Флотаторы для очистки сточных вод — что это, принцип работы и устройство, цена

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.

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.

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.
Читайте также:  Насос фекальный погружной с измельчителем: для выгребных ям, бытовой, для дачи, цена

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.

Виды флотаторов для очистки сточных вод и что это такое

Важной частью комплексов по очищению сточных вод выступают флотаторы. Они необходимы для удаления мелкодисперсных не растворяемых частиц, которые остаются в жидкой среде после отстойников и фильтров.

Такие механизмы применяются чаще в очистительных сооружениях промышленного назначения.

Что это такое?

Флотатор – это устройство для удаления взвешенных частиц и органики из воды путем комбинирования физических и химических процессов.

Способом флотации стоки очищают от:

  • масел;
  • жировых загрязнений;
  • нефтепродуктов;
  • поверхностно-активных веществ;
  • примесей органики.

Принципы функционирования

В стоки, которые подвергаются очищению, разнообразными способами подается воздушная смесь. Не растворенные частицы присоединяются к капсулам с газом, проходящим сквозь жидкую среду. Затем всплывают наверх емкости в состоянии пены (фотошлама).

С поверхности стоков она собирается механизированным способом с помощью специальных скребков. Очищенная вода отводится из камеры флотирования.

Насыщать жидкость капсулами с газом можно несколькими способами:

Механизированное наполнение загрязненной жидкости газообразными смесями выполняют по следующим этапам:

  1. В центрифугах сточные воды перемешиваются до однообразного состояния. Одновременно проводят наполнение массы газами. Образующиеся капсулы притягивают и выводят на поверхность загрязняющие частицы.
  2. Тщательное взбивание стоков в резервуаре, оборудованном лопастями, прикрепленных к колесам.
  3. Вариант аэрации – наполнение стоков водовоздушной смесью через трубы, расположенные в нижней части резервуара.

При использовании напорного метода в загрязненную жидкость с помощью давления закачивается кислород. Применение вакуумного варианта – канализационные стоки насыщают молекулами воздуха в специальных емкостях.

Для того, чтобы воздушные капсулы имели требуемый объем, производят их дробление при помощи:

Достоинства и недостатки

Преимущества использования флотационных установок:

  • Устройство высокоэффективно для удаления многих видов мелкодисперсных веществ.
  • Флотация довольно быстро справляется с очищением сточных жидкостей.
  • Работа по очистке очищения выполняется непрерывно.
  • У всего оборудования простая конструкция.
  • Работы по обслуживанию флотаторов не подразумевают больших затрат.
  • Цена на оборудование достаточно невысокая.

При этом есть и определенные минусы флотационной чистки:

  • Этот вариант не позволяет удалить все виды взвесей из жидкой среды.
  • В некоторых процессах применяют реагенты, что удорожает стоимость очищения.
  • Необходимо постоянно контролировать параметры подаваемых газов. Иначе эффективность очищения значительно снизится.
  • Чем большее количество взвесей в канализационных стоках, тем выше производительность флотационной установки.
  • Эффектность очищения во многом определяется объемом газовых капсул. Недостаточно большой пузырек не успеет подняться на поверхность. Они растворятся по пути наверх. Крупные пузыри будут всплывать очень быстро. Поэтому не соберут много взвесей.

Эффективность работы также зависит от:

  1. типа флотатора;
  2. его производительности;
  3. степени автоматизации процесса.

Область применения

Флотаторы используются в основном в системах очищения на производствах:

  • коммунальные очистные сооружения;
  • мясо-молочные комбинаты;
  • птицефабрики;
  • консервные заводы;
  • маслозаводы и жировые производства;
  • нефтегазовая отрасль.

На горнодобывающих производствах такой метод часто используется для обогащения породы.

Виды флотационных устройств

Можно выделить основные варианты:

  • На жидкости создается пленочный слой, на который налипают нерастворимые элементы грязи.
  • Пенистая – в жидкость нагнетают газы и пенообразующие реагенты. Газовые капсулы притягивают к себе и доставляют наверх нерастворимые вещества. Химикаты необходимы для устойчивости пенистой шапки, которая удаляется механически. Затем она сгущается и проходит фильтрацию.
  • Маслянистая – капли масел стремятся вверх, забирая по пути взвеси. После этого масляный слой убирают и очищают.

Кроме того, оборудование классифицируется по виду образования воздушных капсул.

Механический тип

Флотационное оборудование простого типа — резервуары, в которых осуществляют перемешивание канализационных отходов лопастями.

Оборудование подходит для жидкостей с высоким количеством взвешенных загрязнений, склонных к пенообразованию.

Напорный

Самыми эффективными и наиболее распространенными являются флотационная установка с подачей газов в воду напорным способом. Его используют, если плотность взвесей сравнима плотности жидкости. В этом варианте мелкодисперсные загрязнения не выпадают в осадок.

Основой данного метода является введение газов в воду под давлением в специальных емкостях. Затем водовоздушная смесь подается в резервуар со стоками. Из-за перепада давления происходит активное образование мелких газовых капсул.

Действие сил поверхностного натяжения закрепляет их к молекулам загрязнений. Образованный флотошлам всплывает на верх резервуара. Здесь он механически удаляется.

Принцип работы простейшей флотационной машины:

  1. В смесительную камеру насоса поступают воздух и вода. Здесь выполняется растворение газа в жидкости. Остатки избыточного воздуха выпускается посредством клапана.
  2. Водная смесь с воздушными капсулами по системе труб поступает в танк флотационной установки.
  3. В эту емкость также заливают канализационные стоки, которые прошли предварительную очистку в отстойнике.
  4. В резервуаре происходит сбор взвешенных загрязнений посредством капсул с газом.
  5. Фотошлам собирается в верхней части емкости в виде пенного слоя, который убирается механически.

Практически чистая вода сливается из флотационного танка. Часть ее перенаправляется в насос для повторного смешивания с газом.

Электрический

Для выделения взвешенных загрязнений из канализационной массы также используют электрический ток.

Принцип работы флотатора для очистки сточных вод электрического типа:

  1. В резервуаре с загрязненной водой размещаются электроды.
  2. После подачи напряжения молекулы воды разделяются на кислород и водород. На концах электрических стержней образуются капсулы с электролитическими газами.
  3. Они поднимаются вверх, собирая частицы загрязнений.

Этот вариант достаточно эффективен при установке стержней из алюминия или железа. В качестве вспомогательных реагентов для образования устойчивых соединений взвесей грязи и капсул газа выступают ионы металлов.

Большим достоинством использования электроустановок является простая конструкция, не занимающая много места.

В составе такого оборудования отсутствуют емкости для реагентов и сатураторы. Но увеличиваются затраты на электроэнергию при очистных работах. Кроме того, требуется оборудование для вывода водорода.

Для введения в воду воздуха также используют различные материалы с пористой структурой. В некотором оборудовании производится выделение газа в результате реакций химического типа.

Химические добавки

Реагенты для флотационного очищения жидкости значительно повышают эффективность работы оборудования.

Флотореагенты классифицируются на три основных группы:

  • Коллекторы – предназначены для удаления водной пленки с поверхности взвешенных частиц. Этим обеспечивается возможность соединения взвесей с пузырьками газа.
  • Пенообразователи – образуют плотную оболочку газовых капсул. Они же регулируют размер пузырьков, препятствуя их увеличению.
  • Модификаторы или регуляторы – влияют на количество молекул, которые прилипают к молекулярным взвесям. Кроме того, от них зависит степень закрепления связи.

Подбор реагентов осуществляется в зависимости от вида оборудования и состава очищаемой жидкости.

Кто занимается производством?

Перед покупкой флотационных машин требуется четко определиться с параметрами.

Параметры подбираются исходя из следующих условий:

  • Состав и характер канализационных стоков.
  • Температура и равномерность подачи воды.
  • Куда сбрасывается очищенная вода.

В Москве и Санкт-Петербурге реализацией установок занимаются довольно много компаний:

  1. Завод «ТехВодХоз» — флотаторы марки ТР, стоимость от 313 500 рублей.
  2. Торговый дом «Оборудование водоочистки» — напорные установки марки DAF.
  3. ООО «Росинтерэко» — флотаторы и двухступенчатые установки марки «Ангара».

Монтаж

Монтирование флотаторов выполняется согласно инструкции по эксплуатации. Она поставляется в комплекте документов вместе с установкой.

Этапы работы:

  1. Машину монтируют на фундамент и закрепляют.
  2. Производят подключение трубопроводов.
  3. К установке подводят силовые кабели.
  4. Устанавливают и подключают автоматизированные системы управления.

Перед продажей все установки проходят гидроиспытания.

При подборе вида флотационного оборудования стоит учитывать:

  • тип канализационных стоков;
  • степень загрязнения жидкой среды;
  • объемы очищения.

Полезное видео

Смотрите интересный видеоматериал, в котором показан принцип работы флотационного устройства на примере компании Экосистема.

Заключение

Флотационные системы чрезвычайно важны для качественной очистки сточных вод, независимо от типа устройства. Перед приобретением важно ознакомиться со всеми характеристиками флотатора и информацией о производителе.

Преимущества и недостатки флотационного метода очистки сточных вод

Флотация – удаление не способных к смачиванию мелкодисперсных примесей из сточных вод с помощью специально создаваемых пузырьков газа. Грязная пена, образующаяся при этом, оказывается на поверхности и ликвидируется. Для работы применяются различные виды устройств – флотаторов. Эффективность процесса во многом определяется их техническими характеристиками, продуктивностью и автоматизацией.

Читайте также:  Схемы отопления с двухконтурным котлом: видео-инструкция по монтажу своими руками, особенности отопительных систем для частного

Конструкция и назначение флотаторов

Очистка жидкости производится с помощью флотационных блочных установок. Основными узлами аппаратов являются:

  • емкость с насосом, который смешивает кислород с жидкостью и реагентами;
  • танк флотации с клапаном для устранения избытков воздуха;
  • дегазатор для удаления остаточного кислорода.

Флотационные блоки не применяют как самостоятельные инструменты очищения. Их используют в комплексе на очистительных установках промышленных предприятий и автомоек, поскольку они требуют подготовки – обработки канализационных стоков механическим путем.

Схема действия

Принцип работы флотационной установки довольно простой:

  1. Стоки попадают в рабочую емкость, где обогащаются мелкодисперсным воздухом.
  2. Смесь поступает во флотационную камеру, где идет взаимодействие гидрофобного мусора с пузырями газа.
  3. Постепенно происходит уменьшение и разрыв слоя, разделяющего гидрофобные частицы и воздушные пузырьки. Это объясняется изменением поверхностного натяжения воды.

В результате на поверхности жидкости появляется грязная пена. Ее удаление происходит с применением особых грабельных устройств.

Флотация в устройствах – процесс принудительный, когда плотность мусорных частиц искусственно снижается.

Флотационные методики

Классификация флотаторов ведется по способу образования газовых пузырей. Чаще используются такие флотационные методы:

  • механический;
  • напорный;
  • вакуумный;
  • биологический;
  • электрохимический.

Напорная флотация – это простой способ очистки сточных вод, когда в жидкость добавляют реагенты и под большим давлением с помощью насоса подают кислород. Образуются пузыри по всему объему канализационных стоков. Такой метод нередко используется для очищения жидкости от активного ила. Технология предполагает наличие камеры сатурации.

В электрофлотаторах этого узла нет. Методика не требует электрофлотации и реагентов. Она подразумевает удаление взвесей из жидкости при помощи электрического тока. В электрофлотаторе осуществляется процесс электролиза: на катоде происходит выделение водорода, на аноде – кислорода.

Принцип работы вакуумного устройства заключается в снижении давления ниже атмосферного в емкости для флотации. При этом выделяется воздух, растворенный в воде.

Биологическая флотация – это подогрев осадка после первичной очистки при помощи пара и отстаивание его в течение нескольких дней. Образующиеся бактерии выделяют пузыри газа. Благодаря им осуществляется флотация частиц осадка в пенный слой, где происходит их уплотнение и обезвоживание. В течение пяти дней влажностный показатель можно уменьшить до 80 процентов, что позволяет упростить последующую обработку.

Особенности механической флотации

Флотационных методов механической очистки сточных вод несколько:

  • Жидкость перемешивается специальным рабочим колесом с лопастями. Эта методика очищения выполняется без напора и хорошо подходит для удаления из воды крупнодисперсных и волокнистых примесей – волос, нитей, шерстинок.
  • Сточные воды выделяются в центрифугу (импеллер). Там они перемешиваются, приобретая однородную структуру. При передвижении загрязненная вода обогащается кислородом, образуются маленькие пузыри. Они способны притянуть даже остатки нефтепродуктов.
  • Стоки обогащаются воздухом с применением специальных труб, располагающихся на дне принимающей камеры. Метод именуется пневматическим. Применяется в том случае, когда требуется очищение стоков, являющихся агрессивными для обработки их в импеллере либо безнапорной установке.

При напорной обработке уровень очищения зависит от скорости вращения импеллеров – чем она больше, тем лучше. Но нужно рассчитать точное ускорение. На определенном этапе растет потоковая турбулентность, могут разрушиться хлопья мусора, что снижает эффективность процесса.

Очистка канализационных жидкостей в флотационных блоках механического типа используют, когда в жидкости присутствуют легкие гидрофобные примеси – жиры, остатки нефти, масла.

Если в стоках имеются примеси, которые требуют агрегации, стоит предпочесть иной способ. Из-за значительной турбулентности происходит разрушение молекул загрязнений, и качество очищения резко уменьшается.

Компромисс между механическим и напорным способом – насыщение воды кислородом с применением пористого материала. Направление потока воздуха здесь происходит через особые пластинки с прорезями. Чем тоньше щелевые отверстия в пластинке, тем меньше воздушные пузырьки и лучше очищение.

Преимущества и недостатки

Применение устройств для флотации имеет как достоинства, так и несовершенства. К плюсам причисляются:

  • простота обслуживания машин;
  • бюджетность большинства способов;
  • высокое качество и скорость очищения стоков.

С помощью методики можно удалить большую часть мелкодисперсных примесей, но не все. К недостаткам также можно отнести необходимость в дополнительном использовании реагентов, чтобы повысить степень гидрофорбности грязевых частиц. В случае применения электрического флотатора, требуется точно настроить прибор для создания пузырей необходимого диаметра.

Используемые реагенты

Для повышения эффективности очищения применяются химические вещества-собиратели:

  • коагулянты – реагенты, способствующие образованию хлопьев и представляющие собой соли железа и алюминия;
  • флокулянты (полиакриламидные соединения) – вещества, создающие более крупные и устойчивые хлопья (флокулы);
  • кислотные и щелочные реагенты, позволяющие корректировать pH. Их добавляют в воду, чтобы обеспечить нормальные условия работы двух предыдущих видов реактивов.

Для стабилизации пенообразования применяют также сосновое масло, фенолы, крезол. Они позволяют предохранить воздушные пузырьки от разрушения, делая их упругими. Это способствует удалению большего количества загрязнений из канализационных стоков.

Использование химических реактивов, позволяющих улучшить процесс, требует точного подбора дозировки, что возможно достичь лишь опытным путем.

От чего зависит качество очищения

На эффективность методики влияют следующие факторы:

  • устойчивость воздушных пузырей к разрушению;
  • равномерность образования пены;
  • степень гидрофобности частиц – чем больше этот показатель, тем более активно они взаимодействуют с пузырями воздуха.

Важен и размер пузырей. Большие быстро всплывают, и не успевают захватить молекулы примесей, а маленькие менее прочны.

Применение методики флотации незаменимо для очищения сточных вод от жиров, волокнистых включений, нефтепродуктов, иных загрязнений, не поддающихся осаждению. Этот метод применяют для чистки канализации и при обогащении полезных ископаемых.

Процесс флотации и принцип работы флотатора.

Принцип работы очистного оборудования «Фламинго» основан на процессе флотации. В этой статье дается краткое определение понятия «Флотация», а так же области её применения.

Флотация – способ извлечения из водных дисперсий (суспензий, эмульсий) и растворов частиц, механических примесей, молекул и ионов, имеющих гидрофобные свойства, со всплывающими с пузырьками воздуха (газа), прилипающими (адсорбирующимися) и концентрирующимися на их поверхности. Отделяя, всплывшие пузырьки с загрязнениями (флотошлам) от воды, обеспечивается её очистка. Процесс флотации природных и сточных вод зависит от многих факторов, в т.ч. от физико-химических свойств компонентов воды, условий образования пузырьков воздуха, гидродинамической обстановки, создаваемой в аппарате. Необходимые для извлечения частиц условия могут быть искусственно созданы путем применения специальных реагентов.

Элементарный процесс флотации многостадиен: вначале происходит сближение пузырька и частицы, затем закрепление её на поверхности пузырька и, наконец, отделение их от жидкости. В реальных условиях процесс флотации природных и сточных вод происходит в более сложных условиях.

Отличительной чертой напорной флотации является то, что зародышами для образования пузырьков воздуха в жидкости являются нерастворенные загрязняющие вещества. Эта особенность повышает эффективность очистки стоков.

Применение флотации для разделения высокодисперсных частиц (размер 10—20 мкм и менее) особенно перспективно при очистке сточных вод и обработке осадков.

Флотацию используют для извлечения из воды различных загрязняющих механических примесей, масел, жиров, нефти, нефтепродуктов, металлов, поверхностно-активных веществ, ряда растворенных веществ, концентрация которых колеблется в значительных пределах. Флотоустановки (флотаторы) используют также в сочетании с другими сооружениями механической, биологической и физико-химической очистки природных и сточных вод. В зависимости от способов образования пузырьков (газа) в воде флотация природных и сточных вод может быть: напорной (компрессионной или за счет эжекции воздуха), когда насыщение воды воздухом (газом) производится при избыточном давлении, а образование пузырьков при снижении давления. Отличительной чертой напорной флотации является то, что зародышами для образования пузырьков воздуха в жидкости являются взвешенные вещества. На их поверхности при перепаде давления образуются частицы газа, таким образом решается проблема закрепления пузырька на поверхности частицы. Эта особенность значительно повышает эффективность напорной флотации при очистке стоков. Пневматическая флотация – когда воздух (газ) вводят в воду через перфорированные устройства; механической, когда воздух (газ) подают в зону разрежения, образующуюся при вращении механических устройств в слое жидкости, например импеллеров; вакуумной, когда пузырьки воздуха образуются при снижении давления ниже нормального; биологической и химической, при которых происходит образование пузырьков газа. Кроме того, существует виброфлотация — образование пузырьков вследствие наложения силового поля; электрофлотация, когда газ выделяется на электродах с последующим переходом пузырьков в жидкость (воду); ионная флотация — извлечение растворенных веществ из воды и ПАВ; микрофлотация — разделение высокодисперсных систем (частицы размером 0,1 — 10мкм); центробежная флотация — извлечение частиц под действием центробежных сил; селективная флотация — извлечение из воды только одного компонента.

Из перечисленных способов ООО НПФ «ФОРТ» применяет напорный метод флотации сточных вод как наиболее экономичный и эффективный. Флотаторы напорного типа могут быть прямой и косвенной флотации. При прямой флотации подающий насос является флотационным. Флотаторы прямой флотации применяются для очистки ливневых стоков или для доочистки уже подготовленного (предварительно очищенного) стока. Преимущество флотатора прямой флотации заключается в относительной простоте конструкции по сравнению с флотатором косвенной флотации. Недостатками являются: ограничение на концентрацию взвешенных веществ и абразивных частиц в подаваемом на флотатор стоке, а так же меньшая эффективность очистки по сравнению с флотаторами косвенной флотации.

Флотаторы косвенной флотации комплектуется дополнительным флотационным насосом, таким образом, загрязненный сток подается во флотатор подающим насосом, а процесс флотации осуществляется отдельно флотационным насосом. Данная конструкция позволяет значительно повысить качество очистки стоков и увеличить предельно допустимую концентрацию загрязняющих веществ на входе во флотатор. Дополнительно, такой подход позволяет изготавливать флотаторы с несколькими ступенями очистки. На основе флотаторов косвенной флотации серии «Фламинго М» фирма «ФОРТ» изготавливает «Аэрируемые жироуловители» – установки предназначенные для очистки сильнозагрязненных стоков на объектах молочного, мясного, рыбного, нефтеперерабатывающего производства. На основе флотаторов косвенной флотации изготавливаются установки УТК «Фламинго» Универсальный технологический комплекс «Фламинго» предназначен для очистки сильнозагрязненных стоков на автомойках, возможно использование на стоках других производств. Комплекс включает в себя отстойник, флотационную установку, биоблок, резервуар для оккумулирования очищенной воды, бункер для флотошлама. Данная компоновка позволяет использовать УТК «Фламинго» в качестве очистного оборудования на автомойках с замкнутым циклом водоснабжения.

Флотационные установки рекомендуется применять для удаления загрязняющих веществ из сточных вод перед биологической очисткой. При флотировании сточная вода насыщается кислородом, идут процессы окисления и коагуляции. Флотаторы возможно применять для отделения активного ила во вторичных отстойниках, для глубокой очистки биологически очищенных сточных вод, при физико-химической очистке с применением коагулянтов и флокулянтов в схемах повторного использования очищенных вод.

Читайте также:  Чем почистить душевую кабину от известкового налета

При флотации пространство рабочей камеры заполняется огромным количеством микроскопических пузырьков газа. Жидкость приобретает мутноватый, молочно-бежевый оттенок. Пример флотации приведен на картинке ниже:

Флотаторы для очистки сточных вод — что это, принцип работы и устройство, цена

Конструкции сооружений, принцип работы и технологические схемы. (0,055; 2 ч).

Флотация получила распространение для очистки производственных сточных вод от жиров, масел, смол, синтетических поверхностно-активных веществ (ПАВ) и других примесей.

Сущность флотационной очистки состоит в том, что сточные воды искусственно насыщаются воздухом или газом, на поверхности пузырьков которого адсорбируются частицы загрязнений и всплывают вместе с ними на поверхность воды, откуда удаляются. Применяется для удаления взвешенных веществ, нефтепродуктов, жиров, асбеста, шерсти и др., плотность которых меньше плотности жидкости или близка к ней. Флотация эффективна после предварительного отстаивания и удаления плавающих и крупнодисперсных взвешенных веществ. Процесс осуществляется в специальных сооружениях, называемых флотаторами. После флотации сточные воды могут быть использованы в обороте на ряде операций или направляются на доочистку путем фильтрации.

В зависимости от способа диспергирования воздуха различают:

механическую (импеллерную) флотацию;

Чаще применяют механическую и напорную флотацию.

Для очистки сточных вод промышленных предприятий широко применяются флотационные установки с многокамерными, радиальными флотаторами, с флотаторами – отстойниками, работающие по принципу напорной флотации.

Многокамерная флотационная установка (рис. 76) производительностью от 5 до 50 м 3 /ч включает многокамерный флотатор, работающий с коагуляцией и рециркуляцией воды, резервуар–усреднитель, реагентное хозяйство, устройства для насыщения воды воздухом, перекачивающие насосы и др. элементы.

Рис. 77. Схема многокамерной флотационной установки: 1 – приемный резервуар; 2 – насос; 3 – безнапорный гидроциклон; 4 – камера грубой очистки; 5 – нефтесборный карман; 6 – бак с коагулянтом; 7 – скребки; 8 – камеры флотации; 9 – отстойная камера; 10 – карман для сбора очищенной воды; 11 – подача воды в оборотную систему, на доочистку или сброс в канализацию; 12 – эжектор для насыщения рециркуляционной воды воздухом; 13

– напорный бак; 14 – рециркуляционный насос; 15 – перфорированные трубы для подачи рециркуляционной воды; 16 – диафрагма для снижения напора

Многокамерный флотатор представляет собой открытый прямоугольный в плане резервуар, разделенный поперечными направляющими перегородками на четыре последовательно расположенные камеры, в каждой из которых вода находится от 4 до 6 мин. Общая продолжительность очистки воды

20 мин. Вода во флотатор подается из резервуара–усреднителя, емкость которого принимается равной объему притока сточных вод за время t от 5–10 до 20–30 мин.Первая камера – грубой очистки сточных вод, две последующие камеры – флотации, четвертая – камера отстаивания.

После усреднения в резервуаре–усреднителе сточная вода подается в вихревой смеситель, расположенный в камере грубой очистки флотатора. Сюда же из дозатора поступает раствор коагулянта и часть циркулирующей воды, насыщенной воздухом. Вихревой смеситель, работающий по принципу открытого гидроциклона, обеспечивает хорошее перемешивание и благоприятствует образованию хлопьев и их укрупнению. Хлопья коагулянта с адсорбированными на их поверхности грубодисперсными частицами загрязнений подхватываются пузырьками воздуха, выделяющимися из циркулирующей воды, и быстро поднимаются на поверхность.

Очищенная от грубодисперсных примесей вода поступает сначала в первую, а затем во вторую камеры флотации. Перед каждой камерой флотации к очищаемой воде через дырчатые распределительные трубы добавляется около 15–20 % циркулирующей воды, насыщенной воздухом.

Диафрагма, установленная перед дырчатыми распределительными трубами обеспечивает необходимый перепад давления для выделения растворен-

ного воздуха. Выделяющиеся в камерах флотации пузырьки воздуха адсорбируют на своей поверхности мелкодиспергированные и эмульгированные частицы загрязнений и поднимают их на поверхность воды. Таким образом, в многокамерном флотаторе процесс флотации повторяется трижды, что повышает эффект очистки воды. Пройдя очистку в камерах флотации сточная вода перетекает в отстойную камеру флотатора, где окончательно освобождается от мелких пузырьков воздуха с адсорбированными на них загрязнениями.

Из отстойной камеры вода отводится через щель под нефтеудерживающей полупогруженной перегородкой и сливается в сборный карман. Часть очищенной воды (30–50 %) забирается насосом и нагнетается в напорный бак. В процессе нагнетания воды она насыщается воздухом из атмосферы с помощью эжектора.

В напорном баке поддерживается давление 0,3–0,4 МПа, вследствие чего воздух растворяется в воде. Из напорного бака вода, насыщенная воздухом, поступает на рециркуляцию во флотатор. Загрязнения, всплывающие на поверхность воды во флотаторе в виде пены, сгребаются скребковым механизмом в нефтесборный карман, откуда удаляются на обезвоживание. Подогрев пены в кармане с целью облегчения ее удаления производится с помощью пара, циркулирующего по змеевику.

Флотатор монтируется на общей раме и устанавливается в закрытом отапливаемом помещении с вытяжной вентиляцией.

Флотаторы-отстойники (рис.78) представляют собой комбинированные сооружения, состоящие из круглого в плане радиального отстойника с встроенной в него круглой в плане подвесной флотационной камерой.

Они применяются для совместной очистки атмосферных вод с территории и производственных вод предприятий, стоки которых загрязнены одновременно всплывающими и оседающими примесями.

Принцип работы сооружения состоит в следующем. Сточная вода поступает в водораспределитель. Сюда же подается рециркуляционная вода, предварительно насыщенная в напорном баке воздухом. При выходе из распределителя смесь очищаемой и рециркуляционной воды попадает в подвесную флотационную камеру, где находится около 20 мин. При этом частицы легких примесей прилипают к пузырькам воздуха, выделяющимся из рециркулирующей воды, и быстро всплывают на поверхность воды в камере флотации, образуя там пену. Из камеры флотации вода перетекает в отстойную камеру, где тяжелая взвесь, содержащаяся в воде, оседает на дно отстойника.

Рис. 78 Флотатор-отстойник: 1 – отстойная камера; 2 – водосборный лоток с зубчатым водосливом; 3 – мостик для обслуживания; 4 – трубопровод рециркуляционной воды; 5 – электропривод; 6 – верхние скребки для сбора всплывших загрязнений (пены); 7 – сборный карман для всплывших загрязнений (пены); 8 – кольцевой водосборный лоток; 9 – трубопровод для удаления всплывших загрязнений; 10 – донные скребки; 11 – трубопровод для удаления осадка; 12 – приямок для осадка; 13 – водораспределитель;14 – трубопровод для подачи воды на очистку; 15 – камера флотации; 16 – трубопровод очищенной воды

Очищенная вода сливается через зубчатый водослив в радиально расположенные сборные лотки, откуда поступает в кольцевой сборный лоток, размещенный вокруг подвесной камеры флотации, и отводится из него.

Для сгребания пены и осадка предусмотрены верхние и нижние донные скребки с приводом.

Радиальные флотаторы (рис. 79) используются для очистки больших объемов сточных вод (более 100 м 3 /ч).

По конструкции они аналогичны флотаторам–отстойникам, но флотационная камера расположена в нижней их части и нет донных скребков.

В практике применяются радиальные флотаторы и флотаторы-отстойники глубиной до 3 м и диаметром до 15 м.

Рис.79 Радиальный флотатор: 1 – подача сточной воды; 2 – вращающийся водораспределитель; 3 – флотационная камера; 4 – отвод осадка; 5 – отстойная камера; 6 – кольцевая перегородка; 7 – отвод очищенной воды; 8 – пеносборные скребки; 9 – электропривод скребков; 10 – пеносборный лоток; 11 – отвод пены

Кроме напорной флотации в других различных отраслях промышленности, для извлечения нефтепродуктов, смолы, масла, жира, мелких механических примесей при высокой их концентрации (2–3 г/л) применяют механическую (импеллерную) флотацию (пенную сепарацию), при которой насыщение воды пузырьками воздуха осуществляется механическим путем.

Количество вводимого таким путем воздуха (В уд ) составляет 10–40 м 3 /ч на 1 м 2 площади сепаратора, что ускоряет процесс извлечения загрязнений. Однако эффективность их ниже, чем напорных флотаторов.

Известна конструкция самовсасывающего сепаратора с высотой всасывания до 5 м (рис. 80 а,б).

За счет вакуума, возникающего при вращении турбинки у ее оси, вода, а также воздух поступает во флотационную камеру сепаратора, частично растворяется в воде за счет повышенного давления на периферии импеллера и перемешивается со сточной водой.

Через отверстия в статоре турбинки сточная вода с диспергированным в ней воздухом выбрасывается в камеру флотации, где происходит отделение образовавшихся пузырьков воздуха с прилипшими к ним загрязнениями. Флотопродукт (пена) удаляется с поверхности флотатора (сепаратора) специальными пеносъемниками.

Рис. 80 Самовсасывающий пенный сепаратор ( а), импеллерный флотатор ( б): 1 – всасывающая труба; 2 – грязевой приямок; 3 – лопастное колесо; 4 – статор; 5 – вал; 6 – воздушная труба; 7 – флотационная камера; 8 – водосборный кольцевой трубопровод; 9 – отводящий патрубок; 10 – регулятор уровня; 11 – приемный карман; 12 – воздушный патрубок; 13 – электропривод; 14 редуктор; 15 – скребки; 16 – пеносборный желоб; 17 – отстойная камера; 18 – успокоительная решетка; 19 – выпускной патрубок для осадка; 20 – патрубок для ввода реагентов; 21 – приемный колодец; 22 – всасывающий клапан

В практике очистки сточных вод применяется флотационная очистка с подачей воздуха через пористые материалы и электрофлотация с помощью пузырьков газов, образующихся при электролизе, главным образом катодного водорода.

Электрофлотация относится к электpохимическим методам очистки сточных вод, к которым также принадлежат:

    электpодиализ и дp.

    В случае применения растворимых анодов параллельно с электрофлотацией идет процесс электрокоагуляции 1 , 3 т 9 .е. растворение анодного металла в

    воде, с образованием хлопьев гидроокиси (гидроксида), интенсивно сорбирующих загрязнения (рис.81).

    Рис 81 Схема электрофлотационной установки: 1 – электродный блок; 2 – камера флотации; 3 – скребок

    Пузырьки электролизного газа прилипают к хлопьям гидроксида и всплывают вместе с ними на поверхность во флотационной камере.

    От напоpной флотации электрофлотация отличается наличием во флотаторе электродного блока с параллельно расположенными нерастворимыми электродами.

    Подобные установки целесообразно применять в суровых климатических условиях, при малых расходах воды и в дpугих особых случаях.

    Процессы, протекающие при электрофлотации описываются следующими уравнениями:

    2H 2 O + 2e = H 2 ↑ + 2OH –

    2H 2 O 4e = O 2 ↑ + 4H +

    Сущность флотационной очистки и когда ее применяют?

    Какие способы диспергирования воздуха известны?

    Схемы конструкций флотаторов – отстойников.

    Сущность процесса электрофлотации и схемы установки.

    Что включает многокамерная флотационная установка?

    Принцип работы многокамерного флотатора.

    Что представляет собой флотатор – отстойник и принцип его работы?

    Когда применяется механическая (импеллерная) флотация и как при этом происходит насыщение воды пузырьками воздуза?

    Когда используют радиальный флотатор?

    Схема электрофлотатора, каки 1 4 е 0 процессы протекают на электродах?

    Ссылка на основную публикацию