. يتكون مصنع التعويم بالضغط الكلاسيكي من المعدات التالية:
- مضخة لتزويد السوائل.
- ضاغط لتزويد الهواء (أو أي غاز) لنظام معالجة المياه
- المشبع (اسمه الآخر هو خزان الضغط) ، حيث يذوب الهواء في مياه الصرف الصحي.
- غرف التعويم ، إذا كانت العملية تنص على مرحلة خشونة الجسيمات المعلقة.
- جهاز كاشف ، بما في ذلك أجهزة الجرعات وخلط الكواشف مع السائل المراد تنقيته
- نظام التحكم في عملية التنظيف
يمكن أن تكون المخططات التكنولوجية التي تتضمن معالجة مياه الصرف الصحي عن طريق التعويم بالضغط:
- Cocurrent ، عندما يمر الحجم الكامل للسائل المراد تنقيته عبر المشبع.
- إعادة التدوير ، عندما يمر 20-50٪ فقط من السائل المصفى عبر المشبع.
- تدفق مباشر جزئيًا ، عندما يدخل حوالي 30-70٪ من الماء الخام إلى المشبع ، ويتم تغذية الباقي مباشرةً في غرفة التعويم.
عند اختيار أحد هذه المخططات ، يتم مراعاة الخصائص الفيزيائية والكيميائية لمياه الصرف الصحي المعالجة ومتطلبات درجة المعالجة والظروف المحلية والمؤشرات الاقتصادية.
الكهربائي
بدأ استخدام هذه الطريقة في النصف الثاني من القرن العشرين. ثم وجد أن غازات التحليل الكهربائي أكثر فاعلية من الغازات الخاملة أو الهواء في زيادة شدة التعويم. هذا يجعل من الممكن عزل المنتجات الزيتية غير القابلة للذوبان في الماء وزيوت التشحيم والمركبات ضعيفة الذوبان من المعادن الثقيلة وغير الحديدية ، والتي تشكل مستحلبات ثابتة في مياه الصرف الصحي. ولكن بالإضافة إلى غازات التحليل الكهربائي ، فإن إزالة بعض الشوائب تتأثر بمجال كهربائي مصطنع حيث تتحرك الجسيمات المشحونة نحو أقطاب كهربائية مشحونة.
من العيوب المهمة للجلد الكهربائي انخفاض الإنتاجية ، وارتفاع تكلفة الأقطاب الكهربائية ، والتآكل والتلوث ، وخطر الانفجار.
طريقة تجزئة الرغوة
يتلخص في امتصاص المواد النشيطة السطحية الذائبة (المواد الخافضة للتوتر السطحي) على فقاعات الغاز التي تتصاعد من خلال المحلول. في هذه الحالة ، يتم تكوين الرغوة بشكل مكثف ومخصب بمادة ممتصة.
من المجالات المهمة للتطبيق لهذا النوع من التعويم تنقية المياه من المنظفات المستخدمة في المغاسل. كما أنها مناسبة لفصل الحمأة المنشطة عن المعالجة الكيميائية الحيوية.
خلع الملابس
يتم استخدام عملية التعويم بنجاح في المعالجة الأولية لجميع أنواع الخامات ، مما يجعل من الممكن فصل جزء قيم يحتوي على نسبة عالية من المعدن أو مركباته. يعتمد على الاختلافات في خصائص سطح المعادن المفصولة.
تعويم الركاز هو عملية من ثلاث مراحل:
- المرحلة الصلبة عبارة عن معدن مسحوق
- المرحلة السائلة هي اللب ؛
- تتكون الطور الغازي من فقاعات هواء تمر عبر اللب.
يمكن أن يكون التعويم رغويًا أو غشائيًا أو زيتيًا ، اعتمادًا على شكل المنتج المتكون على سطح المرحلة السائلة.
