Обработка воды флотацией - OXFORDST.RU

Обработка воды флотацией

Принципы флотационной очистки

1 апреля 2012 г

Методы флотации

Очистка практически любого вида сточных вод методом флотации довольно распространенный сегодня способ утилизации канализационных сбросов и применяется повсеместно в тех местах, где его применение является наиболее выгодным с технической точки зрения.

Флотация (в переводе с французского языка flotter- плавать) — это метод очистки воды с использованием микрочастиц разной смачиваемости. Частицы делятся на два вида:

  • гидрофобные
  • гидрофильные

Гидрофобные — это не смачиваемые водой частицы, а гидрофильные, наоборот, смачиваемые. Суть флотации состоит в том, что при использовании данного метода пузырьки воздуха и выделяемые масляные капли быстро поднимаются к границе раздела фаз и, тем самым уносят вместе с собой гидрофобные частицы. Более того, именно этим методом и очищаются сточные воды многих современных предприятий и заводов от различных взвесей и органических веществ.

Существует ещё один метод очистки сточных вод — это метод пенной флотации. Его отличие от первого метода в том, что вначале частицы проходят обработку реагентами. Затем воздушные пузырьки выталкивают данные реагенты на поверхность воды, в результате чего образуется слой пены, который и уносит различные органические соединения. Более того, кроме реагентов производители добавляют туда ещё и пенообразователь, который повышает устойчивость пены.

Принцип явления флотации и его использование

Гидрофобные частицы сближаются с пузырьками воздуха в воде, в результате чего образуется небольшая прослойка. Эта прослойка становится всё меньше и меньше, и, в итоге, наступает критический момент, когда она неизбежно рвётся. После этого обычно происходит полное смачивание гидрофобной частицы.

Далее пузырёк воздуха прилипает к данной частице, и поднимаются к границе раздела фаз, это происходит за счёт того, что плотность пульпы (жидкой среды) гораздо выше плотности пузырька с частицей. Иными словами, они флотируют, в результате чего образуется слой пены, который автоматическии удаляется из флотатора. Также существует небольшой нюанс в данном процессе. На устойчивость связи пузырька с гидрофобной частицей влияют такие факторы как: размер пузырька и частицы, их физико-химические свойства, а также водной среды, в которой они находятся.

Теперь же мы можем рассмотреть конструкцию флотационной установки. Во-первых, струя воздуха и струя воды располагаются друг от друга на очень небольшом расстоянии. Во-вторых, они направлены в одну сторону, что и позволяет частицам воздуха слипаться с частицами воды. Более того, во флотационную камеру подаются частицы определённого размера, которые установлены неоднократными опытами, что позволяет сделать работу установки оптимальной. Иначе, если пузырёк будет иметь слишком большой объём, то изменится скорость потока и, соответственно, частицы не будут успевать прилепляться друг к другу. Ещё одной причиной, по которой частицы должны иметь определённый размер это то, что при перемешивании воды происходит разрыв соединений между гидрофобными частицами и пузырьками воздуха.

В чём различие между импеллерной и напорной флотацией, которые используют пористые материалы для очистки постоянно поступающих в систему сточных вод?

При применении напорной флотации воды насыщается воздухом, который подаётся под большим давлением. Если при применении данного метода в воду не добавляются реагенты, то этот метод очистки сточных вод называется физическим. Большим плюсом напорной флотации является то, что при её использовании есть возможность регулировать размер и объём пузырьков, а также количество воздуха, которое растворяется в период работы.

Существует ещё один метод флотации – это метод импеллерной флотации, который широко используется в нефтеперерабатывающей промышленности. Данный метод отличается от всех остальных тем, что обладает низкой эффективностью, так как при его использовании во флотаторе происходит большая турбулентность потоков, в результате которой разрушаются хлопьевидной формы. Чтобы получить лучший результат при использовании импеллерной флотации, во флотатор добавляются поверхностно-активные вещества.

Для получения пузырьков небольшого размера производители используют пористые материалы, которые понижают скорость истечения воздушной струи, в результате чего и образуются небольшие пузырьки.

Также эффективность флотации повышается благодаря использованию коагулянтов, помогающие удалять те или иные загрязнения в виде весьма стойких эмульсионных соединений.

Обезвоживание в отстойниках-сгустителях, сушилка и гидроциклоны являются следующими этапами очищения сточных вод от различных взвесей и органических соединений. Но это уже совсем другой разговор и об этом в следующий раз.

В заключение хочется сказать, что благодаря методу флотации наши озёра и пруды сохраняют свою первозданную прозрачность и красоту, что, конечно же, очень приятно обычным людям. И не будь этого метода, возможно, многие прекрасные пруды и реки превратились бы в болота, заполненные отходами с различных предприятий.

Применяемое оборудование компании Argel:
— Flotomax S — напорный флотатор из стеклопластика;
— Флотатор ФДП — флотационная установка.

Флотация. Технологии и процесс

Уважаемые коллеги! В очередном выпуске рассылки от НПЦ «ПромВодОчистка» мы решили подробнее остановиться на флотации – процессе обогащения воды воздухом. Как это делается и для чего нужно, читайте подробнее в нашей статье.

Факт 1. Отделенные частицы собираются в виде пены (флотопродукт) на поверхности жидкости

В противоположность отстаиванию флотация представляет собой процесс раз­деления фаз жидкость — твердое вещество или жидкость-жидкость, применяемый в отношении частиц, плотность которых меньше плотности содержащей их жидкос­ти.

Флотацию называют естественной, если разность между природной плотнос­тью агрегатов частиц и плотностью воды достаточна для их разделения.

Принудительной флотацией называют процесс, в котором для улучшения отде­ления частиц, обладающих природной флотируемостью (но имеющих недостаточ­ную скорость разделения), используются различные внешние средства (воздух или воздух и различные реагенты).

Флотацию называют спровоцированной, если плотность частицы, превышаю­щая плотность жидкости, искусственно снижается для обеспечения ее флотации. При этом используется способность некоторых твердых частиц (или жидкостей) прилипать к пузырькам газа (как правило, воздуха) с образованием пар твердая частица — газ, имеющих меньшую плотность, чем жидкость, в которой они диспер­гированы. Таким образом, действующий процесс имеет трехфазную природу (газ — жидкость — твердая фаза) и зависит от физико-химических характеристик всех трех фаз, и в первую очередь от характера их межфазных поверхностей (большая или меньшая гидрофобность).

Пузырьки газа обычно классифицируют по их размеру: средние (2-4 мм), мелкие (от сотен микрометров до 1 мм)-и микропузырьки (40-70 мкм).

В области обработки воды термином «флотация» (в буквальном смысле этого сло­ва) принято называть флотацию, спровоцированную действием микропузырьков, подобных тем, которые можно видеть в струе «белой» воды, вытекающей из крана сети распределения воды, т. е. струи, обогащенной газом, растворенным в ней под большим давлением. Последний процесс называют напорной флотацией или флотацией растворенным воздухом (FAD — от фр. flottationaairdissout или DAF — от англ. dissolvedairflotation).

В горно-обогатительной и нефтяной промышленности для обозначения флота­ции с использованием воздуха или иного газа, диспергированного до состояния мелких пузырьков диаметром 0,2-2 мм, используется термин механическая фло­тация (в англоязычных странах применяются термины IAF — Induced Air Flotation или IGF — Induced Gas Flotation (принудительная флотация воздухом или газом)).

Факт 2. Восходящая скорость микропузырька газа в воде в ламинарном режиме описы­вается уравнением Стокса

При увеличении диаметра пузырька его восходящая скорость возрастает и уве­личивается турбулентность течения вокруг него, вследствие чего его движение пе­рестает подчиняться закону Стокса. Поэтому для расчета восходящей скорости пу­зырьков размерами 20-20 ООО мкм (рис. 1) последовательно применяются законы Стокса, Аллена и Ньютона.

Результаты расчета показывают (см. рис. 1 и 2), что:

  • пузырьки размером 50 мкм имеют скорость порядка 6 м/ч при 30 ‘С и 4 м/ч при 10 о С;
  • пузырьки диаметром порядка 1 мм имеют примерно в 100 раз большую ско­рость подъема.

Рисунок 1. Восходящая скорость пузырьков воздуха в воде

Рисунок 2. Восходящая скорость микропузырьков воздуха в воде

О размере пузырьков

Для отделения флокул целесообразно использовать микропузырьки, посколь­ку пузырек диаметром 1,2 мм заключает в себе в 8000 раз больше воздуха, чем мик­ропузырек размером 60 мкм. Из этого следует:

  • если при необходимости получения равномерного распределения пузырь­ков по всему сечению аппарата будут использоваться пузырьки диаметром не­сколько миллиметров, то это потребует гораздо большего расхода воздуха, чем в случае микропузырьков, при этом большое количество воздуха приведет к воз­никновению турбулентных течений, обладающих весьма значительным возмуща­ющим действием;
  • увеличение концентрации пузырьков повышает вероятность встречи частиц с пузырьками. Кроме того, невысокая восходящая скорость микропузырьков в массе жидкости обеспечивает более надежное их прилипание к столь хрупким частицам, какими являются флокулы;
  • сцепление пузырьков значительно облегчается, если их диаметр заметно меньше диаметра взвешенной флокулы.
Читайте также  Железобетонные конструкции покрытий

В тех случаях, когда целью обработки является увеличение скорости естествен­ной флотации и удержание на поверхности воды образовавшейся пены, для отде­ления крупных, рыхлых, более легких, чем вода, частиц, обладающих гидрофобностью, можно использовать пузырьки больших размеров. Именно это имеет место при отделении жиров.

Факт 3. Выделяют два основных типа флотации – естественную и принудительную

Естественная флотация

Процесс флотации широко используется для предварительного извлечения жиров, хотя, как правило, соответствующие аппараты не называют флотаторами. Перед такой двухфазной флотацией может производиться коалесценция (позволя­ющая микрокапелькам сливаться друг с другом) в целях получения размеров ка­пель, благоприятствующих отделению жиров от воды.

Принудительная флотация воздухом без использования реагентов

В данном случае мы имеем дело с естественной флотацией, для проведения ко­торой сквозь массу жидкости продувают пузырьки воздуха. Ее преимущественно применяют для отделения диспергированных жиров (частицы гидрофобны, вслед­ствие чего воздух с легкостью прилипает к их поверхности).

При обычном извлечении жиров воздух подается через диффузоры пузырьками средних размеров (2-4 мм), создающими турбулентность, что позволяет также от­делять тяжелые частицы (как минеральные, так и органические), прилипшие к жи­рам.

Рисунок 3. Растворимость воздуха в воде при 20 о С

Для более глубокого извлечения жиров на стадии предварительной обработки ГСВ воздух подается мелкими пузырьками (от сотен микрометров до 1 мм) с по­мощью погружного механического аэратора. Таким образом реализуется процесс квазифлотации, состоящий в аккумулировании плавающих веществ и удержании их на поверхности жидкости.

Принудительная флотация с использованием реагентов (механическая флотация, или вспенивание)

Принудительная флотация этого типа протекает в условиях, весьма отличающих­ся от характерных для напорной флотации: другие плотность и размеры твердых частиц, размеры пузырьков воздуха, условия смешивания. Для изменения поверх­ностного натяжения используются специальные реагенты.

Факт 4. Напорная флотация наи­лучшим образом отвечает условиям извлечения достаточно хрупких флокул, обла­дающих относительно невысокой плотностью, обусловленной их составом (гидрок­сиды и/или ОВ)

Формирование микропузырьков предварительным насыщением

Рисунок 4. Различные типы напорной флотации

Предварительное насыщение под давлением является наиболее распростра­ненным способом формирования микропузырьков.

Контакт воды с воздухом происходит в закрытом сосуде под давлением в не­сколько бар; воздух растворяется в воде в соответствии с законом Генри (на рис. 3 показана зависимость концентрации воздуха, растворенного в насыщенной воде при 20 «С, от давления).

В качестве жидкости, подвергаемой предварительному насыщению воздухом, используют либо исходную воду (частично или полностью) — прямое насыщение, либо часть рециркулируемой обработанной воды — косвенное насыщение (рис. 4).

При осветлении поверхностных вод или ПСВ, как правило, применяют косвенное насыщение; расход насыщенной воздухом воды составляет от 5 до 50 % расхода обрабатываемой воды; давление 4-6 бар. На практике используют воду, содержа­щую растворенный воздух в количествах, отвечающих 70-95%-му насыщению воды при данном давлении. Расход сжатого воздуха существенно изменяется в зависи­мости от области применения напорной флотации.

Рисунок 5. Микропузырьковое молоко (напорная флотация)

При сгущении осадка (гидроксидные осадки или избыточный активный ил) насы­щение осуществляется прямым способом, поскольку с учетом концентрации фло­тируемых ВВ (2-6 г/л) требуется гораздо большее количество воздуха.

Пузырьки воздуха образуются при уменьшении давления в специальном устрой­стве; на рис. 36 показана зависимость от температуры объема воздуха, высвобож­дающегося в форме микропузырьков для случая 100%-го насыщения воды воздухом и 100%-го снятия давления. Конструкция устройства, в котором происходит процесс снятия давления, определяет качество (размеры и однородность) образу­ющихся пузырьков.

Отметим, что один пузырек диаметром 2 мм заключает в себе столько же воздуха, сколько его содержится в 106 микропузырьков размером по 20 мкм. Кроме того, крупные пузырьки создают турбулентные потоки, опасные для нормального пере­мешивания, т. е. формирования смеси так называемой белой воды (микропузырьковое молоко) со сфлокулированной водой (рисунок 5 — вид струи молочно-белой воды, в которой практически отсутствуют пузырьки крупных размеров).

Все установки напорной флотации содержат:

  • зону флокуляции — на начальной стадии обработки воды;
  • зону смешивания флокул с водой после снятия давления — непосредственно после появления микропузырьков;
  • флотационную камеру, с поверхности которой образовавшаяся пена удаляет­ся гребками-пеногонами или отводится гидравлически (переливом);
  • зону отвода обработанной воды из нижней части флотационной камеры через перегородку.

При обработке сточных вод не всегда удается сфлотировать все ВВ. Неизбежно, что в конце концов часть наиболее тяжелых частиц оседает на дно уста­новки. Вследствие этого флотомашины, используемые для обработки ПСВ или ГСВ, обычно оснащаются системой удаления осадка со дна (днище, имеющее значи­тельный наклон, или скребки-осадкоудалители).

Напорная флотация при обработке вод применяется для различных целей:

  • отделение сфлокулированных веществ при осветлении (для воды, содержа­щей небольшое количество ВВ, но обогащенной ОВ, водорослями и/или сильно окрашенной, например воды многих озер и водохранилищ);
  • отделение и извлечение волокон из сточных вод предприятий целлюлозно-бу­мажной промышленности;
  • отделение и извлечение жиров и белковых веществ из сточных вод предприя­тий аграрно-пищевой промышленности;
  • отделение нефтепродуктов из сточных вод нефтеперерабатывающих и метал­лургических заводов, аэропортов и т. п.;
  • отделение гидроксидов металлов или пигментов;
  • осветление растворов активных илов вместо отстойников (довольно редкий случай);
  • третичная физико-химическая обработка воды;
  • сгущение избытка осадка, образующегося при биологической обработке сточ­ных вод или при осветлении питьевой воды, включая осадки от промывки фильтров и биофильтров.

Подробную информацию о насосах-флотаторах производства НПЦ «ПромВодОчистка» вы можете найти в соответствующем разделе нашего каталога: Насосы флотаторы

Флотация воды

В сфере профессиональной водоподготовки используется все больше прогрессивных технологий очистки воды в промышленных масштабах. Сегодня мы расскажем о методе флотационной обработки, который получил распространение в первую очередь по причине своей экономичности.

Описание и принцип

Флотация – очистка воды от крупно- и мелкодисперсных взвешенных примесей. Процесс включает несколько этапов. В самом начале в очищаемую жидкость подают диспергированный воздух. Частицы, обладающие высокой степенью гидрофобности, движутся ему навстречу и соединяются с пузырями воздуха, образуя комплексы шлама (так называемые флотокомплексы), внешне напоминающие пенные сгустки. Под воздействием молекулярных сил шлам всплывает на поверхность, после чего его удаляют при помощи специального оборудования.

Удаляемые частицы

  • Взвешенные твердые примеси.
  • Продукты нефтепереработки.
  • Маслянистые включения.
  • ПАВ (мыла, моющие средства и пр.)
  • Смолы.
  • Полимерные включения.
  • Любые эмульгированные жидкие вещества.
  • Илистые отложения.

Применение в промышленной водоочистке

Способ флотации получил распространение в процессе очистки промышленных и бытовых стоков. На первых этапах их пропускают через механические фильтры и отстаивают. После первичной водоподготовки в жидкости остаются взвешенные частицы, для удаления которых и используют технологию флотации воды. После заполнения объема очищаемой жидкости кислородом, взвеси соединяются с воздушными пузырьками, образуя шлам, и выталкиваются на поверхность, поскольку весят меньше, чем та структура, в которой они располагаются.

Эффективность

На показатели эффективности такого процесса, как флотация сточных вод, влияет степень гидрофобности удаляемых химэлементов, а также особенности самих пузырей воздуха (в частности, их размер и прочность). Чем выше показатель гидрофобности частиц загрязнителя, тем быстрее они образуют соединение с воздушными пузырями.

Для ускорения процесса задействуют химические реагенты, способные повышать гидрофобность удаляемых веществ. Наибольшую популярность в качестве химреагентов для флотационной водоочистки получили следующие вещества.

  • Поверхностно-активные собиратели: соли аммония, всевозможные масло- и нефтепродукты.
  • Пенообразующие химические добавки: фенол, сосновое масло.

Классификация используемых технологий

В промышленности и коммунальном хозяйстве применяют несколько основных методов флотации воды.

  1. Напорная. В очищаемую жидкость закачивают необходимый объем воздуха, после чего резко понижают давление в системе. В результате образуются пузырьки необходимого размера.
  2. Вакуумная. Стоки пропускают через специальную аэрационную камеру, где она напитывается воздухом. После этого воздушно-водяную смесь подают в деаэратор для удаления излишнего (нерастворенного) воздуха. На финишном этапе жидкость поступает в установку-флотатор, в котором резко снижают давление для образования пузырей.
  3. Электролизная. В жидкость помещают два электрода, пропускающих электрический ток. В результате такого процесса происходит естественная химическая реакция – распад H2O на водород и кислород. В свою очередь, металлические (железные или алюминиевые) электроды выделяют особые вещества-коагулянты, которые связываются со взвешенными включениями и вместе с ними поднимаются на поверхность в виде пены-шлама.
Читайте также  Машины и их основные элементы

Преимущества

  • Низкая себестоимость и высокая экономичность.
  • Низкие энергозатраты.
  • Возможность извлекать большинство видов взвешенных частиц, включая нефтепродукты.
  • Малый расход очищаемых сточных вод.

Недостатки

  • Удаляются далеко не все виды загрязнений.
  • Расходы на химреагенты.
  • Для каждого типа взвесей приходится использовать свою собственную технологию (с соответствующими расчетами).

Таким образом, флотационные способы водоочистки можно назвать достаточно простым и выгодным способом промышленной водоподготовки, который имеет как преимущества, так и определенные недостатки. Флотация воды активно используется в очистке производственных стоков, а также в городских коммунальных системах водоочистки (для удаления загрязнений из бытовых сточных вод).

Что такое флотация воды

С каждым годом ухудшение экологической обстановки в целом и сокращение запасов чистой воды в частности заставляет человечество изобретать новые способы улучшить воздух, воду, утилизировать отходы производства и потребления. Для обеспечения качественной очистки отработанных вод с возможностью дальнейшего их использования в технологическом процессе применяют разные методы. Флотация для очистки воды занимает среди них не последнее место, помогает эффективно избавлять промышленные промывные воды от загрязнителей наряду с обратным осмосом, флокуляцией и коагуляцией водных растворов.

Очистка воды методом флотации

В переводе с английского флотация означает «плавание на поверхности воды». В основе процесса флотации воды лежит явление избирательного смачивания. Молекулярные силы действуют специфически и способствуют прилипанию взвешенных веществ к пузырькам мелкодиспергированного в воде воздуха. На поверхности водного раствора образуется пенный слой, насыщенный извлекаемыми примесями.

После механической фильтрации и отстаивания сточных вод, в растворе остаются взвешенные примеси. Флотация для очистки сточных вод направлена на удаление из водных растворов таких взвесей. Кроме суспензированных твердых примесей методом флотации можно освобождать воду от продуктов нефтепереработки, масел, ПАВ и других эмульгированных жидких веществ. В некоторых случаях возможно удаление ионов, растворенных в воде, в том числе радиоактивных. В таком случае используемые реагенты должны образовывать поверхностно-активные комплексы с извлекаемыми ионами. Такая очистка носит название пенной сепарации.

Механизм флотационной адсорбции

В водный раствор, подлежащий очистке, подают высокодиспергированный воздух. Мельчайший газовый пузырек сближается с гидрофобной поверхностью взвешенной частички. Разделяющая их тонкая граница постепенно уменьшается, теряет устойчивость и при достижении критического значения разрывается. Это есть элементарный акт пенной флотации сточных вод.

Время соприкосновения ничтожно мало (0,001 — 0,002 с). Вероятность слипания определяет кинетика формирования краевого угла смачивания. Масса флотируемых частиц должна быть меньше силы их притяжения к воздушным пузырькам и силы, выталкивающей агломерат на поверхность. Подходящий размер удаляемых частичек варьируется в пределах 10 -3 — 10 -1 см. Мелкодисперсные примеси (диаметром меньше 4 — 9 мкм) плохо поддаются флотации и уменьшают степень извлечения более крупных примесей.

Для интенсификации флотационного процесса повышают гидрофобность поверхности частиц вводом специальных реагентов. Избирательно адсорбируясь на частичках примесей, они уменьшают их смачивание. В результате процесс прилипания к газовым пузырькам идет быстрее и качественнее.

Виды флотации при очистке воды

Способов добавления в очищаемый раствор воздуха множество, среди которых по размерам получаемых газовых пузырьков можно выделить следующие методы.

  1. Флотация с образованием воздушных пузырьков из раствора происходит в вакуумных, эрлифтных, напорных системах. Это пневматические методы насыщения раствора воздухом, где его диспергирование осуществляется за счет изменения давления. При напорной флотации сточных вод в промывную воду сначала нагнетают под давлением воздух. Когда давление вновь возвращается к атмосферному, внутри водной массы образуется множество пузырьков. В случае вакуумного метода насыщение воздухом проходит в аэрационной емкости. При попадании в камеру флотации с критически низкой величиной давления, в растворе происходит бурное газообразование. Эрлифтные установки флотации сточных вод работают за счет перепада высот, на которых расположены емкости.
  2. Механическое измельчение воздуха в импеллерных, пневматических, безнапорных системах. Сущность механических способов насыщения заключается в перемешивании водного раствора с применением турбины, центробежного насоса. Образующиеся водные завихрения насыщаются воздухом. Изменять размер газовых пузырьков можно скоростью работы турбины. При безнапорной схеме флотации сточных вод пузырьки образуются более крупные, которые неэффективны для извлечения мелкодисперсных взвесей. Пневматический метод флотации сточных вод применяется, когда очищаемые воды агрессивно воздействуют на материал турбины или рабочую часть насоса. Воздух подают через специальные трубки, размещенные на дне флотационной емкости.
  3. Барботажная флотация с использованием пористых материалов предполагает пропускание воздуха перед попаданием в рабочий раствор через материал с мелкими отверстиями. Чем меньше поры, тем более диспергированный газ попадает в воду. Плюсы такой флотации по очистки воды — в простоте конструкционного исполнения, отсутствии сложных механизмов, минимальных энергозатратах. Недостатки — загрязнение пор, сложности в выборе мелкопористых материалов, которые обеспечат образование мельчайших и одинаковых по диаметру пузырьков.

В установках электрофлотации очищаемый водный раствор пропускают в поле между электродами, на поверхности которых выделяются газовые пузырьки водорода и кислорода. Электроды могут быть растворимыми и нерастворимыми. При использовании растворимых электродов электрофлотационный процесс сопровождается электрокоагуляцией, которая повышает эффективность флотации.

Реагенты для очистки сточных вод методом флотации

Повышение гидрофобности сорбируемых загрязнений проводят катионоактивными, анионоактивными, неионогенными ПАВ. Полярной группой они сорбируются на линии разделения твердая фаза — вода, а неполярная часть обращена в воду. За счет этого происходит гидрофобизация взвешенной частицы. При флотации оксидов и солей щелочно-земельных металлов используют щелочные мыла, высшие жирные кислоты, натриевые сульфаты высших спиртов, алкиларилсульфонаты с цепочками из 11 — 17 углеродных атомов. В случае флотации кислотных минералов, песка применяют катионоактивные соединения — высшие алифатические амины и соли четвертичных аммониевых оснований с 13 и более атомами С. Аполярные вещества (графит, уголь) флотируют углеводородными маслами.

Другой группой флотореагентов являются вспениватели. Они адсорбируются на границе воздух — вода и умеренно стабилизируют пену. В качестве стабилизаторов применяют соединения терпеновых, одноатомных алифатических спиртов с 5 — 7 углеродными атомами, ксиленолы, крезолы, монометиловые и монобутиловые эфиры пропиленгликолей. Для изменения щелочности водного раствора используют CaCO3, H2SO4, HCL, NaHCO3.

Преимущества и недостатки технологии флотации сточных вод

Флотация как процесс очистки сточных вод имеет свои плюсы и минусы. В качестве преимуществ можно назвать:

  • низкозатратность метода;
  • относительно простое устройство флотаторов всех видов, не требующее особых усилий и средств в обслуживании;
  • эффективность очищения водных растворов;
  • высокая скорость флотационного процесса;
  • возможность удаления из раствора продуктов нефтепереработки.

При всех достоинствах избирательное действие пузырьков воздуха во флотационном методе напрямую зависит от показателей гидрофобности загрязняющих веществ. Постоянный контроль работы флотаторов для получения газовых пузырьков нужного размера, добавление гидрофобизирующих реагентов, вспенивателей можно отнести к недостаткам данного способа очистки промывных вод.

Флотация и коагуляция при очистке сточных вод

Методы флотации и коагуляции сточных вод различаются по механизму агрегирования частиц примесей из раствора.
При коагуляции образуются агрегированные структуры примесей под действием специально введенных веществ — коагулянтов, нарушающих равновесие в коллоидной системе и вызывающих слипание частиц. Крупные агломераты удаляются из раствора осаждением и отстаиванием.

В процессе флотации воды главным собирателем загрязнений является высокодиспергированный воздух. Образование пузырьков внутри раствора вызывают разными методами. Пузырьки сорбируют вокруг себя мельчайшие частички примесей, которые имеют меньшую массу, чем сила, выталкивающая воздух на поверхность. Загрязнители всплывают вместе с воздухом, образуя флотационную пену. Она содержит максимальную концентрацию удаляемых соединений и постепенно выводится из системы.

Эффективность очистки сточных вод флотацией

Флотация — это способ очистки воды, который не является самостоятельным способом очистки загрязненных водных растворов. Ее используют как метод доочистки после избавления от примесей фильтрацией, коагуляцией, отстаивания в отстойниках. Процесс флотации сточных вод позволяет убрать мельчайшие неосаждаемые частицы загрязнений, дает отличные результаты при малых вложениях. Флотацию воды сопровождает аэрация промывных вод, снижение содержания в растворе ПАВ и легкоокисляемых элементов, патогенных бактерий. Эти процессы улучшают протекание следующих этапов очистки воды.

Виды и устройство флотаторов для очистки сточных вод

Одним из наиболее эффективных способов очищения канализационных стоков от мельчайших примесей является флотационный метод, осуществляемый за счет флотатора для очистки сточных вод. О том, что собой представляет данный способ, и как он осуществляется, расскажет эта статья.

Что это такое?

Принцип работы и что нужно знать

Флотация представляет собой метод очистки загрязненных стоков от примесей мусора, осуществляемый за счет их всплытия на поверхность.

Читайте также  Мониторинг в СМИ

Во время этого процесса в стоки добавляется специальный деспергированный воздух, под воздействием которого все мельчайшие частицы примесей проявляют гидрофильные или гидрофобные свойства.

Принцип действия флотатора выглядит следующим образом:

  • в специальном устройстве (электрофлотаторе) стоки проходят через рабочую камеру;
  • одновременно с этим стоки насыщаются диспергированным воздухом;
  • осуществляется контакт примесей с пузырьками кислорода (гидрофобные частицы приближаются к пузырьку воздуха, водная прослойка между ними постепенно истончается и исчезает, вследствие чего образуется комплекс гидрофобной частицы с пузырьком газа);
  • в результате взаимодействия на поверхности воды образуется пенный слой;
  • по мере образования пенный слой удаляется с поверхности очищаемой жидкости специальным грабельным устройством.

Устройство

Примерная схема устройства флотатора выглядит так:

  • емкость с насосом смешивания кислорода с водой и реагентами (в нее загоняется воздух, который насыщает воду с образованием подходящих по размеру пузырьков);
  • из емкости смешения смесь воды и воздуха перегоняется в основной резервуар (флотокамера или танк флотации), оснащенный клапаном для выпуска избыточного воздуха;
  • в основной резервуар поступают стоки, прошедшие механическую очистки;
  • за счет нагнетания водовоздушной смеси в танке запускается процесс флотации (смесь распространяется по всему объему и собирает примеси);
  • пузырьки поднимаются на поверхность, образуя пену;
  • очищенная сточная вода выпускается с помощью выводных труб;
  • по мере накопления пена удаляется с помощью механических установок;
  • после вывода очищенная вода попадает в дегазатор с барботажным слоем жидкости для удаления избыточного кислорода (который отводится в емкость смешения по «возвратной» трубе).

Преимущества и недостатки

Как и любой другой метод очистки сточных вод, флотационный способ имеет как свои достоинства, так и недостатки.

К преимуществам флотационного метода относится:

  • низкая стоимость;
  • простота конструкции;
  • высокая степень очищения;
  • высокая скорость очистки;
  • возможность очищения вод от нефтепродуктов.

Флотационный метод

Эффективность: важные параметры

Эффективность флотационного метода очищения стоков зависит от определенных параметров:

  • чем больше примеси в стоках склонны к гидрофобности, тем выше эффективность очистки;
  • пузырьки воздуха должны быть устойчивы к разрушению, что осуществляется за счет добавления реагентов;
  • размер пузырька воздуха не должен быть слишком большим (быстро всплывет) или слишком маленьким (быстро лопнет);
  • количество пузырьков и равномерность распределения также оказывают влияние на эффективность данного способа очистки.

Эффективность флотационного метода очистки также во многом зависит от конфигурации устройства, его производительности и автоматизации.

Важно понимать, что в качестве самостоятельных инструментов очистки стоков флотационные блоки не используются. Их применение целесообразно в комплексе с другими очистными устройствами. В процессе очистки флотаторы функционируют лишь после блоков механической обработки.

Виды флотаторов

Флотационные установки

Для повышения эффективности очищения используются флотационные установки, спроектированные на основе определенных конструкционных принципов.

В большинстве своем установки делятся на три категории:

  • устройства, основанные на создании мельчайших пузырьков;
  • напорные устройства;
  • гравитационные устройства.

Работа флотаторов любой категории основана на общей методики пенной флотации, однако каждая из систем наиболее эффективна для очищения сточных вод различных степеней загрязненности.

Современные флотационные установки изготавливаются в виде однокамерного или двухкамерного аппарата.

В однокамерных устройствах образование флотокомплексов осуществляется в том же масштабе, что и разделение фаз. Такой тип конструкции наиболее эффективен при флотации крупными пузырями, когда фитокомплексы всплывают со скоростью, соизмеримой со скоростью простейшего акта флотации.

При флотации пузырьками небольшого размера более прогрессивной считается двухкамерная емкость. В первой камере создаются условия для взаимодействия частиц, а во второй – обеспечивается благоприятная гидродинамическая обстановка, ориентированная на завершение процесса флотационного деления и накопления пены.

Большое влияние на эффективность очистки оказывает направление движения жидкости в установке. На данный момент выпускаются аппараты с горизонтальным, вертикальным и угловым движением стоков.

В горизонтальных установках движение потока может быть как прямоточным, так и тангенциальным. В вертикальных – жидкость может быть направлена вверх (увлекая флотокомплексы за собой) или вниз (замедляя из всплытие).

Для установок с угловым направлением движения характерно прямоточное, противоточное или перекрестное перемещение потока по отношению к направлению движения пены.

Электрофлотатор

Электрофлотатор представляет собой технологический комплекс для очищения стоков от тяжелых металлов, нефтепродуктов и ПАВ методом электрофлотации с дальнейшим выводом очищенных вод в дренаж или подачей на блок фильтров. Особенностью данного устройства является создание замкнутого цикла оборотного водоснабжения в организации.

Принцип работы электрофлотатора основывается на электрохимических процессах выделения кислорода и водорода в процессе электролиза и флотационного эффекта всплытия примесей на поверхность сточной жидкости.

Электрофлотационный модуль состоит из таких элементов, как:

  • электрофлотатор с блоком нерастворимых электродов;
  • пеносборное устройство;
  • источник питания постоянного тока;
  • дополнительные накопительные емкости для реагентов, стоков и очищенных вод;
  • насосное оборудование.

Данное устройство рекомендуется применять для очистки сточных вод как производственного характера, так и смешанного состава.

Механическая флотатор

Данный метод обогащения канализационных стоков воздухом может осуществляться одним из нижеперечисленных способов:

  1. перемешивание сточных вод в специальной центрифуге с помощью турбины;
  2. перемешивание воды с помощью специального рабочего колеса, оснащенного лопастями;
  3. обогащение стоков с помощью специальных труб.
  • В первом случае установка (импеллер) позволяет добиться формирования пузырьков воздуха необходимого диаметра. Как правило, импеллер используется для очищения стоков от нефтепродуктов и жиров. Основным преимуществом данной установки является возможность вариации величины пузырей в результате схемы проведения флотации. Иными словами, чем выше скорость вращения турбины, тем меньше диаметр пузырьков.
  • Второй способ является безнапорным и является наиболее подходящим для удаления крупнодисперсных и волокнистых загрязнений (шерсть, волосы, нити и тому подобное). При безнапорном способе флотации пузыри получается достаточно большими по размеру.
  • В третьем способе для обогащения стоков используются специальные трубы, расположенные на дне приемного резервуара. Данный способ также называется пневматическим и используется в случаях необходимости очищения стоков, являющихся агрессивными и небезопасными для обработки в безнапорном колесе или импеллере.

Насыщение воды воздухом с использованием пористого материала

Данный способ насыщения стоков заключается в проведении воздушного потока сквозь специальную пористую структуру, в качестве которой может выступать специальная тонкая пластина с тонкими щелями по всему периметру. При этом, чем меньше щели, тем меньше размер формируемых пузырей.

Выделение пузырей воздуха из специального раствора

В данном методе насыщения стоков воздух может выделяться как напорным, так и вакуумным методом.

В случае с напорным методом, воздух под высоким давлением подается в воду, в результате чего на всех слоях жидкости образуются воздушные пузыри.

Реагенты во флотации

Для повышения качества очистки стоков флотационным методом зачастую используются специальные химические реагенты, основной задачей которых является увеличение уровня гидрофобности частиц мусора и примесей. Специалисты выделяют два вида реагентов для флотации:

  • для усиления гидрофобности (чаще всего используются: нефтепродукты, масла, соли аммония, меркаптан);
  • для стабилизации пены (чаще всего используются: крезол, фенолы, сосновое масло).

Как произвести расчет?

Эффективность работы флотатора зависит, прежде всего, от соответствия устройства и конфигурации поставленным задачам. В связи с этим расчет флотатора должен производиться с учетом таких показателей, как:

  • объемы поступающих сточных вод;
  • концентрация взвешенных элементов;
  • состав стоков;
  • наличие маслообразных продуктов.

На основании данных параметров может быть рассчитана схема флотации: габариты емкостей, труб и других элементов.

Стоимость электрофлотаторов зависит от множества факторов, и может колебаться от нескольких сотен тысяч до миллионов рублей.

Где купить флотатор для очистки сточных вод?

В Москве

Приобрести флотатор для очищения сточных вод можно в таких компаниях, как:

  • «Экосервис»: город Москва, Белозерская улица, дом11;
  • «Коммунальное оборудование»: город Москва, улица Перовская, дом 21;
  • «Эколос»: город Москва, Волокамское шоссе, дом 88к8, офис 224.

В СПб

Продажей флотаторов в Санкт-Петербурге занимаются:

  • «Экосервис»: город Санкт-Петербург, проспект Энгельса, дом 34;
  • «Эколос»: город Санкт-Петербург, улица Юрия Гагарина, дом 1, корпус А, офис 542 Б;
  • «Гальванкомплекс»: город Санкт-Петербург, Калининский район, улица Комсомола, дом 1/3.

Таким образом, несмотря на высокую стоимость, флотатор для очистки сточных вод является достаточно востребованным устройством, способным обеспечить очищение стоков от мельчайших примесей.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: