Флотоотстойники для очистки сточных вод и особенности их применения

При использовании флотокомбайнов для очистки сточных вод происходит наиболее полное извлечение различных видов загрязнений [1–3]. В случае, например, извлечения нефтезагрязнений и взвешенных веществ из сточных вод целесообразно применение самых простых вариантов флотокомбайнов, которые могут быть представлены флотоотстойниками различных типов. В этом случае могут быть реализованы варианты как с одновременным, так и с последовательным извлечением таких загрязнений из сточных вод [4].

При одновременном осуществлении флотации и отстаивания происходит флотация гидрофобных веществ и осаждение гидрофильных веществ (рис. 1).

На основе многостадийной модели флотации Б.С. Ксенофонтова [1–3] были разработаны модели очистки стока, содержащего гидрофобные и гидрофильные загрязнения, флотационно-гравитационным способом. Существующая модель учитывает только процессы флотации, а для случая флотационного-гравитационного способа ее необходимо дополнить стадией отстаивания. Предложенная модель базируется на аналогии со сложной обратимой химической реакцией первого порядка [1–3].

В общем случае при осуществлении очистки стока, содержащего гидрофобные и гидрофильные вещества, флотационно-гравитационным способом могут происходить обратные процессы, а именно — разрушение образовавшихся флотокомплексов, выпадение флотокомплексов из пенного слоя, а также выпадение частиц твердой фазы из пенного слоя в зону аэрации. Предложенная модель очистки стока, содержащего гидрофобные и гидрофильные загрязнения, флотационно-гравитационным способом с учетом обратимости процессов показана на рис. 2.

Данный процесс описывается следующей системой дифференциальных уравнений:

где A — исходное состояние частиц; B — состояние прилипания и закрепления частиц на пузырьках; C — состояние частиц в пенном слое; D — состояние частиц, выпавших в осадок; C_A, C_B, C_C и C_D — концентрации частиц в состояниях A, B, C и D соответственно; k₁, k₂, k₃, k₄, k₅, k₆ и k₇ — константы переходов частиц из одного состояния в другое, которые находятся аналогично константам многостадийной модели флотации по формулам (1)–(4). Константа k₃ зависит от скорости осаждения v_ос и высоты осаждения h_oc и находится по следующей формуле: