Существуют разные технологии очистки сточных вод от загрязнений. Одна из наиболее перспективных — флотация. Так называют способ, при использовании которого загрязнители удаляются из стоков с помощью потока воздуха или электрического тока.
Флотационные установки — это специализированные очистные сооружения, которые применяются для обработки промышленных и бытовых сточных вод. В основе таких систем лежит принцип выделения взвешенных и растворенной примесей, что позволяет значительно улучшить качество очищенной воды. Эти установки включают различные механизмы, такие как скребковые устройства и фильтры, которые эффективно удаляют крупные и мелкие части осадка. Важную роль в системе играют насосные станции и насосы, которые обеспечивают подачу пенного раствора и других реагентов, необходимых для качественной очистки воды.
Флотация эффективно очищает сточные воды от жиров, белков, нефтепродуктов, ПАВ — поверхностно-активных веществ. Для этого применяют разные типы флотационных установок (флотаторов) — электрические, механические и другие. На рынке специализированного оборудования представлены пневматические флотаторы, однако практический опыт показывает, что они менее эффективны, чем электрические и механические.
На флотоустановках широко используются реагентные блоки для обработки воды, что повышает эффективность удаления загрязнений, особенно в условиях производственных предприятий. Для лучшей эксплуатации специалисты выбирают схемы, включающие дополнительные механизмы, такие как решетки и емкости для накопления флотошлама, которые отводят осадок перед окончательной очисткой. Такие установки востребованы в промышленности, где важно качество очищенной воды и возможность повторного использования в технических процессах. В каталогах решений также можно найти актуальные новости и данные о преимуществах использования флотоустановок в сфере ливневых стоков и сточных вод.
Плюсы и минусы электрической и механической флотации
Флотационные установки активно применяются для очистки ливневых и производственных сточных вод. Одним из ключевых элементов таких систем являются реагенты, которые помогают выделять мелкие части примесей, образуя пенную смесь. Данная технология позволяет улучшить качество очищенной воды, которая затем подается в насосные системы для дальнейшего использования или отводится в природные водоемы после полного цикла очистки. Важное значение имеет правильное проектирование труб и емкостей, что гарантирует надежность и долговечность эксплуатации очистных систем в различных условиях.
Электрические флотаторы ускоряют процесс очистки сточных вод от содержащихся в них загрязнений и обеспечивают высокую степень такой очистки. У этих установок, однако, есть существенный недостаток — высокое энергопотребление, что ограничивает их применение, во многих случаях делает его экономически нецелесообразным. Есть и другие ограничения, препятствующие широкому распространению электрических флотаторов — в частности, сложности с очисткой сточных вод, температура которых варьируется от 30 до 60°С. В этом диапазоне температур в жидкости сравнительно плохо растворяются газы. Это, в свою очередь, уменьшает производительность напорного оборудования и делает электрическую флотацию неэффективной.
Механические флотационные установки получили наиболее широкое распространение, и это объяснимо. Они оптимальны для очистки стоков, содержащих самые разные легкофлотируемые загрязнители — нефтепродукты, масла, жиры, другие вещества. Механические флотаторы сохраняют высокую эффективность в широком диапазоне температур стоков, в том числе на отрезке 30-60°С, на котором неэффективен электрофлотационный метод. Кроме того, механические флотационные установки избавлены от такого недостатка электрических агрегатов, как высокое энергопотребление. Перечисленные достоинства принципа механической флотации и установок, в которых он реализован, легли в основу их высокой популярности.
Принцип флотации
Во всех установках, о которых идёт речь в этом обзоре, реализован принцип флотации — физико-химический процесс, при протекании которого образуется комплекс из воздушного пузырька и частицы загрязнителя. Пузырьки, будучи легче жидкости, всплывают на поверхность очищаемых сточных вод. Вместе с ними поднимаются загрязнения. В результате на поверхности образуется слой пены с большой концентрацией загрязнений. Его дальнейшее удаление из стоков не представляет большой проблемы.
В конструкцию флотационных установок, в которых реализован описанный принцип, входит несколько модулей. Основные из них — pH-контроллер и модуль смешивания стоков с реагентами. В последнем происходит насыщение сточных вод коагулянтами и флокулянтами — веществами, повышающими эффективность образования комплексов «пузырёк-частица» и флотации в целом.
Особое внимание уделяется устройствам для дополнительного фильтрования и удаления остаточных загрязнений. В таких системах используются специальные флотошламовые блоки, которые предназначены для эффективной обработки воды перед подачей на очистные сооружения. Данные решения позволяют адаптировать схему очистки под нужды конкретного предприятия, минимизируя потребление технической воды и снижая эксплуатационные затраты. Важное преимущество флотационных установок заключается в их способности работать с различными типами осадка, что делает их универсальными для широкого спектра отраслей промышленности.
Основные этапы флотации
Процесс флотационной очистки стоков протекает в три основных этапа:
- на первом воздушный пузырёк приближается к частице загрязнителя;
- на следующей стадии пузырёк и загрязнитель вступают в физический контакт;
- на последнем этапе частица загрязнителя прочно соединяется с поверхностью воздушного пузырька.
Надёжность соединения пузырьков с частицами и его длительность варьируются, они зависят от разных факторов. Имеют значение химические и физические свойства загрязнений в сточных водах, размеры частиц и воздушных пузырьков, гидродинамические характеристики среды, другие факторы.
Способы создания пузырьков воздуха в стоках
В разных флотационных установках реализованы различные технологии насыщения сточных вод воздушными пузырьками:
- механическое разделение потока воздуха. Осуществляется с помощью форсунок, пластин с порами, турбин, каскадным методом;
- насыщение пузырьками путём создания вакуума в специальной камере;
- формирование пузырьков под высоким давлением, то есть путём создания напора;
- создание в жидкости воздушных пузырьков под действием электрического тока.
У каждого из перечисленных способов — свои особенности, каждый из них оптимален в разных ситуациях, и каждый заслуживает более детального рассмотрения
Механические способы образования пузырьков
Многие флотационные установки оснащены пластинами из пористых материалов. Поры в них имеют небольшие размеры и расположены на определённом расстоянии друг от друга. Воздух с большей или меньшей скоростью проходит через пористую пластину. При этом образуется большое количество пузырьков малых размеров, которыми насыщаются сточные воды. Благодаря этому, в свою очередь, достигается высокая эффективность флотации.
При удалении из промышленных стоков нефтесодержащих и других загрязнений используют импеллерную флотацию. Эта технология не очень распространена, она имеет узкую сферу применения
Вакуумная и напорная флотация
Во время вакуумной флотации в специальной флотаторной камере образуется область пониженного давления. Воздух, содержащийся в сточных водах, в этих условиях начинает выделяться из жидкости в форме пузырьков. Далее процесс протекает по описанному выше принципу — частицы загрязнений прилипают к пузырькам и вместе с ними поднимаются на поверхность, образуя пену. Достоинство вакуумной флотации — в том, что она проходит в спокойной среде. Комплексы, состоящие из пузырьков и частиц загрязнения, не разрушаются механическими возмущениями, поэтому отличаются устойчивостью. Это, в свою очередь, обеспечивает высокую эффективность вакуумной флотации.
В напорных флотационных установках процесс протекает в две стадии. На первой сточные воды поступают в сатуратор — специальную камеру, в которой жидкость насыщается воздухом под высоким давлением. Для этого используют воздуходувки и компрессоры, нагнетающие атмосферный воздух в сатуратор. На второй стадии из общего массива воздушных пузырьков отделяются те, которые имеют подходящие размеры. Они вместе с прилипшими к ним частицами загрязнений поднимаются на поверхность. Пена с высокой концентрацией загрязнителей, которая при этом образуется, удаляется механическим способом. Последнее обстоятельство позволяет считать напорную флотацию механической технологией очистки сточных вод.
Электрическая флотация
На катод и анод, входящие в конструкцию флотационной установки, подают электрический ток. В силу законов физики и химии на катоде, который погружен в сточные воды, начинают образовываться пузырьки воздуха, необходимые для очистки от загрязнений. Сама жидкость при этом меняет свои химические свойства — это неизбежно при действии на неё электрического тока. Химические реакции, протекающие при электрической флотации, могут быть как полезными, так и вредными, но есть как минимум один процесс, который однозначно вреден и опасен — образование газообразной смеси водорода и кислорода. Она взрывоопасна, поэтому при электрической флотации обязательно принимают меры безопасности — в частности, используют взрывобезопасные вентиляторы для постоянного удаления опасной газовой смеси.
Заключение
Флотация — эффективный способ очистки сточных вод, при использовании которого жидкость на 95-98% очищается от загрязнений, содержащихся в ней. Учитывайте химический состав и физические свойства стоков, принимайте во внимание особенности загрязнений и другие значимые факторы. Выбирайте флотационную установку, учитывая их, и процесс флотации будет максимально эффективным и безопасным.
