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.