Crearea Datelor Experimentale și Optimizarea Proceselor

CAPITOLUL I

MODELAREA MATEMATICĂ A PROCESULUI DE FLOTAŢIE

1.1 Descrierea construcţiei, funcţionării şi fenomenelor care guvernează instalaţia de flotaţie hipobarică

Instalaţia de flotaţie hipobarică (fig. 1.1) conţine o celulă de flotaţie (1), închisă ermetic, fără piese în mişcare; un hidroaerator (2), care prin alimentare cu influent, saturat în prealabil cu aer prin agitare în agitatorul (8), asigură depresiunea necesară degajării aerului dizolvat şi ridicarea spumei în bazinul de separare (5). Aici, greutatea coloanei de tulbureală, care conţine impurităţile flotate, împinge bila cu rol de supapă din componenţa dispozitivului de evacuare cu închidere hidraulică (7), evacuându-se continuu sau intermitent. Efluentul se acumulează la baza celulei şi se evacuează prin dispozitivul (6). O parte din efluent constituie apa de recirculaţie care se introduce sub presiune în hidroaeratorul (2). Acesta funcţionează pe principiul compresoarelor cu jet care aspiră din circuit o parte din aerul degajat care se emulsionează în apă şi îl reintroduce în celulă prin intermediul acceleratorului (3).

Hidroaeratorul este un aparat care lucrează în câmp centrifugal şi foloseşte efectul Coandă, ceea ce determină aspirarea şi dizolvarea unei cantităţi de aer în apă şi formarea de microbule, fenomen favorizat de prezenţa soluţiei de spumant administrată în hidroaerator.

Emulsia apă – aer împreună cu influentul ajunge în tubul central de adeziune (4) prevăzut cu fante oblice din care ies bulele mineralizate, urmând în continuare să ocupe partea superioară a celulei.

Fig. 1.1 Instalaţia de epurare prin flotaţie hipobarică

Acumularea impurităţilor flotate într-un strat de spumă face ca acesta să se reverse în preaplinul celulei, de unde se alimentează bazinul de separare (5). Coloana de lichid învinge greutatea bilei din dispozitivul de evacuare hidraulică (7) şi se evacuează ca un produs flotat care poate suferi prelucrări ulterioare (desecare, degradare biologică etc.).

1.1.1 Celula de flotaţie hipobarică, descriere şi funcţionare.

Descriere. Celula hipobarică este compusă din: corpul celulei (1), tub central de adeziune (2), cameră de accelerare (3), cameră de recirculare de formă cilindrică (4); palete înclinate (5); fante (6,7); palete radiale statice (8); rigolă circulară (9); dispozitiv de evacuare a efluentului (10).

Fig 1.2 Celula de flotaţie hipobarică

Funcţionare. Celula (fig. 1.2) nu are nici o piesă în mişcare şi întreg procesul: aeraţie, adeziune, circulaţie internă, evacuarea produselor se realizează pe seama sinergismului dintre câmpul centrifugal şi cel gravitaţional. Influentul este alimentat prin intermediul hidroaeratorului, unde este emulsionat cu aer. Tot în hidroaerator se introduce şi reactiv spumant cu rolul de reducere a tensiunii superficiale pe de o parte, iar pe de altă parte pentru a conferi bulelor rezistenţă mecanică mai ridicată. Influentul emulsionat este introdus la baza cuvei de flotaţie în camera de accelerare (3). Aceasta este formată din două conuri concentrice suprapuse care dirijează curentul rotativ ascendent în tubul central de adeziune (2). Particulele aderate la bulele de gaz au posibilitatea de a fi evacuate în drumul lor ascendent din tubul central de adeziune prin intermediul celor două nivele de fante (6,7) practicate în peretele tubului (2). Stratul de spumă cu impurităţi este deversat liber prin rigola circulară (9), iar efluentul se evacuează pe la baza cuvei prin intermediul dispozitivului reglabil (10). Pentru a asigura o zonă de liniştire, la partea superioară a cuvei, sunt amplasate palete radiale statice (8) care transformă o parte a curentului ascendent rotativ evacuat din camera de accelerare într-un curent laminar.

Un rol aparte îl are camera de recirculare (4), de formă cilindrică, unde ajung particulele de impurităţi care nu au aderat la bulele de gaz. Această recirculare se datorează vitezei mari cu care iese din camera de accelerare emulsia influent – aer, ceea ce creează în urma sa o depresiune ce atrage spre tubul de adeziune (2) influentul din zona apropiată, precum şi densităţii mici a emulsiei influent – aer în zona camerei de accelerare (3) ce obligă ca o parte din influentul din camera de recirculare să fie redirecţionată spre tubul central de adeziune (2).

Întreg procesul se desfăşoară pe seama forţelor dezvoltate de curentul de influent ce alimentează hidroaeratorul, acesta fiind factorul ce suprimă orice alt consum de energie.