Глава 5. Оборудование для экстрагирования,
Отжима, фильтрации и флотации
Оборудование для экстрагирования
Экстрагированием называется процесс извлечения одного или нескольких компонентов из вещества сложного состава с помощью растворителя. В микробиологической промышленности экстрагирование применяется для извлечения ферментов из культур грибов, выращенных поверхностным способом, моносахаридов из твердой фазы после гидролиза полисахаридов, микробного жира из биомассы дрожжей и т. д. При экстрагировании происходит полное или частичное разделение веществ, обладающих различной растворимостью. В растворителе происходит накопление растворимого вещества за счет разности концентраций его в обрабатываемом продукте и растворителе.
Процесс экстрагирования происходит в соответствии с законом Фика (5.1):
G = Кдиф · F · ∆сл · τ / δ, (5.1)
где: G – количество извлеченных веществ, кг; Кдиф - коэффициент диффузии, м2/с; F – площадь поверхности слоя вещества, м2; ∆сл – изменение концентрации по толщине слоя, кг/м2; τ – время, с; δ – толщина слоя, м.
Согласно закону количество экстрагированных веществ через слой пропорционально площади поверхности этого слоя, коэффициенту диффузии, изменению концентрации по толщине слоя, времени экстрагирования и обратно пропорционально толщине слоя.
При расчетах процесса экстрагирования Кдиф для ферментов принимают равным 1,8-10~7 см2/с, удельную поверхность вещества, участвующего в процессе диффузии,— 7 см2/см3.
Для экстрагирования биологически активных веществ используют экстракторы периодического и непрерывного действия. Экстракторы периодического действия мало эффективны. Используют их в малотоннажном производстве. К экстракторам непрерывного действия относятся диффузионные батареи, колонные экстракторы и экстракторы роторного типа.
Диффузионные батареи используют при извлечении ферментов из культур грибов. Общий вид диффузионной батареи показан на рис. 5.1.
В состав диффузионной батареи входит 8-10 диффузоров, которые смонтированы на общей площадке. Все диффузоры батареи унифицированы. Они имеют форму вертикального цилиндра, откидную крышку и коническое днище.
В нижней конусной части диффузора расположены штуцера: для подачи воды на диффузию, подачи пара для стерилизации аппарата, спуска промывных вод и выгрузки биошрота.
В верхней цилиндрической части диффузоров расположены штуцера для вывода диффузионной вытяжки. На линии отвода вытяжки установлены трехходовые краны. Это позволяет направлять вытяжку в следующий диффузор или в отводную трубу для спуска. Вентили и краны расположены таким образом, что любой диффузор можно отключить от батареи, не нарушая ее работы.
Внутри диффузора на расстоянии 150-200 мм от переливного штуцера расположена двойная сетка с ребрами жесткости. Нижняя сетка имеет размер ячеек 10-15 мм, верхняя - 0,25-0,50 мм.
После загрузки культуры в диффузор сетки устанавливают по периметру цилиндрической части аппарата плотно «под замок».
Диффузоры соединяются последовательно. Экстрагирующая жидкость из верхней части предыдущего диффузора подается в нижнюю часть следующего.
Продолжительность процесса в каждом диффузоре составляет 30-45 мин, общая продолжительность процесса 4-6 ч.
Для получения концентрированных экстрактов применяют способ последовательного выщелачивания. Суть его заключается в том, что первая концентрированная порция экстракта направляется на промывку свежей порции культуры, а частично выщелоченная культура обрабатывается порциями экстракта убывающей концентрации, а затем чистой водой.
В процессе экстрагирования продукт набухает. Его масса и объем увеличиваются. Происходит частичный отжим продукта, т.к. пространство ограничено корпусом диффузора и сетками.
Объем экстракта с содержанием сухих веществ 6-10 % составляет 3-4 объема от объема загруженной культуры.
Данный способ экстрагирования позволяет получить прозрачные водные вытяжки с концентрацией ферментов близкой к их концентрации в исходной культуре. Способствует этому многократное экстрагирование.
Недостатком процесса является переход в вытяжку не только ферментов, но и других растворимых веществ, главным образом сахаров, солей, аминокислот и других неактивных примесей.
Экстракторы роторного типа используют для экстрагирования ферментов из культур грибов и бактерий. Принципиальная схема экстрактора показана на рис. 5.2.
Аппарат представляет собой неподвижный герметичный корпус из стали. Внутри корпуса расположен ротор, который разделен на 16 секторов, вращающихся относительно вертикальной оси.
Каждый отсек имеет днище в виде сита глубиной 0,23-0,36 м, В них через дозатор подается измельченная культура гриба. При медленном вращении ротора секторы последовательно проходят четыре участка.
В первом участке происходит обработка культуры водой. Водная вытяжка с помощью вакуум-насоса отфильтровывается в приемник. Оттуда она насосом направляется во второй сектор, где осуществляется экстрагирование свежей культуры гриба. Экстракционная жидкость отфильтровывается во второй приемник. Эти операции повторяются в третьем и четвертом секторах, После чего эти сектора попадают на второй, затеем третий и четвертый участки, Таким образом, роторный экстрактор, при непрерывной работе аппарата позволяет в каждом секторе производить четырехкратную последовательную обработку культуры водой и вытяжкой до полного извлечения фермента.
Обогащенная ферментом вытяжка после экстракции поступает на дальнейшую обработку. Биошрот на определенном участке движения ротора выгружается в приемный бункер и подается на сушку.
Привод ротора экстрактора осуществляется через редуктор и сменные шкивы, позволяющие изменять число оборотов ротора.
Двухшнековый экстрактор непрерывного действия работает под избыточным давлением. Поставляет такие экстракторы фирма "Ниро Атомайзер". Принципиальная схема экстрактора показана на рис. 5.3.
Основным узлом аппарата являются два шнека, которые расположены в наклонном желобе. Эффективная работа шнеков обеспечивается системой теплообмена и насосов.
Над экстрактором установлен дозатор для подачи продукта в нижнюю часть желоба. С другого конца экстрактора дозирующим насосом через теплообменник в верхний конец желоба подают растворитель. Экстракт через самоочищающийся фильтр выгружается в нижнем конце желоба. Противоток растворителя и твердой фазы обеспечивает наиболее эффективную экстракцию.
Процесс экстрагирования осуществляется двухступенчато. Вторая ступень экстрактора имеет такое же устройство. В нижнюю часть желоба поступает частично выщелоченный продукт из первой ступени.
На валах шнеков устанавливают набор перфорированных эксцентриковых кулачков, которые предотвращают образование застойных зон и каналов через которые может происходить проскок растворителя. Это позволяет повышать эффективность экстрагирования. Способствует повышению эффективности экстракции и разделение аппарата на секции, Режим противоточного взаимодействия твердой и жидкой фаз интенсифицирует скорость массопередачи.
Оборудование для отжима
Процесс отжима используют для полного отделения экстракта от мезги. Осуществляют его с помощью отжимных прессов. Эффективность процесса оценивают по полноте отделения жидкой фазы и качеству экстракта (отсутствие твердых частиц). При отжиме свободная жидкость легко отделяется от сухого остатка, однако полного отделения экстракта методом прессования получить невозможно. Количество экстракта в осадке зависит от давления и температуры, при которых осуществлялся процесс.
Для отжима используют две группы: прессов: механические прессы периодического действия и прессы непрерывного действия. Первая группа прессов может быть с ручным, механизированным приводом и гидравлическим или пневматическим сжатием. Прессы непрерывного действия могут быть шнековые, эксцентриковые, ленточные, центробежные и вальцовые.
Недостатками прессов периодического действия являются их низкая производительность, большие размеры, низкий уровень механизации и автоматизации. Они не нашли широкого применения в микробиологической промышленности.
Из прессов непрерывного действия наиболее совершенными и прогрессивными являются шнековые прессы. Они позволяют механизировать и автоматизировать этот процесс. Предварительное отделение экстракта проводят в стекателе, а мезгу направляют в загрузочный бункер шнекового пресса. Из бункера мезга шнеком подается в перфорированный цилиндр и в камеру отжима, после чего удаляется из пресса. Оптимальный диаметр отверстий в перфорированном цилиндре - 2 мм. Увеличение диаметра отверстий ведет к снижению качества фильтрата. Общая величина живого сечения перфорированного цилиндра составляет 5-8 % от его поверхности. Давление прессования регулируют с помощью различных устройств. Экстракт проходит через отверстия цилиндра и по выводящим патрубкам направляется в приемник.
Двухшнековые прессы используют при крупнотоннажном производстве ферментов для отжима свекловичной мезги, биошрота, солодовых ростков и др. Устройство.двухшнекового пресса показано на рис. 5.4.
Пресс состоит из перфорированного цилиндра, внутри которого расположены два шнека – транспортирующий и прессующий. Вращаются шнеки в противоположных направлениях. Транспортирующий шнек расположен частично под бункером и частично в цилиндре. Прессующий шнек закреплен на валу, диаметр которого увеличивается по мере приближения к камере давления. На этом же валу расположен барабан, по которому перемещается регулировочный конус. Степень сжатия прессующего материала зависит от величины кольцевого зазора между конусом и цилиндром. Осевые нагрузки воспринимает кронштейн с гидрорегулятором.
Мезга из бункера транспортирующим шнеком подается на прессующий шнек. Прессующий шнек продвигает её в камеру давления. и далее Фильтрат через отверстия в щитках бункера, цилиндре и барабане по патрубкам отводится в приемник. Отжатая мезга удаляется через зазор между конусом и цилиндром.
Фильтры
Фильтрами называют аппараты, предназначенные для разделения неоднородных систем методом фильтрования через перегородку. Роль фильтрующих перегородок могут выполнять: ткань, металлическая сетка, картон, пористая керамика, зернистый слой песка, диатомит и др.
Фильтры могут работать в периодическом или непрерывном режиме. По давлению фильтры подразделяются на гравитационные, работающие под давлением столба жидкости, вакуум-фильтры и фильтр-прессы.
К фильтрам периодического действия относятся фильтры гравитационные (работают под давлением столба жидкости) с зернистым слоем, листовые, мешочные, фильтрационные чаны и фильтры, работающие под вакуумом (нутч-фильтры).
К фильтрам непрерывного действия относятся фильтры, работающие под вакуумом (барабанные, дисковые, ленточные), и фильтры, работающие под давлением (барабанные).
Фильтры могут быть использованы:
- для отделения биомассы от культуральной жидкости;
- для осветления растворов;
- для отделения осажденных биологически активных веществ;
- для стерилизующего фильтрования, и др.
Принципиальная схема работы любого фильтра проста - суспензия подается на пористую перегородку. Жидкая фаза проходит через перегородку, а твердая фаза задерживается на перегородке и образует слой осадка.
Друк-фильтры относятся к фильтрам периодического действия. используют такие фильтры для фильтрования под давлением. Он представляет собой цилиндрический корпус со сферическим днищем. Фильтр имеет тепловую рубашку, S-образную подъемную мешалку и фильтрующую перегородку. При сборке и разборке, фильтра, а также при смене фильтровальной ткани фильтрующая перегородка поднимается вертикально с помощью гидравлического привода. Мешалка имеет реверсивный привод. При вращении мешалки в одну сторону происходит заглаживание трещин в осадке. При вращении в противоположную сторону - взмучивание и перемещение осадка к штуцеру гидроразгрузки.
Суспензия подается в фильтр через верхний штуцер корпуса, фильтрат удаляют через штуцер в днище, а осадок выводят через боковой люк над фильтрующей перегородкой или ложным днищем.
Фильтрующим материалом в таких фильтрах может быть фильтровальная ткань или пористая керамическая плитка.
Преимущество друк-фильтров с мешалкой:
- возможность тщательной отмывки осадка промывной жидкостью;
- возможность перемешивания осадка с промывной жидкостью и дополнительная фильтрация всей суспензии.
Друк-фильтры имеют и ряд недостатков:
- небольшая производительность (поверхность фильтрования до 3 м2);
- неудобство закрепления фильтровальной ткани;
- невозможность полной регенерации фильтрующих свойств ткани.
Камерные фильтр-прессы относятся к фильтрам периодического действия. Применяют их для фильтрования трудноразделимых суспензий. Устройство камерного фильтр-пресса показано на рис. 5.5.
Камерный фильтр-пресс состоит из плит с рифлеными поверхностями. За счет их при сжатии плит образуются камеры. Между плитами прокладывают в два слоя фильтрующие перегородки. Суспензию подают по верхнему каналу одновременно во все камеры. Фильтрат проходит через все фильтровальные перегородки, стекает вниз по желобам рифленой поверхности и отводится по общему каналу. При необходимости осадок в камерах фильтр-пресса можно промыть промывной жидкостью и обезводить сжатым воздухом.
В некоторых конструкциях камерных фильтр-прессов вместо общего канала для отвода фильтрата и промывной жидкости в каждой плите предусмотрен отдельный канал с краном.
Барабанные вакуум-фильтры относятся к фильтрам непрерывного действия. Применяюттакиефильтры для отделения биомассы микроорганизмов от культуральной жидкости, фильтрования суспензий с различной структурой (волокнистой, коллоидной или аморфной). Количество твердых взвесей в таких суспензиях может колебаться от 50 до 500 г/л.
Схема барабанного вакуум-фильтра показана на рис.5.6.
Основным узлом в таких установках является барабан. Он разделен на несколько секций. За один оборот барабана они проходят последовательно четыре зоны. Секции барабана покрыты перфорированным листовым материалом. На него натянут фильтрующий материал - бельтинг. Частота вращения барабана изменяется плавно от 0,13 до 3 мин--1. Под барабаном расположен поддон с переливным желобом и качающейся мешалкой. Частота вращения мешалки до 0,3 мин-1.
Барабанные вакуум-фильтры рассчитаны на глубину погружения на 1/3 и 2/3 диаметра. Зависит это от свойств суспензии.
Удельная производительность барабанной вакуум-фильтрационной установки колеблется в широких пределах и зависит от ряда факторов:
- свойств разделяемой суспензии;
- фильтрующего материала;
- обработки суспензии до фильтрования.
Так при фильтровании нейтрализаторов удельная производительность по суспензии составляет 2-3 м3/(м2-ч); для грибных культур - около 1 м3/(м2-ч); а для бактериальных снижается до 0,2 м3/(м2-ч). Это объясняется тем, что бактериальные и дрожжевые клетки не фильтруются без намывного слоя. Намывной слой и внесение в суспензию улучшителей фильтрования перлита или диатомита снижает производительность фильтра.
Работа фильтровальной установки осуществляется в следующей последовательности (рис. 5.7).
Культуральная жидкость из сборника подается в поддон. Уровень в поддоне остается примерно постоянным за счет переливной трубы. Процесс фильтрования осуществляется в четырех зонах по ходу вращения барабана. В первой зоне происходит фильтрование под вакуумом через ткань на барабане. Жидкая фаза проходит через ткань, а твердая остается на фильтровальной ткани в виде осадка. Во второй зоне происходит подсушивание осадка воздухом, который засасывается через фильтр и увлекает за собой влагу из осадка.
В третьей зоне проводят промывку осадка путем орошения его водой или другой промывной жидкостью. В четвертой зоне производят отдувку, разрыхление осадка сжатым воздухом и очистку фильтра от осадка с восстановлением фильтрующих свойств ткани.
Система создания вакуума включает вакуум-насос, приемники фильтрата, промывных вод и ловушки. Фильтрат из приемников удаляют с помощью насоса.
Осадок с фильтровальной ткани снимают несколькими способами. Выбор способа зависит от свойств осадка. Для толстого слоя мицелиальной массы используются скребки; для тонких и липких слоев бактериальных клеток устанавливают валики; для снятия осадков средней и большой толщины применяют шнур.
Вакуум-фильтрационные установки оснащают многочисленным вспомогательным оборудованием: вакуум-насосами, воздуходувками, центробежными насосами, ресиверами, ловушками, сборниками и др.
Барабанные фильтры изготовляют из коррозиестойких сталей, пластмасс и гуммированных материалов, что позволяет использовать их для фильтрования агрессивных суспензий при температуре от 0 до 50 °С.
При работе с токсичными и взрывоопасными суспензиями (осаждение ферментов спиртом, ацетоном) используют герметизированные вакуум-фильтры.
Автоматические камерные фильтр-прессы типа ФПАКМ используют для разделения тонкодисперсных суспензий с размером частиц не более 3 мм и содержанием твердой фазы от 10 до 500 кг/м3.
Фильтрацию можно проводить при температуре до 80 °С. Процесс осуществляют по заданной программе в автоматическом режиме. Программа охватывает все технологические и вспомогательные операции: фильтрование, промывание, прессование и съем осадка, подъем и опускание фильтрующих плит.
Преимущества фильтр-пресса ФПАКМ перед другими фильтрами и фильтр-прессами:
- обладает развитой фильтрующей поверхностью;
- для его размещения требуется незначительная производственная площадь;
- позволяет получить биомассу с влажностью 60-70 %;
- сравнительно небольшой расход электроэнергии;
- малые затраты времени на вспомогательные операции;
- исключены затраты ручного труда;
- имеет повышенную в 6-8 раз удельную производительность по сравнению с другими фильтр-прессами.
Схема установки автоматический камерный фильтр-пресс ФПАКМ показана на рис. 5.8.
В состав установки кроме фильтр-пресса входят: сборник для сбора остатка суспензии и промывной жидкости из коллектора подачи, емкость для промывной жидкости, водонасосная станция, сборник воды из камеры регенерации, сборник для промывного фильтрата, сборник фильтрата, маслонасосная станция, емкость для суспензии, станция управления и пульт управления.
Фильтр-пресс состоит из горизонтальных фильтровальных плит, которые расположены одна над другой. Сверху и снизу фильтровальных плит находятся опорная и нажимная плиты с патрубками. Плиты могут перемещаться вверх и вниз вдоль четырех направляющих. При опускании плит между ними образуется зазор в 45 мм, а боковые патрубки опорной и нажимной плит образуют коллекторы подачи суспензии и отвода фильтрата. В зазорах между плитами протянута бесконечная лента фильтровальной ткани марки Ф толщиной 1,5 – 2 мм. Тканевая лента располагается на решетке, которая находится сверху фильтровальной плиты. Под решеткой имеется поддон для приема фильтрата.
При сжатии плит образуются рабочие камеры с каналами. Над лентой расположен канал для подвода суспензии, а под решетками - канал для отвода фильтрата. Между диафрагмами и поддонами расположены каналы, через которые подается вода для отжима и прессования осадка при давлении до 1,5 МПа.
Фильтр-пресс работает следующим образом. Культуральная жидкость одновременно поступает через каналы всех плит на поверхность фильтровальной ткани. Жидкая фракция проходит через ткань и стекает в сборник, а осадок остается на поверхности фильтровальной ткани. Отделение культуральной жидкости от биомассы происходит достаточно полно и зависит от давления при фильтрации и отжиме осадка. Если давление не превышает 0,4 МПа, то фильтрат получается прозрачным и уноса твердой фазы с фильтратом не происходит. При повышении давления отжима до 0,8 МПа максимальный унос составляет не более 0,09 г/л фильтрата. Повышенное давление позволяет получить осадок с влажностью 65-70 %. Установка позволяет осадок перед отжимом промыть, а затем спрессовать диафрагмой или обработать сжатым воздухом.
После прекращения подачи суспензии и раскрытия фильтра, когда между плитами образуется зазор до 45 мм, лента с осадком выводится из камер. Осадок снимается с ленты, а фильтрующая ткань промывается холодной водой с помощью форсунок под давлением 0,3 МПа и очищается скребками или щетками. Очистка восстанавливает фильтрующие свойства ткани и тканевая лента готова к работе. Плиты фильтра сжимают и цикл фильтрования можно повторять.
Флотаторы
Способ выделения мелких твердых частиц суспензий, основанный на их способности прилипать к пузырькам воздуха и подниматься вверх, концентрируясь в виде пены, называют флотацией. Аппараты, в которых происходит такое разделение, называют флотаторами. Процесс флотации широко используется и наиболее эффективен в производстве дрожжей. В верхней части флотатора образуются смешанный пенный слой, состоящий из дрожжевых клеток, пузырьков воздуха и небольшого количества культуральной жидкости. В нижней части флотатора находится обедненная культуральная жидкость. В верхнем слое концентрация дрожжей в 4-6 раз выше, чем в исходной культуральной жидкости.
Применение флотации в дрожжевом производстве позволяет:
- сократить количество сепараторов;
- снизить энергозатраты;
- обеспечить непрерывность технологического процесса.
Отношение концентрации биомассы в суспензии из флотатора, к концентрации биомассы в исходной среде называют коэффициентом флотации. Обычно он равен 4-6. Величина коэффициента флотации зависит от вязкости среды и увеличивается с увеличением продолжительности отстаивания пены. Более высокие коэффициенты флотации указывают на снижение производительности флотационного аппарата.
Классифицировать флотаторы можно по способу насыщения жидкости воздухом и по конструкции.
По способу насыщения исходной жидкости воздухом флотаторы делятся на три группы. В аппаратах первой группы исходная культуральная жидкость перед флотацией предварительно насыщается воздухом под избыточным давлением около 0,7 МПа. В жидкости образуются воздушные пузырьки диаметром 0,01-0,10 мм. Дальнейшую обработку такой жидкости проводят во флотаторе при атмосферном давлении или небольшом вакууме.
В аппаратах второй группы флотацию проводят диспергированным воздухом. Обработка воздуха в специальных устройствах превращает его в пузырьки диаметром до 1 мм. Более крупные пузырьки воздуха снижают производительность флотаторов и увеличивают потери дрожжей в остаточной культуральной жидкости до 7 %.
В аппаратах третьей группы используют электроды, на которых в исходной жидкости выделяются водород и кислород в виде пузырьков диаметром до 0,05 мм. Такие аппараты называют электрофлотаторами. Это наиболее эффективные аппараты, по сравнению с другими флотаторами. Однако и они не лишены ряда недостатков: выделяющийся водород и кислород создают взрывоопасность, электроды быстро загрязняются и требуют частой очистки. Способ нуждается в доработке и совершенствовании.
По конструкции флотаторы могут быть: горизонтальные конические, вертикальные цилиндрические, одноступенчатые с внутренним стаканом, двухступенчатые.
Пневматический одноступенчатый флотатор используют для концентрирования дрожжей. Устройство такого флотатора показано на рис. 5.9.
Аппарат состоит из наружного корпуса 2 с плоским днищем и внутреннего стакана 1 для сбора пены.Пространство между корпусом и пеносборником разделено на пять секций перегородками. В секции через аэраторы 6 подается воздух, а образующаяся пена гасится с помощью механического и химического пеногасителя.Обработанная культуральная жидкость выводится через гидрозатвор со дна четвертойсекции.
Флотатор работает по следующей схеме. Культуральная жидкость насыщается воздухом и подается в первую секцию флотатора, которая занимает 2/3 объема флотатора. В этой секции из исходной жидкости извлекается 80 % дрожжей. После этого жидкость последовательно направляется во вторую, третью, четвертую и пятую секции. Переход жидкости из секции в секцию осуществляютчерез нижние части секций, перегородки которых не доходят до дна аппарата. В эти секции с помощью аэраторов подают воздух, что позволяет извлекать из очищенной в первой секции жидкости дополнительное количество дрожжей.
Образуемая пена из всех секций переливается во внутренний стакан. Там она гасится с помощью механического и химического пеногасителя. Механический пеногаситель представляет собой диск диаметром 500 мм с радиальными ребрами. Диск закреплен на вертикальном валу и вращается с частотой 1460 мин-1. На диск подается эмульсия пеногасителя. Эмульсия, разбрызгиваясь, создает хороший контакт пены и капель пеногасителя. Концентрат дрожжей, выделенных из пены, оседает на дно внутреннего стакана, откуда насосом подается на сепаратор для дальнейшей их концентрации.
Механические флотаторы используют для очистки сточных вод с грубодисперсными взвесями. В этих флотаторах воздух засасывается из атмосферы потоком воды, создаваемым рабочим колесом с лопатками. Диспергирование воздуха осуществляется в межлопаточном пространстве рабочего колеса, В механических флотаторах в 1 м3 очищаемой жидкости можно ввести до 0,5 м3 воздуха для флотации тяжелых и крупных частиц размером 0,1 —1,5 мм.
Принципиальная схема работы двухкамерного механического флотатора показана на рис. 5.10.
Вода для очистки подается в приемный карман первой камеры, откуда она направляется на вращающееся рабочее колесоэтой камеры. Из первой камеры очищенная вода подается в переливной карман второй камеры. Уровень воды в камере регулируется с помощью слива. Из кармана второй камерывода поступает на рабочее колесо камеры и очищенная вода удаляется.
Использование механических флотаторов наиболее эффективно при очистке сточных вод с грубодисперсными взвесями, которые обладают хорошей флотационной способностью. К таким стокам можно отнести механические смеси эмульсий нефти, масел, жиров, которые быстро теряют стабильность.
Недостатком конструкция механического флотатора – низкая степень диспергирования воздуха (размер пузырьков воздуха 1-4 мм), что в свою очередь препятствует флотации тонкодисперсной или коллоидной смеси.
Пневмомеханические флотаторы используютпри очистке сточных вод и водных растворов с большим количеством примесей и загрязнений. Они значительно проще по конструкции по сравнению с механическими флотаторами, Диспергирование воздуха в них проводят с помощью конических аэраторов. Объем вводимого воздуха в жидкость можно изменять в широких пределах. Кроме того, эти флотаторы потребляют значительно меньше электроэнергии, чем механические. Работа пневмомеханического флотатора показана на рис. 5.11.
Жидкость, поступающая на очистку, подается в пространство между статором и лопатками вращающегося рабочего колеса.В эту же зону за счет разрежения поступает воздух, который интенсивно перемешивается с жидкостью. Образовавшаяся пена за счет воздуха и частиц примесей сбрасывается пеносъемником в приемный желоб. Там она разрушается и выводится на осветление или на повторную флотацию. Внутренняя поверхность аппарата гуммирована. Производительность таких флотаторов колеблется от 100 до 200 м3/ч, продолжительность обработки - от 3,4 до 1,7 мин.
Контрольные вопросы
1. Характеристика процесса экстрагирования.
2. Диффузионные батареи, их устройство и эксплуатация.
3. Экстракторы роторного типа.
4. Шнековые экстракторы непрерывного действия.
5. Классификация прессов.
6. Двухшнековые прессы.
7. Виды и характеристика фильтров.
8. Камерные фильтр-прессы.
9. Барабанные вакуум-фильтры.
10. Виды флотаторов и их характеристика.