Флотационные установки для очистки сточных вод, Промсток

В чем особенность флотационных установок? Какие этапы очистки сточных вод в них предусмотрены? Обзор в promstok.com.

Суть метода

При флотации сточные воды насыщаются тем или иным способом воздухом, пузырьки которого присоединяют частицы грязи, образуя флотокомплексы. Сформировавшиеся агрегаты поднимаются на поверхность, образуя пенный концентрат флотационного шлама.

фото76-2

Чем быстрее получатся адсорбированные комплексы из примесей, тем скорее они всплывут на поверхность в виде пены, легче и эффективнее произойдет очистка.

Флотация

успешно применяется для удаления веществ, «боящихся» воды

, с явно выраженными гидрофобными свойствами:

  • масел и похожих на них соединений;
  • ПАВов;
  • нефтяных фракций;
  • полимеров;
  • смолоподобных образований;
  • волокнистых структур;
  • иловых комплексов.

Все примеси, отделяемые флотационным способом, представляют собой дисперсные частицы, которые не оседают при отстаивании.

Важно! Флотационная очистка не требует больших финансовых затрат как на старте, так и при последующей эксплуатации установок.

Она проводится непрерывно, имеет большой диапазон возможного применения. Процесс идет с высокой скоростью, приводит к получению шлама с пониженной влажностью, который впоследствии можно рекуперировать.

Сложность проведения очистки таким способом обусловлена необходимостью строго контролировать количество и размеры воздушных пузырьков, в некоторых случаях увеличивать гидрофобность частиц с помощью дополнительно вводимых в среду реагентов.

Процесс флотации

Флотатор в подземном исполнении, размещен на большой автомойке.Флотатором называют устройство, которое разделяет смесь воды и загрязнителей за счет использования воздушного потока. Флотационные установки включают систему смешивания с реагентами (такими как флокулянт и коагулянт), и pH-контроллер.
Система смешивания с реагентами работает автоматически, в зависимости от поступаемого в устройство потока, происходит регулирование подачи реагентов. Также флотаторы имеют скребки, с помощью которых удаляют пену с поверхности стоков.
Процесс флотации – сложный физико-химический процесс, который заключается в создании комплекса «пузырек-частица». Когда этот комплекс всплывает на поверхность, он образует пенный слой, в котором содержание загрязнителей намного выше, чем в исходных стоках.

Эффективность метода флотации – важные параметры

Основные факторы, влияющие на эффективность флотационного извлечения веществ:

  • Гидрофобность частиц. Чем хуже смачиваемость загрязнений, тем прочнее сцепление с пузырьком воздуха.
  • Интенсивность и сила столкновения субстанций.
  • Наличие избыточного давления в сточной воде.
  • Природа нерастворимых соединений.
  • Значение pH среды.
  • Температура процесса.
  • Вид и концентрация реагентов.
  • Дисперсность пузырьков газа.
  • Размер и плотность размещения примесей.
  • Периодичность съема флотошлама.

Виды

фото76-4Главная действующая сила при флотационной очистке – это микроскопические полости воздуха, которые получают непосредственным выделением из воды или дроблением газовой составляющей по всей толще жидкости.

Способ получения насыщенных воздухом стоков, дробления пузырьков определяет классификацию флотационных методов.

С выделением воздуха из раствора

Технология очистки посредством выделения пузырьков из загрязненной водной среды подразумевает использование напора или вакуума.

Напорная

При напорной очистке флотацией в раствор, перекачанный в сатуратор, нагнетают воздушный поток. После чего масса поступает во флотационную камеру, давление в которой равно атмосферному.

Справка. Резкий перепад давления создает гидравлическую нагрузку на сточные воды, вследствие которой в толще водного слоя происходит «вскипание» с выделением большого количества пузырьков.

Образовавшиеся воздушные капсулы фиксируют на своей поверхности частицы примесей; агрегированные комплексы поднимаются в верхний слой, образуя флотационную пену.

Количество воздушных микроскопических полостей можно регулировать интенсивностью напора

, что позволяет применять метод для большого количества загрязнений при концентрации, достигающей 5 г/л.

фото76-8

Подробнее о напорном способе флотационной очистки сточных вод смотрите в видео:

Эрлифтная

Для удаления отходов из сточных вод, поставляемых в химической промышленности, часто применяют эрлифтную модификацию метода. Очистка происходит благодаря перепадам высот, на которых расположены резервуары, что значительно сокращает энергозатраты на проведение флотации.

Емкость со сточной водой располагается на высоте, достигающей 30 м. Грязный поток поступает в аэратор, расположенный значительно ниже. В него нагнетают воздух, а затем поднимают массу по эрлифтным трубам во флотационную камеру.

Подъем воздушного потока стимулирует образование сначала воздушных пузырьков, а затем агрегированных комплексов. Вся грязь всплывает в верхнем слое, снизу остается относительно очищенная вода, которую подвергают дальнейшей обработке для приведения в нормальное состояние.

Вакуумная

При таком способе очистки водный раствор аэрируют для насыщения воздухом, затем в специальном отсеке удаляют нерастворившуюся воздушную часть. В камере флотации полученный раствор попадает в зону пониженного давления, значения которого меньше, чем атмосферные показатели.

Это приводит к обильному появлению пузырьков в окружении спокойной окружающей среды. Прилипание примесей к поверхности происходит прочно, сохраняется надежно до полного всплывания агрегата на поверхность.

Каждый из представленных методов позволяет успешно очищать сточные производственные воды с не очень крупными дисперсными частицами примесей.

С насыщением раствора воздухом

При некоторых видах загрязнений сточных масс воды раствор дополнительно насыщают воздухом по одному из нескольких возможных алгоритмов.

Импеллерная

фото76-6Насыщение посредством небольших специальных турбин – импеллеров позволяет получать пузырьки маленьких размеров, которые могут адсорбировать молекулы жиров и продуктов переработки нефти.

Вращение лопастей, сориентированных вверх, создает вихревое движение в водной массе, приводит к образованию большого количества мелких пузырьков одинаково маленькой величины.

Вращение импеллера производится со строго заданной скоростью, обеспечивающей образование большого количества мелких пузырьков.

Важно! Превышение скорости вращения лопастей может мешать образованию агрегатов с загрязняющими частицами, поэтому недопустимо.

Метод позволяет убрать из стоков нерастворимые частицы при концентрации их в растворе, достигающей 3 г/л, а также компоненты нефтяных фракций, молекулы жиров.

Безнапорная и пневматическая

Без напора раствор можно насытить воздухом посредством вращения рабочего колеса, соединенного с насосом. Безнапорным способом формируются относительно большие пузырьки воздуха, которые фиксируют на себе:

  • волокна;
  • частицы шерсти;
  • жировые капсулы.

Получившиеся агрегаты в целостном состоянии поднимаются вверх, очищая стоки.

При использовании пневматического нагнетания воздуха трубы с форсунками кладут внизу флотационных емкостей. Пневматические установки с форсунками на дне применяют в случае, если в среде имеются агрессивные вещества, контакт которых с вращающимися рабочими деталями допускать нельзя.

Барботажная

фото76-7В качестве источников для насыщения сточных вод воздушными пузырьками иногда используются пористые структуры с одинаково маленькими ячейками, через которые с заданной скоростью пропускают воздушный поток.

Диаметр пор не превышает 20 мкм, что создает возможность подачи микроскопических порций воздуха.

Достоинством метода является интенсивное насыщение стоков, неудобство заключается в том, что мелкие ячейки часто забиваются грязевыми примесями. Если объем сточной воды не очень велик барботаж проводится в камере с пористыми колпачками. Агрегированная грязь образует пену в верхнем слое, которая стекает за пределы резервуара по специальному каналу.

Электролитическая

Большую эффективность демонстрирует электролиз сточных вод, при котором на катоде выделяется водород, а на анодном электроде газообразный кислород. Интенсивность электролиза можно регулировать составом и формой электродов.

Выделяющиеся газы, особенно при растворяющихся анодах из алюминиевых или железных сплавов, дополнительно увеличивают скорость агрегации примесей, способствуют обеззараживанию воды, упрощают ее последующую очистку.

Химической и биологической природы

Применение механических способов образования агрегатов и всплывание их на поверхность не всегда приводит к полному выделению дисперсных частиц. В качестве дополнительного источника газовых пузырьков используются химические реагенты окислительной или карбонатной природы.

Хлорсодержащие окислители проводят обеззараживание, выделяют в пространство молекулы

  • активного хлора,
  • кислорода.

Карбонатные добавки инициируют образование углекислого газа. Образующиеся газовые пузырьки адсорбируют примеси и выносят их в поверхностный пенный слой.

При флотационной очистке сточных вод с большим содержанием органических отходов, чаще всего бытового происхождения, образуется рыхлая пена. Для ее уплотнения используют биологическую технологию, которая заключается в том, что смесь нагревают и оставляют на несколько дней.

Благодаря присутствию микроорганизмов биомасса в таких условиях активно бродит, выделяя газы, которые

  • проникают в пену,
  • уплотняют ее,
  • дополнительно убирают примеси из раствора.

Область применения флотации

Флотация позволяет очистить воду от взвесей, не подвергающихся осаждению, в связи с тем, что они имеют близкую к воде плотность. Флотационный процесс применяют для удаления из воды ПАВ, нефтепродуктов, волокнистых загрязнителей, жиров и т. п., а также некоторых растворенных веществ, в последнем случае очистка называется пенной сепарацией. Кроме того, флотацию применяют для удаления из стоков взвесей активного ила.

Преимущества и недостатки

В таблице собраны распространенные физико-химические методы очистки сточных вод:

Название метода Механизм очистки Плюсы Минусы
Коагуляция Нейтрализация отрицательного заряда мелких частиц, их слипание и осаждение. Реакции проходят при любых условиях.

Метод дешевый, доступный, практичный.

Нужно соблюдать четкую дозировку коагулянтов.

Большой объем осадка.

После очистки повышается степень минерализации вод.

Флокуляция Специальные вещества соединяются с загрязнениями и образуют крупные хлопья. Реакции протекают быстро.

Дешевизна.

Большой объем осадка.
Адсорбция Поглощение загрязнений поверхностью твердых веществ.  Удаление разных видов примесей.

Очистка до ПДК.

Отсутствие вторичного загрязнения очищаемых вод.

Высокая стоимость адсорбентов, их большой расход.

Медленный темп очистки.

Громоздкость оборудования.

Экстракция Смешивание двух взаимно нерастворимых жидкостей и переход примесей в экстрагент. Простая технологическая схема.

Простое оборудование.

Меньше 90% примесей переходит в другую фазу.

Процесс длительный и трудоемкий.

Флотация Образование в воде пузырьков газов, которые поднимаются вверх и захватывают с собой примеси. Простое оборудование.

Высокая скорость очистки.

Дешевизна.

Малые потери воды.

Удаляет не все виды загрязнений.

Часто приходится вносить реагенты, улучшающие гидрофобность примесей и качество пены.

Эвапорация Захват загрязнений водяным паром, проходящим сквозь кипящие сточные воды.  Экономичность.

Отсутствие специфических реагентов.

Простота оборудования.

Большие потери тепла.
Ионный обмен Обмен загрязнений из сточных вод на ионы, отделяющиеся с поверхностей пористых материалов. Высокая эффективность очистки.

Экологическая безопасность.

Дефицит ионообменных смол.

Большой расход реагентов на восстановление ионитов.

Большой объем растворов для регенерации.

Кристаллизация Вымораживание воды. Низкое потребление энергетических ресурсов.

Высокая степень очистки.

Необходимость изучения и контроля процесса.
Мембранная очистка Пропускание сточных вод через полупроницаемые среды (мембраны), которые задерживают примеси наноразмеров. Очистка до требований ПДК.

Не требуется внесение реактивов.

Малые потери воды.

Возможность утилизации тяжелых металлов.

Мембраны через время загрязняются и хуже пропускают воду.

Дороговизна установок.

Необходимость предварительной очистки вод от масел, органики, растворителей, ПАВ.

Электрохимическая очистка Создание в воде электрического напряжения и запуск реакций, которые переносят, объединяют, осаждают примеси. Извлечение из стоков ценных примесей при сравнительно простой технологической схеме.

Нет необходимости в химических реагентах.

Большой расход электроэнергии и металла.

Загрязнение поверхности электродов и необходимость их очистки.

Реагенты для очистки сточных вод методом флотации

Повышение гидрофобности сорбируемых загрязнений проводят катионоактивными, анионоактивными, неионогенными ПАВ. Полярной группой они сорбируются на линии разделения твердая фаза – вода, а неполярная часть обращена в воду. За счет этого происходит гидрофобизация взвешенной частицы. При флотации оксидов и солей щелочно-земельных металлов используют щелочные мыла, высшие жирные кислоты, натриевые сульфаты высших спиртов, алкиларилсульфонаты с цепочками из 11 – 17 углеродных атомов. В случае флотации кислотных минералов, песка применяют катионоактивные соединения – высшие алифатические амины и соли четвертичных аммониевых оснований с 13 и более атомами С. Аполярные вещества (графит, уголь) флотируют углеводородными маслами.

Другой группой флотореагентов являются вспениватели. Они адсорбируются на границе воздух – вода и умеренно стабилизируют пену. В качестве стабилизаторов применяют соединения терпеновых, одноатомных алифатических спиртов с 5 – 7 углеродными атомами, ксиленолы, крезолы, монометиловые и монобутиловые эфиры пропиленгликолей. Для изменения щелочности водного раствора используют CaCO3, H2SO4, HCL, NaHCO3.

Условия покупки

Чтобы сделать заказ, отправьте нам заявку с помощью электронной формы на сайте. Также звоните по указанным номерам.

Для удобства клиентов было введено несколько способов оплаты. Это наличный и безналичный расчёты или перевод денег на корпоративную карту компании.

У вас нет возможности забрать товар сразу после оплаты? В таком случае продукция может находиться на нашем складе в течение месяца. Такая услуга предоставляется бесплатно.

Покупая у нас товар на постоянной основе, вы можете рассчитывать не только на гибкие цены, но и на бонусы, премии.

Доставка осуществляется по территории Российской Федерации и в страны ближнего зарубежья. Транспортная компания выбирается клиентом.

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.

Вакуумная флотация

Процесс вакуумной флотации основывается на понижении давления во флотаторной камере. Этот процесс сопровождается выделением воздуха, который содержится в стоках. Вакуумная флотация происходит в спокойной среде, а значит связь между комплексом «пузырек-частица» будет прочнее и долговечнее. Иными словами эта связь разрушается уже тогда, когда частица достигла поверхности.

Направления применения

Флотация позволяет убрать из растворов разнообразные примеси, находящиеся в дисперсном состоянии.

Они образуются как побочный продукт при следующих производственных процессах:

фото76-5

  • изготовления искусственных волокон;
  • переработки нефти;
  • обработки кожи;
  • получения бумаги из целлюлозного сырья;
  • реализации химических технологий;
  • переработки продуктового сырья.

Флотацией очищают сточные воды, образующиеся на машиностроительных заводах, пищевых предприятиях, а также отделяют ил после биохимической очистки грязных водных растворов различного происхождения.

Пеногасители

Способы предупреждения пенообразования:

  1. 1.Предварительное удаление ПАВ и прочих примесей, вызывающих устойчивое пенообразование.
  2. 2.Применение добавок, предотвращающих образование пены.
  3. 3.Применение методов разрушения пены.

К наиболее эффективным пеногасителям относятся силоксаны (кремнийорганические полимерные соединения), спирты, сложные эфиры, алкиламиносульфонаты. Использование этих реагентов в рекомендованных дозах не наносит вреда микроорганизмам, участвующим в переработке сточной органики, а сами химические компоненты полностью разлагаются в процессе очистки.

К таким реагентам-пеногасителям относятся силиконовые эмульсии XIAMETER различных марок. Они активны как в воде, так и в неводных средах, эффективны даже в небольших концентрациях, безопасны при контакте с пищевыми продуктами.

Импеллерная флотация

Импеллерные флотаторы зачастую используются для очистки нефтесодержащих стоков, но могут применяться и для очистки других промышленных сточных вод. Но следует сказать, что такой способ флотации является не очень распространенным.

Заключительное слово

Флотация при всех своих положительных характеристиках не является самостоятельной очисткой. Это одно из звеньев очистных сооружений, позволяющее удалить их воды те вещества, которые не удалось убрать отстаиванием. Именно поэтому флотаторы устанавливаются зачастую после отстойников.

Видео – Работа электрофлотатора

Флотация с использованием пористых материалов

Флотация с использованием пористых материалов

Импеллерная флотация

Импеллерная флотация

Вакуумная флотация

Вакуумная флотация

Схема напорного флотатора

Схема напорного флотатора

Пенный слой флотации

Пенный слой флотации

Флотация сточных вод

Флотация сточных вод

Принцип действия реагентов-флокулянтов

флокулянты для очистки

Все посторонние частицы, плавающие в воде в виде взвеси, окружены пленкой с ионами, обладающими одинаковыми зарядами и поэтому отталкивающимися друг от друга. Для осаждения и более легкого удаления их нужно соединить между собой. С этой целью и добавляют рассматриваемые нами вещества, которые работают в два этапа:

  1. цепляются к поверхности примесей и адсорбируются ими;
  2. утяжеляют их и формируют грязевые хлопья, выпадающие в осадок.

Данного эффекта добиваются за счет серьезного молекулярного веса и, главное, особой полимерной структуры. Они разрушают защитную оболочку тяжелых металлов, бактерий и прочих нежелательных элементов, склеивают их, создают между их молекулами связи-«мостики». Так образуются новые соединения, которые уже настолько плотные, что опускаются на дно и стенки естественных бассейнов и искусственных резервуаров, или столь большие по размерам, что не проходят сквозь сито фильтра, а улавливаются и удаляются.

Обратите внимание, действие реагентов может быть не только массовым (общим), но и частичным. Во втором случае есть удобная на практике возможность провести осаждение только каких-то определенных частиц – это актуально, когда требуется разделить взвеси тонкой неорганической природы или повысить результаты обогащения полезных примесей.

Обогащение руд

Процесс флотации успешно применяется при первичной переработке всевозможных руд, позволяющий отделить ценную фракцию с повышенным содержанием металла или его соединений. Основывается он на различиях свойств поверхности разделяемых минералов.

Флотация руды представляет собой трехфазный процесс:

  • твердая фаза представляет собой измельченное полезное ископаемое;
  • жидкой фазой является пульпа;
  • газовую фазу образуют пузырьки воздуха, пропускаемые через пульпу.

Флотация бывает пенной, пленочной или масляной — в зависимости от формы продукта, образующегося на поверхности жидкой фазы.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...