Флотація - метод очищення стічних вод: що це таке

Турбота про навколишнє середовище виходить сьогодні на світовий рівень. Особливо це стосується очищення стічних вод, які згодом скидаються в водойми і грунт. Щоб забезпечити високу якість очищення стоків і повністю нейтралізувати негативний вплив патогенних мікроорганізмів на навколишнє середовище, використовують безліч методів в залежності від типу забруднення вод. До найбільш ефективного відноситься флотаційний метод або просто флотація стоків в электрофлотаторе.

Цей метод є додатковим після механічної очистки стічних вод, оскільки не всі домішки мають достатню вагу, щоб піддаватися силі гравітації. В результаті після механічної обробки стоків і їх відстоювання в сірій воді залишаються частинки сміття, маса яких в рази легше молекул рідини. Саме з метою видалення таких домішок і використовується флотація як метод доочистки стоків.

Про те, що ж таке флотація і які бувають її види, розбираємося в нашому матеріалі.

Флотація стоків: визначення та принципи дії методу
Ефективність методу флотації: важливі параметри
Плюси і мінуси використання флотації
Види і способи флотації
Виділення бульбашок повітря з спеціального розчину
Механічний спосіб насичення води повітрям
Насичення води повітрям з використанням пористого матеріалу
Електроліз
Реагенти у флотації

Флотація стоків: визначення та принципи дії методу

Флотація — це своєрідний спосіб очищення забрудненої води, що перекладається з англійської як «плавання»

Флотація — це своєрідний спосіб очищення забрудненої води, що перекладається з англійської як «плавання». Тобто видалення домішок сміття з рідкої середовища відбувається за рахунок їх спливання на поверхню в результаті додавання в стоки спеціального диспергованого повітря. Під його впливом всі молекули і частки сміття або змочуються водою (що є гидрофилией), або не піддані поверхні (гидрофорбия).

Принцип дії та схема методу флотації стічних вод виглядає таким чином:

У спеціальній машині (электрофлотаторе) стічні води проходять через робочу камеру;
У цей момент стоки в залежності від типу забруднення збагачуються дисперговані повітрям;
Відбувається контакт забруднюючих частинок з бульбашками кисню;
В результаті контакту відбувається реакція у вигляді освіти пінного шару на поверхні води. Саме ці плаваючі частки домішок і називаються флотом. Тобто плаваючим сміттям.
Пінний шар по мірі освіти віддаляється з поверхні, що очищається середовища спеціальними грабельними установками.

Важливо: метод флотації використовується в основному для очищення стічних вод з домішками розчинних жирів, продуктів нафтовиробництва, ПАР, будь волокнистих домішок та ін

Ефективність методу флотації: важливі параметри

При проведенні очищення сірих вод із застосуванням реагентів (флотація) може мати різну ефективність

При проведенні очищення сірих вод із застосуванням реагентів (флотація) може мати різну ефективність. І залежить вона від таких параметрів:

Чим більше домішки сміття у воді схильні до гидрофорбности, тим вищою буде ефективність флотаційного способу очищення води. Але, на жаль, не всі домішки мають підвищену або хоча б оптимальну схильність до змочування. Щоб змінити це властивість у воду в электрофлотаторе додають спеціальні реагенти, які змінюють рівень гидрофорбности сміття в більшу сторону. Реагенти носять назву флотирующие.
Всі бульбашки повітря повинні мати підвищену стійкість до руйнування, чого домагаються шляхом додавання у воду реагентів.
Розмір бульбашок повітря також має значення для ефективності флотаційного способу очищення стічних вод. Так, занадто великі бульбашки швидко спливають на поверхню води, не здійснивши контакт з домішками сміття. А дрібні бульбашки, навпаки, просто лопаються. Міхур кисню повинен мати достатній розмір, щоб встигнути вступити в контакт з сміттям і підняти його на поверхню стічної води.
Загальна кількість бульбашок повітря і рівномірність їх розподілу в стоках також мають значення при очищенні рідини даним методом.

Плюси і мінуси використання флотації

Максимально проста конструкція обладнання (электрофлотатора), що не вимагає підвищених витрат на його обслуговування

Метод флотації як спосіб очищення стічної води має як свої переваги, так і недоліки. До перших відносяться:

Низька вартість самого методу обробки рідини з метою її очищення;
Максимально проста конструкція обладнання (электрофлотатора), що не вимагає підвищених витрат на його обслуговування;
Висока ефективність процесу у разі відділення від води визначених домішок;
Висока швидкість очищення стічних вод в результаті застосування одного із способів флотації;
Можливість очищення води від молекул нафтопродуктів.

До мінусів методу флотації можна віднести:

Виборче дію повітря на частинки сміття через їх низьку гидрофорбности;
Необхідність додаткового застосування реагентів для підвищення рівня гидрофорбности частинок сміття в стічних водах;
Необхідність точного налаштування электрофлотатора з метою отримання бульбашок повітря певного діаметру.

Види і способи флотації

Очищення стоків методом флотації може проводитися різними способами. Тобто, саме освіта бульбашок повітря відбувається з використанням різних методів. Розглянемо всі можливі.

Виділення бульбашок повітря з спеціального розчину

Повітря можна виділяти як напірним методом, так і вакуумним

Причому тут повітря можна виділяти як напірним методом, так і вакуумним. У першому випадку в воду під високим тиском запускають повітря, в результаті чого на всіх шарах води утворюються потрібні бульбашки. У випадку з вакуумної флотацією стічна вода проходить через аэрационную камеру, де посилено насичується повітрям. Після цього стоки надходять у дезаэратор, де з води видаляється зайва повітря (не розчинний). Потім сіра рідина переливаються саме під флотационную камеру, де тиск падає до критичної точки, від чого і відбувається утворення бульбашок повітря.

Важливо: такі способи відмінно справляються з очищенням води від дрібнофракційних і дрібнодисперсних домішок.

Механічний спосіб насичення води повітрям

Цей метод збагачення стоків повітрям полягає в перемішуванні стічних вод у спеціальній центрифузі за допомогою турбіни

Цей метод збагачення стоків повітрям полягає в трьох основних способи:

Перемішуванням стічних вод у спеціальній центрифузі за допомогою турбіни. У цьому випадку установка носить назву імпелер і дозволяє домогтися утворення міхурів невеликого діаметру. В основному імпелер використовується для очищення води від продуктів нафтовиробництва або від жирів. Імпелер хороший тим, що дозволяє варіювати величину повітряних бульбашок в результаті схеми проведення флотації. Тобто, чим вище швидкість обертання турбіни, тим дрібнішими будуть бульбашки у воді.
Перемішування води за допомогою спеціального робочого колеса з лопатями. Такий метод є безнапірним і хороший для видалення з води крупнодисперсних і волокнистих домішок, таких як волосся, нитки, вовна тощо Бульбашки при безнапірному спосіб флотації виходять досить великими.
Збагачення стоків повітрям з використанням спеціальних труб, які розташовуються на дні приймального резервуара для брудної води. Цей спосіб зветься пневматичний. Використовується в тому випадку, якщо є необхідність очищення стоків, які є агресивними для обробки їх в импеллере або безнапірному колесі.

Важливо: при будь-якому із способів схема полягає в проведенні води через стадію завихрення, в результаті чого й утворюються потрібні повітряні бульбашки.

Насичення води повітрям з використанням пористого матеріалу

Цей спосіб полягає у проведенні потоку повітря крізь спеціальні пористі структури. В якості прикладу можна навести спеціальні тонкі пластини з тонкими щілинами по всьому периметру. Причому чим тонше буде щілину в пластині, тим дрібнішими будуть повітряні бульбашки.

Електроліз

Цей спосіб утворення бульбашок повітря вважається одним з найбільш ефективних. Схема дії методу полягає у приміщенні у воду спеціальних електродів, за якими в стоки проводять струм. В місці розташування електродів (в місці їх контакту з водою) відбувається формування потрібних бульбашок.

Важливо: зараз поширене використання спеціальних алюмінієвих або залізних електродів. Вони, крім функції проведення струму в воду є ще й коагулянтами, що дозволяє формувати у воді пластівці з зважених частинок сміття. В результаті очищення стає більш ефективною.

Реагенти у флотації

Для підвищення якості очищення брудної рідини методом флотації використовують спеціальні реагенти

Для підвищення якості очищення брудної рідини методом флотації використовують спеціальні реагенти. Вони покликані збільшувати рівень гидрофорбности частинок домішок у воді. Розрізняють два види реагентів для проведення флотації:

Реагенти для посилення гидрофорбности домішок. Їх ще називають збирачами. Такими є різні нафтопродукти, солі амонію, масла або меркаптан.
Речовини для стабілізації піни на поверхні води, тобто піноутворювачі. Такі реагенти попереджають передчасне руйнування пухирців повітря. Найчастіше для піноутворення використовують крезол, соснове масло, феноли та ін

Важливо: для флотаційного способу очищення стоків электрофлотаторы монтують виключно після відстійників і камер фільтрації, оскільки флотація не є самостійним методом обробки брудної води, а лише являє собою додатковий спосіб нейтралізації брудної рідини.

Вода та каналізація