Флотационная очистка сточных вод: виды и установки

Говоря о чистоте и безопасности естественных водоемов, важно задуматься о проблеме очистки воды, поступающей в виде канализационных и промышленных стоков. Для этого используют разные методы, в зависимости от типологии загрязнений.

И дело даже не в том, какой процент примесей несет с собой вода, а в том, что фильтрация крупного мусора и отстаивание ила не делают воду абсолютно чистой. В ней остаются взвеси, коллоидные частицы, воздействовать на которые можно опираясь на законы физики с минимальным участием реагентов.

Часть крупных примесей удаляют фильтрацией, часть оседает на дно после отстаивания. Но мелкодисперсные частицы, оказавшиеся легче молекул воды, можно собрать, используя дополнительные методы.

Один из современных, высокотехнологичных и эффективных – флотация сточных вод.

Что такое флотация?

Термин «флотация» близок по тематике к слову «флот» (в английском языке он обозначает «плавание»).

[info-box type=»fact»]Принцип флотационной очистки состоит в том, чтобы заставить мельчайшие гранулы грязи всплыть к поверхности. [/info-box]

Это осуществляется с помощью небольших пузырьков воздуха. Их специально нагнетают в очистную камеру. «Пузырьки» захватывают соринки, образуют пену, увлекают за собой и всплывают. Собрать то, что оказалось поверх воды, не составляет большого труда.

Флотационная очистка сточных вод — эффективным метод доведения воды до экологически чистого состояния.

[info-box type=»info»]Метод улавливает известные загрязнители: ПАВы, продукты нефтепроизводства, жиры, волокна, ил.[/info-box]

Преимущества и недостатки очистки стоков флотацией

Флотационный метод очистки сточных вод обладает положительными и отрицательными свойствами. Проведем сравнительную характеристику:

От чего зависит эффективность флотации для очистки воды?

При применении флотационного способа учитывают состав и качественные характеристики примесей.

Чем лучше мусор способен поглощать влагу, тем выше его гидрофобность – способность смачиваться водой. На явлении гидрофобности основана работа метода флотации.

Гидрофобность можно повысить, за счет флотирующих реагентов.

Существует прямая зависимость от количества воздушных пузырей, их распределения, концентрации, размеров:

• Размер флотационных пузырьков – это то, что имеет значение. Самые большие очень быстро всплывают, не успевая захватить частицы мусора. А мелкие слишком хрупкие — разрушаются, не успев выполнить свою задачу.
• Применяют также реагенты, обуславливающие стабильность пузырьков воздуха по отношению к разрушению.

Расчет параметров флотации

Для расчета параметров флотации важно:

1. Количество поступающих сточных вод.
2. Концентрация засоряющих веществ.
3. Состав загрязнений.
4. Содержание масел и нефтепродуктов.

В конкретном случае индивидуально рассчитывают физические и математические условия по установленным формулам.

Виды флотационной очистки сточных вод

Образования воздушных пузырей можно добиться несколькими путями. Их отличия положены в основу традиционной общей классификации.

Электрофлотация и ионная флотация

Электрофлотация сточных вод – широко распространенный метод, опирающийся на электропроводность жидкости. В нее погружают электроды, подводится ток, на грани их соприкосновения с водой образуются пузырьки с газом.

Значительный плюс электрофлотационной установки в том, что в технологиях не участвуют реагенты.

Выделение воздушных пузырьков из раствора

Существуют два способа формирования газовых пузырей: напорный и вакуумный.

При напорной флотации воздух нагнетается под воздействием высокого давления, от чего в камере с канализационными стоками образуются воздушные пузырьки. Они связывают частицы загрязнений и очищают воду.

При вакуумном воздействии грязная вода сначала обогащается кислородом. Затем в отсеке флотации давление снижают до предела, в результате образуются воздушные пузырьки. Последующий процесс очистки протекает аналогично при всех методах.

Механическое насыщение воды диспергированным воздухом

Способ прост. В результате работы двигающих механизмов, это могут быть лопасти, центрифуги, турбины, возникают вихри, спиралевидные восходящие потоки в жидкой среде, она вспенивается. В слое пены скапливается мусор.

Лопастями перемешивают сточные воды в установке, которую приводит в действие центрифуга. Установка, которая называется импеллер, регулирует размер пузырьков вращением турбины на разных скоростях. Метод оправдывает себя в очищении загрязнений маслами и нефтепродуктами.

Крупные частицы и волокна: шерсть, нитки, волосы — хорошо захватывают большие воздушные пузыри. Для водных сред с агрессивными характеристиками применяют пневматический способ, когда воздух в камеру сточной очистки поступает из труб, вмонтированных на дне резервуара.

Насыщение воды воздухом с использованием пористого материала

Известна способность пористого материала пропускать воздух и образовывать пузырьки газа.

Для очистки сточных вод монтируют тонкие пластины с небольшими щелями по периметру. Регулируя размер щели, добиваются образования пузырей воздуха разного размера.

Реагенты, применяемые во флотационной очистке

Флотореагенты призваны повышать уровень гидрофобности загрязненных частиц, содержащихся в сточных водах. По механизму действия реагенты разделяют на собирателей, пенообразователей и регуляторы.

Первые усиливают гидрофобные свойства примесей. Вторые предохраняют слой пены от разрушения.

Флотоактивность реагентов повышают с помощью физических, химических и др. методов — эмульгирование, электрохимическое окисление, ультразвуковая, тепловая и бактериальная обработки, смешивание разных реагентов, подача реагента в парообразном состоянии или в виде аэрозоля.

Собиратели — органические вещества, которые работаю на поверхности раздела сред твердое — жидкость.

Функция собирателей — снижение смачиваемости (гидрофобизация) поверхности частиц, увеличение скорости и прочности прилипания частиц к пузырькам воздуха.

Как собиратели применяются комплексообразующие реагенты, избирательно образующие нерастворимые комплексы (хелаты) с ионами тяжелых металлов.

Пенообразователи — поверхностно-активные органические вещества, адсорбирующиеся преимущественно на поверхности раздела жидкость — газ.

Назначение пенообразователей — способствовать образованию в объеме пульпы воздушных пузырьков с определенными свойствами, а на поверхности пульпы — достаточно устойчивого пенного слоя необходимого строения.

Молекулы пенообразователей являются полярно — аполярными (дифильными). Полярная часть может быть представлена гидроксилом, карбонилом, сульфогруппой, аминогруппой и др.

Адсорбция пенообразователей на разделе жидкость — газ подчиняется уравнению Гиббса.

Регуляторы — флотационные реагенты, применяемые в дополнение к собирателям и пенообразователям для повышения селективности флотации или повышения извлечения минералов. Регуляторами флотации могут быть как неорганические, так и органические вещества.

Флотаторы

Модули напорной флотации имеют разную производительность – от 1 до 200 кубометров в час и используются для нужд малых и крупных предприятий.

Они учитывают специфику производства и факторы местности.

Наиболее эффективно они работают:

• На предприятиях пищевой промышленности – молокозаводах, хлебозаводах, мясокомбинатах.
• На предприятиях легкой промышленности – ткацких, скорняжных производствах.
• В бытовых и обслуживающих учреждениях с большим объемом ливневых сточных вод – автомойках, автостоянках, гаражах, железнодорожных депо.

Флотатор представляет собой закрытый комплекс резервуаров, не пропускает запахов, исключает выбросы, не взрывоопасен.

Эффективность очистки от жиров, масел, нефтепродуктов – до 98%, взвешенных мелкодисперсных частиц – до 95%, применение реагентов повышает ее до 99,7%.

Флотаторы снабжены системой контроля за работой оборудования, безопасны, программируются. Процесс полностью автоматизирован, снабжен таймером и приборами автоматической подачи реагентов.

Способ флотации применяют для очистки бытовых загрязнений, а в промышленности — для удаления взвесей и органических загрязнений. Благодаря именно флотации – способности сора к плавучести, вода приобретает прежнюю прозрачность и возвращается в реки и озера такой же чистой, как была до этого.

Нужно учесть, что установки для очистки сточных вод, основанные на принципе флотации, применяют уже после механической очистки сточных вод – отстаивания и фильтрации и выполняют функцию дополнительной выборочной очистки.