0017特种浮选工艺和设备(一)

特种浮选工艺和设备(一)

 与常规矿物浮选相比，特种浮选工艺流程比较简单，大多数为无浮选回路的单槽操作，浮选槽容积大。

  （一）充气浮选  分离表面活性剂、蛋白质、有机物、油类等较轻物质及浓缩活性污泥时多采用充气浮选机。使气体通过多孔装置，分散成几毫米直径的气泡鼓入液体中。遇到很浓的液体时，需设置中等大小气泡的扩散器，以便产生局部紊流促使气泡破碎。气泡的大小必须适当，以保证在待浮颗粒上有较高的粘附率。

  用来除去轻物质（油脂、纤维、纸、有机物）的装置中，一般设置两个分区，其一为混合和乳化作用区，其二为比较平静的浮选区。图1是其运行原理，在乳浊液区，悬浮固体靠空气的搅拌和混合所产生的螺线流加长了气泡运动的路程；在浮选分离区，横向流动非常缓慢，因而降低了对水流的紊动。

  充气式浮选机又分为浮选柱和槽式泡沫分离器。见图2和图3。

  浮选柱主要由柱体容器、泡沫接收器组成。柱体容器容纳有被选物料，柱体底部装有多孔状气体分散器。图4是浮选柱的几种操作方式，其中“浓缩型”是让部份泡沫返回柱内泡沫区，以得到浓度更高的泡沫产品。“净化型”是向即将排出的底流中补加捕收剂，使底液进一步得到提纯净化。为了得到浓稠的泡沫产品应采用收缩形式的泡沫排出面，这样能挤压泡沫，促进泡沫聚结。与此相反，扩大泡沫排出面能使泡沫较好地排出，使槽中泡沫大量减少。

   浮选柱除单槽操作之外，还可象矿物粗、扫选那样把多个浮选柱串联布置，以达到高度净化；亦可把泡沫产品再次充气鼓泡，以得到高品位泡沫产品。  消泡方法有：

  （1）化学消泡法  喷入消泡剂。

  （2）物理消泡法  使温度骤变消泡（加热或骤冷），超声波振动消泡，旋风消泡，喷射消泡。

  （3）机械消泡法  机械搅拌消泡，离心消泡。

  （4）组合式消泡法  各种热装置和机械装置组合。

  （二）气析式浮选   气析式浮选工艺分为加压浮选、减压浮选（ 或称为真空浮选），电解浮选三种类型。其中加压浮选工艺因具有发泡量容易调节控制，流程灵活可变等优点，得到广泛应用；减压浮选需在密封条件下操作，仅用于有毒气体或臭气挥发的浮选分离过程；电解浮选因能耗较大，尚处于研究阶段。

   A  加压浮选

   加压浮选装置主要由压力泵、空气压缩机、溶气罐、减压阀、浮选槽等组成。其工作程序为：压力泵将原水或部分处理水连同0.196～0.49兆帕（2～5千克力/厘米2）压力的压缩空气导入密闭的溶气罐，水在溶气罐停留1～5分钟后再经减压阀连同未加压的废水导入开放于常压的浮选槽，空气在浮选槽析出，与目的物形成泡沫或浮渣，由刮板刮出；水在浮选槽内停留10～30分钟，处理水由浮选槽底部或槽的另一端排出。

   a  加压浮选流程

  （1）全部原水加压流程  如图5所示。适用于原水中悬浮物含量高，需发泡量大且絮凝体的破坏对浮选无影响的浮选过程。

  （2）部分原水加压流程  如图5b 所示。部份原水加压溶气后再与未加压的原水混合进入浮选槽。该过程动力消耗减少，适于絮凝体加压破坏后，一旦与未加压原水混合可再次絮凝的水质。多以水的澄清净化为目的。

  （3）处理水循环加压流程  如图5c所示。根据原水所需的发泡量，将处理水的10～30%加压溶气，再与原水混合进入浮选槽。该流程不破坏絮凝体，可根据原水性质灵活调节发泡量。但相应浮选槽容积较大，动力费稍高。适用于污泥浓缩。

   b  溶气方式   溶气罐的压力和气体的溶解度是加压浮选的重要影响因素。气体在水中的溶解度符合亨利（Henry）定律，与气体的分压成正比。如图6所示。各种气体在水中的溶解度（101.33千帕，20℃）。

   实践证明空气在溶气罐内的溶解效率与压力、水和压缩空气进入溶气罐的方式、送气速度、滞流时间、流动搅拌条件等因素有关。

   图7是几种溶气方式。其中图7a和b式溶气方式，溶气效率很低。当溶气罐的压力为690千帕，送气速度为70升/分时，水在罐内滞留时间需45分钟以上空气溶解才能达到饱和。若再增加或减小进气速度，达饱和所需滞留时间更长。

   若空气从压力泵的吸入端与水同时进入压力泵，如图7c所示，则由于压力泵叶片的剪切搅拌作用，溶气效率有所提高。但是由于空气和水同时进入压力泵，使泵的排水速度和压力降低，进气量受到限制。在溶气罐保持690千帕的压力下，这种进气方式只能使空气饱和率达23%。

   若在压力泵的排水端设置支管，如图7d, 所示，使压缩空气形成分支环流，可大大提高溶气效率，可使空气溶解度达到饱和溶解度的75～85%。

   此外，在溶气罐内填充适当深度的多孔物质，水从埋于充填料中央的周围开有小孔的水管给入溶气罐，增加空气和水的接触面积，也可以大大提高饱和率。如图7e所示。