Способ очистки сточных вод флотацией — что это такое и какие виды бывают?

Флотация – преимущества и недостатки способа

На сегодня флотация является одним из наиболее часто используемых приемов очистки стоков. Его применяют и промышленные очистительные сооружения и городские. Причиной этому служит целый ряд факторов, которые говорят в пользу флотации.

Преимущества флотационной очистки:

1. Невысокая стоимость применяемого метода очистки;

2. Простое оборудование;
3. Такой способ для некоторых взвесей намного быстрее, нежели скорость их оседания при отстаивании;
4. Выделение из сточных вод определенных загрязняющих веществ, в том числе нефтепродуктов;
5. В процессе флотации остается шлам с низким содержанием воды (малые потери воды).

Безусловно, как и любой метод, флотация связана и с некоторыми отрицательными моментами.

Недостатки флотационной очистки:

1. Она удаляет далеко не все загрязнители, поскольку ее эффективность зависит от гидрофобности вещества;
2. Часто приходится нести дополнительные затраты на внесение реагентов, которые улучшают качество пены и усиливают гидрофобность загрязнителей;
3. К каждому виду загрязнителя нужен свой подходи, а, значит, нет универсального метода для удаления всех взвесей.

Выводы о флотации

Сколько бы преимуществ ни имела флотация, она не является самостоятельной и окончательной очисткой сточных вод. Это лишь один из этапов сложнейшего процесса, который позволяет удалить из воды большую часть нежелательных веществ. Флотационная очистка позволяет избавить воду от нефтепродуктов и масел, которые невозможно удалить другими способами, а также волокнистые составляющие стоков. Обычно флотационную очистку используют после этапа отстойников, чтобы удалить те вещества, которые не подвержены осаждению.

Возможные проблемы

Нормы содержания загрязнений в очищенных стоках хотят приравнять к мировым, а на большинстве предприятий России используется физически устаревшее оборудование.

Очистка по технологиям, разработанным в прошлом веке, не снижает уровень примесей до нужных показателей.

Современное оборудование дорогое. Например, УФ-обеззараживатели установлены только в столице и нескольких крупных городах. В большинстве населенных пунктов оборудование изжило себя настолько, что часто стоки сбрасывают в водоемы без очистки.

Некоторые частные предприниматели не хотят вкладывать средства в постройку очистных сооружений. Они сбрасывают в реки загрязненные воды.

• Выбор неэффективной технологической схемы;
• Отсутствие возможности утилизировать или захоронить мусор, загрязнения, побочные продукты;
• Нехватка денег на электроэнергию, обслуживание и ремонт оборудования, транспортные расходы.

Существующие проблемы можно решить только на законодательном уровне: увеличить штрафы за нарушения, финансировать городские очистные сооружения и контролировать расход денег, поощрять частников вводить новые технологии, предлагая им различные скидки и льготы.

Чаще должны устраиваться честные проверки, которые могут быть спонтанными – без предупреждения.

Способы и методы

Процеживание

Процеживание – начальный этап очистки стоков от плавающих крупных механических и биологических фрагментов и частиц. На пути самотечного движения сточной жидкости для улавливания обломков древесины, бумаги, мусора, камней устанавливаются решетки, для небольших частиц – сита.

Прочные барьеры очистных сооружений позволяют подавать жидкость под давлением, что значительно увеличивает их производительность.

Качество процеживания зависит от:

• формы и материала стержней;
• ширины зазоров между стержнями;
• способа подачи воды (под напором или самотеком).

Решетки предназначены для задержания частиц от 10 мм. Эффективность удаления твердых включений составляет 40-45%. Более мелкие примеси остаются в жидкости и перемещаются дальше – на процедуру отстаивания.

В случае больших расходов и сильной загрязненности СВ решетки оснащаются механическими устройствами очистки и выгрузки осадка.

Отстаивание

Это способ сепарации фракций с разными физическими свойствами. Процесс также называют гравитационным осаждением. Технология представляет собой осветление сточного раствора от механических включений в поле гравитационных или центробежных сил. Самый простой гравитационный отстойник – песколовка.

Вода движется через последовательно расположенные переливные камеры. Под действием силы тяжести вещества с большей массой выпадают в осадок, а более легкие включения поднимаются в верхний слой жидкости.

К последним относятся загрязнения, характерные для производственных СВ:

• жиры;
• масла;
• смолы;
• нефть и нефтепродукты.

Для выделения примесей применяются:

• маслоуловители;
• жироловушки;
• смолоуловители;
• нефтеловушки.

При этом способе очистки удается выделить только 80 % примесей, поддающихся такой обработке. В среднем этот объем не превышает 60% от общего количества нерастворенных загрязнений.

Продолжительность отстаивания зависит от категории и степени загрязнения стоков. Эффективность отстаивания увеличивают при помощи фильтрования, коагуляции и аэрации.

Фильтрование

Технология подобна процеживанию, но объект ее воздействия – примеси более мелких фракций или суспензии, состоящие из мельчайших частиц, равномерно распределенных в растворе.

Метод заключается в напорном или безнапорном пропускании СВ сквозь пористый засыпной наполнитель, фильтры или специальные перегородки.

В качестве последних используются:

• перфорированные металлические пластины;
• сетки из нержавеющей стали и другого металла;
• перегородки из асбеста, стекловолокна, синтетических тканей.

Сетчатые фильтры задерживают крупные загрязнения размером до 500 мкм. В зависимости от вида загрузки зернистые фильтры могут удалять даже специфические показатели (хлориды, соединения металлов), а также уменьшать жесткость воды.

В качестве зернистых фильтрующих материалов обычно используются:

• шлак;
• кварцевый песок;
• измельченные частицы пластика или стекла;
• гравий;
• антрацит;
• керамзит.

Один из вариантов фильтрования – использование мультипатронных фильтров (емкостей со сменными картриджами для фильтрации). Мельчайшие поры в картриджах позволяют задерживать частицы до 5 мкм.

Работа установки фильтрации зависит от продолжительности периодов фильтрования и промывки (регенерации) фильтрующей среды очищенным обратным потоком. Чем короче активный период фильтра, тем меньше он подвержен забиванию примесями. От этого скорость обработки в рабочий период возрастает.

Но при этом в целом увеличивается продолжительность простоя фильтрующего узла из-за приостановок для промывки фильтрующего слоя.

Флотореагенты

Существует несколько типов флотореагентов, отличающихся принципом действия:

• Собиратели — реагенты, избирательно сорбирующиеся на поверхности минерала, который необходимо перевести в пену, и придающие частицам гидрофобные свойства. В качестве собирателей используют вещества, молекулы которых имеют дифильное строение: гидрофильная полярная группа, которая закрепляется на поверхности частиц, и гидрофобный углеводородный радикал. Чаще всего собиратели являются ионными соединениями; в зависимости от того, какой ион является активным различают собирателианионного икатионного типов. Реже применяются собиратели, являющиеся неполярными соединениями, не способными к диссоциации. Типичными собирателями являются: ксантогенаты и дитиофосфаты — для сульфидных минералов, натриевые мыла́ и амины — для несульфидных минералов, керосин — для обогащения угля. Расход собирателей составляет сотни граммов на тонну руды;
• Регуляторы — реагенты, в результате избирательной сорбции которых на поверхности минерала, последний становится гидрофильным и не способным к флотации. В качестве регуляторов применяют соли неорганических кислот и некоторые полимеры;
• Пенообразователи — предназначены для улучшения диспергирования воздуха и придания устойчивости минерализованным пенам. Пенообразователями служат слабые поверхностно-активные вещества. Расход пенообразователей составляет десятки граммов на тонну руды.
• Реагенты-активаторы — это реагенты, создающие условия, благоприятствующие закреплению собирателей на поверхности минералов.
• Реагенты-депрессоры — это реагенты, применяемые для предотвращения гидрофобизации минералов собирателями. Они предназначены для повышения избирательности (селективности) флотации при разделении минералов, обладающих близкими флотационными свойствами.

Очистка методом флотации

В переводе с французского языка слово «флотация» переводится как «плавать». Название характеризует принцип процедуры. Флотация – это метод удаления твёрдых взвесей и органики из сточных вод путём группировки частиц на границе фаз газа и жидкости (на поверхности).

На очистных станциях флотация применяется для разделения жидкостей, ускорения процессов удаления продуктов, производных от нефти. Флотация, помимо очистки, применяется в горнодобывающей и перерабатывающей промышленности, где за счёт процедуры происходит обогащение полезных ископаемых.

В зависимости от создаваемой среды фазы выведения загрязнений (газ-вода-масло), выделяется три вида флотационной очистки:

• Плёночная. Создание плёнки из частиц, которые плохо смачиваются водой. К ней прилипают загрязнения.
• Пенная. В стоки подаются пузырьки воздуха, которые, поднимаясь, забирают частицы загрязнений, формируют пену на поверхности. Применяется с добавлением специальных пенообразователей, для придания устойчивости поднимаемой пене с загрязнениями. После механического удаления, пена сгущается и фильтруется.
• Масляная. С маслом на поверхность жидкости поднимаются загрязнения, которые удаляются и перерабатываются.

Наибольшую эффективность для очистки стоков имеет пенная разновидность, по этой причине она применяется наиболее часто.

Флотация относится к группе физико-химических методов очистки, что подразумевает применение принципов и технологий, основанных одновременно на физических и химических принципах.

Флотационная технология максимально эффективна при системной очистке, в качестве этапа, идущего после механического удаления загрязнений. После отстаивания и фильтрации в стоках остаётся большое количество мельчайших взвешенных частиц, которые и призвана удалить рассматриваемая технология.

Метод флотации лучше всего подходит для удаления из жидких стоков жиров, производных из нефти, поверхностно-активных веществ и пр.

Эффективность очищения сточных вод методом флотации зависит от многих факторов

Эффективность флотации зависит от ряда факторов, которые нужно учитывать при проведении мероприятий по удалению загрязнений:

• Концентрация в стоках плохо смачиваемых элементов. Чем больше таких примесей, тем выше эффективность процесса. Для повышения гидрофобности (смачиваемости) дополнительно применяются специальные реагенты.
• Пузырьки кислорода должны иметь оптимальные объёмные и размерные параметры. Слишком маленькие пузырьки будет забирать мало частиц и не доходить до поверхности (растворяться). Слишком большие будут подниматься на поверхность слишком быстро, забирая с собой небольшое количество загрязнений.
• Количество кислорода и его распределение по поверхности жидкости должно быть достаточным и равномерным.

Преимущества:

• Низкая стоимость.
• Простое устройство оборудования.
• Нет необходимости использовать большие пространства и площади.
• Низкий уровень трудозатрат при обслуживании, возможность полной автоматизации.
• Высокая эффективность.
• Высокая скорость очистки.
• Эффективность борьбы с нефтепродуктами, жирами и маслами.

Недостатки:

• Избирательное действие, забираются не все загрязнения.
• Необходимость, при определённых обстоятельствах, применять дополнительные реагенты.
• Тонкость настроек и постоянный контроль параметров подаваемых пузырьков воздуха. Нарушение настроек делает процесс неэффективным.

Подробнее о флотации

Флотация — это один из способов, применяемых для очистки сточных вод. Буквально слово «флотация» (англ. flotation) переводится как «плаванье на поверхности воды», поэтому и напоминает слово флот. Но если говорить об очистке флотацией, то ее целью является вывести на поверхность различные взвеси и другие вещества, которые имеют плотность близкую воде и не способны оседать.

В толще воды плавают различные мелкие твердые частицы, коллоидные взвеси и другие примеси, которые не оседают. Флотацию применяют для очищения сточных вод от ПАВ, нефтепродуктов, жиров, волокнистых веществ и взвесей активного ила. Также флотационный процесс по типу пенной сепарации способен удалить некоторые растворенные в воде вещества.

Физико-химические законы флотации

В основу флотационной очистки заложены сложные физико-химические процессы. Главным образом рассматривается понятие смачиваемости, то есть индивидуальной способности тех или иных веществ к смачиванию. Эта способность напрямую определяет поведение этих соединений на границе раздела фаз жидкости и газа. Существует два типа веществ:

• Гидрофильные — характеризуются хорошей способностью к смачиванию;
• Гидрофобные – несмачиваемые.

В зависимости от того, к какому типу относится то или иное вещество, оно хорошо убирается при помощи флотационной очистки или же, наоборот, не поддается выделению таким способом.

Этапы флотации

Процесс флотации несложен для понимания, его можно описать следующим образом:

1. В воду, которая подвергается очистке, подают диспергированный воздух;

2. Гидрофобные частицы устремляются к воздушным пузырькам;
3. Постепенно уменьшается и разрывается прослойка воды, разделяющая гидрофобные частицы и воздушные пузырьки. Это объясняется тем, что сила притягивающая молекулы воды друг к другу больше адгезии между водой и этими частицами;
4. Образуется флотирующий комплекс из пузырьков воздуха и гидрофобных частиц, который напоминает пену;
5. Этот флотирующий комплекс плавает на поверхности сточных вод, поскольку он легче той гетерогенной системы, в которой находится.

В итоге на поверхности воды образуется пенная субстанция. Полученную пену удаляют специальным приспособлением — это конечный продукт флотации или шлам.

Отличие от коагулянтов

Коагулянты, как и флокулянты, способствуют очищению воды от мелкодисперсного мусора, объединяя между собой загрязнения и осаждая их.

Цель применения очень похожа, однако механизм течения несколько отличается.

1. В основу коагуляционного процесса входит дестабилизация зарядов загрязняющих частиц. Коллоидная грязь, которая делает воду мутной, состоит из микроскопических отрицательно заряженных частиц.

   Они настолько малы, что проходят через песчаный фильтр, а одноименный электрический заряд заставляет их постоянно находиться в движении.

   Одинаковый заряд так же мешает им объединяться в группы. Введение коагулянтов приводит к потере заряда и устранению электростатического взаимодействия.

2. Флокуляция образует более крупные соединения за счет полимерной связи. Происходит укрепление и увеличение объема фильтруемых веществ, которые можно потом без труда удалить со дна емкости.

Различие заключается не только в механизме течения

• Коагуляция проходит в течение 1-3 минут после тщательного перемешивания и при строгом соблюдении температуры в пределах 20-25 градусов.
• Флокуляция может длится 30-60 минут, требуя некоторого времени для отстаивания. Это объясняется длительной стадией формирования осадка.

Ассортимент флотационных установок ФУ

производит флотаторы ФУ в 10 модификациях. Они отличаются техническими параметрами.

Наименование	Производительность, м3/час.	Габаритные размеры (Д х Ш х В), мм
ФУ-1м	1	1200х1200х1500
ФУ-2м	2	1500х1300х170
ФУ-4м	4	1800х1500х1700
ФУ-6	6	2000х1800х1800
ФУ-10	10	2600х2200х2300
ФУ-15	15	3600х2200х2300
ФУ-20	20	4600х2200х2300
ФУ-30	30	6600х2220х2300
ФУ-40	40	8600х2200х2300
ФУ-50	50	10600х2200х2300

Все модели ФУ предлагаются в двух исполнениях:

• типовой вариант с накопителем сточных вод заглубленного типа;
• установка, укомплектованная модулем «Моноблок» с дополнительными емкостями наземного размещения.

Флотаторы ФУ с «Моноблоком» позволяют повторно использовать очищенные стоки для технических и хозяйственных нужд, например, для мойки транспортных средств.

Ключевые преимущества

Флотация – очистка, имеющая ряд положительных параметров, что и стало причиной столь широкого распространения этой технологии в мире.

Основные аспекты:

• обширность применимости;
• непрерывность технологии;
• невысокая стоимость;
• простота эксплуатации;
• применение в работе простых машин;
• быстрота получения результата;
• селективность;
• не столь высокий уровень влажности шлама;
• эффективность (до 98%);
• выделяемые компоненты можно рекуперировать.

При флотации производится эффективная аэрация, понижается процентное соотношение жидкости и ПАВ, а также уменьшается количество микроскопических организмов, бактерий. Сточные воды, прошедшие флотацию, могут подаваться на очистительные установки более высокого уровня.

Электрофлотатор для очистки сточных вод

Электрофлотатор – технологический комплекс для очистки сточных вод от тяжелых металлов, нефтепродуктов и поверхностно-активных веществ методом электрофлотации с дальнейшим сбросом очищенной воды в дренаж, либо подачей на блок фильтров (сорбционные и ионообменные фильтры) при создании замкнутого цикла оборотного водоснабжения на предприятии.

Принцип действия электрофлотатора базируется на электрохимических процессах выделения электролитических газов – водорода и кислорода в процессе электролиза воды и флотационного эффекта всплытия загрязнений на поверхность сточной воды.

Электрофлотационный модуль состоит из электрофлотатора с блокрм нерастворимых электродов, пеносборного устройства, источника питания постоянного тока, дополнительных накопительных емкостей для химических реагентов, сточной воды и очищенной воды, насосов Calpeda или Grundfos, дозирующих насосов Etatron.

электрофлотатор может работать, как в непрерывном, так и в периодическом режиме, обеспечивая извлечение гидроксидов тяжелых металлов Cu2+, Ni2+, Zn2+, Cd2+, Cr3+, Al3+, Pb2+, Fe2+, Fe3+ Ca2+, Mg2+ и пр. при любом соотношении данных ионов. Также электрофлотационный модуль позволяет очищать стоные воды от СПАВ, ВМС, масел и взвешенных вешеств.

Электрофлотатор рекомендуется использовать для очистки, как локальных сточных вод производственных предприятий (например, гальванических производств), так и сточных вод смешанного состава (общий сток машиностроительного предприятия).

Таблица 1. Основные технические характеристики электрофлотатора

Параметры	Значения
Габаритные размеры электрофлотатора, мм:
	длина	2500
	ширина	1300
	высота	1300
Масса, кг		200
Производительность, м3/час	1	50
Исходная концентрация загрязнений, мг/л	не более
pH	3	12
тяжелые металлы	10	100
взвешенные вещества	30	300
нефтепродукты	50	1000
Остаточная концентрация загрязнений, мг/л	не более
pH	6,5	8,5
тяжелые металлы	0,1	1
взвешенные вещества	0,3	2
нефтепродукты	0,5	50
Расход флокулянта (по сухому веществу)	5	10
Потребляемая мощность, кВт*ч/м3	0,5	1
Напряжение питания электродов, В	24	32
Срок службы нерастворимых электродов, лет	до 10

Таблица 2. Сравнение эффективности электрофлотации и электрокоагуляции

№ п./п	Параметр	Электрокоагулятор	Электрофлотатор
1	Энергозатраты, кВт ч/м3	1 – 1,5	0,25 – 0,5
2	Степень очистки, %	80 – 90	96 – 99,5
3	Вторичное загрязнения воды	Fe 1 мг/л Al 0,5-1 мг/л	Отсутствует
4	Вторичное загрязнение твердых отходов (ионы тяжелых металлов)	до 30% (Fe, Al, Cr6+)	Отсутствует
5	Режим эксплуатации	Периодический	Непрерывный
6	Расход материалов и реагентов	Fe и/или Al – анод (10-20 дней)	Ti – анод (5-10 лет)
7	Осадок гальванического шлама	Пульпа 99% влажности	Флотоконцентрат 94 – 96% влажности

Консультацию специалистов Вы можете получить по телефонам: (495) 768-06-46 и (926) 028-89-00. Для того, чтобы сотрудники ГК «ТрансЭкоПроект» подготовили для Вас технико-коммерческое предложение, просим Вас заполнить следующий опросный лист:

Заполненный опросный лист просим направить по адресу электронной почты info@enviropark.ru

От чего зависит качество очищения

На эффективность методики влияют следующие факторы:

• устойчивость воздушных пузырей к разрушению;
• равномерность образования пены;
• степень гидрофобности частиц — чем больше этот показатель, тем более активно они взаимодействуют с пузырями воздуха.

Важен и размер пузырей. Большие быстро всплывают, и не успевают захватить молекулы примесей, а маленькие менее прочны.

Применение методики флотации незаменимо для очищения сточных вод от жиров, волокнистых включений, нефтепродуктов, иных загрязнений, не поддающихся осаждению. Этот метод применяют для чистки канализации и при обогащении полезных ископаемых.

Что это за методы биологического очищения?

Аэробные и анаэробные методы относятся к биологической очистке. Все они задействуют микроорганизмы, которые расщепляют органику на отдельные компоненты. В итоге бактерия получает строительный материал для роста и развития.

В сточных водах в большом количестве имеются органические соединения, которые и становятся питательной средой для микроорганизмов.

Сфера применения таких методов – это очистные конструкции для различных предприятий:

• по изготовлению соков, пива, алкогольной продукции и других напитков;
• по переработке сыворотки;
• сельского хозяйства;
• молокозаводы;
• фармацевтические компании;
• мясокомбинаты;
• производители косметики;
• предприятия химической промышленности.

Для аэробной очистки требуется непрерывное поступление кислорода. Это главный фактор, обеспечивающий деятельность микроорганизмов.

Анаэробный метод используется для ликвидации ила и других твердых осадков. При этом происходит отделение нерастворимых элементов, которые разлагаются с помощью бактерий.

Внимание! На выбор способа очищения влияют многие факторы: состав сточных вод, специализация и расположение предприятия, климат в регионе. При анализе загрязненности используется термин ХПК – химическое потребление кислорода

Этот показатель отражает концентрацию органики в воде

При анализе загрязненности используется термин ХПК – химическое потребление кислорода. Этот показатель отражает концентрацию органики в воде.

Флотационные установки

Очистка стоков производится с помощью различных флотационных установок. Оборудование классифицируется по способу образования воздушных капсул.

Аппарат состоит из следующих узлов:

• резервуара с насосом, предназначенным для смешивания кислорода с водой и реагентами;
• танка флотации с клапаном для отведения избыточного воздуха;
• дегазатора для удаления остаточного кислорода.

Принцип работы:

1. Вода попадает в рабочую емкость, где насыщается мелкодисперсным воздухом.
2. Насыщенная воздушными пузырьками сточная жидкость поступает в камеру флотации для взаимодействия гидрофобных примесей с пузырьками газа.
3. В результате изменения поверхностного натяжения воды начинается постепенное уменьшение, а затем происходит разрыв слоя между гидрофобными частицами и воздушными капсулами.
4. На поверхности жидкости формируется грязный пенный слой.
5. Пена удаляется с помощью грабельных или скребковых устройств.

Установки делятся на три основные категории:

1. Создающие микропузырьки.
2. Напорные.
3. Гравитационные.

Все флотаторы работают по принципу пенной флотации, но каждая из систем наиболее эффективна для обработки определенных стоков различной степени загрязненности с отличающимся составом.

Выпускаются в виде одно- или двухкамерных аппаратов. Однокамерные наиболее результативны при флотации крупными пузырьками. Для процесса с микропузырьками более эффективна двухкамерная емкость.

В первой камере обеспечиваются условия для взаимодействия частиц, а во второй создается благоприятная гидродинамическая среда для завершения процесса и формирования пены.

Среди установок бывают аппараты с:

• горизонтальным;
• вертикальным;
• угловым движением стоков.

Самыми эффективными считаются аппараты с угловым направлением движения воды, наименее эффективными – установки с вертикальной струей.

Механические флотаторы

Это резервуары, в которых стоки для насыщения воздухом перемешиваются лопастями. Используются для обработки стоков с высокой концентрацией взвешенных загрязнений, склонных к пенообразованию.

Напорный флотатор

Флотационная установка с подачей воздуха под давлением через сатуратор показывает самую высокую эффективность. Из-за перепада давления происходит активное образование мелких воздушных пузырьков. Поверхностное натяжение способствует их соединению с молекулами загрязнений. Флотошлам всплывает на поверхность, затем механически удаляется.

Напорное устройство используют, когда плотность примесей примерно равнозначна плотности воды. В этом варианте мелкодисперсные частицы не выпадают в осадок.

Флотаторы импеллерного типа

Импеллер (механическая мешалка), установленный на дне флотационной камеры, приводится в движение электродвигателем, расположенным выше уровня жидкости во флотаторе. Задача импеллера – диспергирование воздуха в воде.

При вращении создается зона пониженного давления и на лопасти поступает воздух и небольшой объем воды.

Импеллерные установки применяются при очистке стоков с высокой концентрацией (> 3000 мг/л) нерастворенных примесей в условиях, когда необходим значительный уровень насыщения воздухом сточного раствора (до 0,5 объема воздуха на 1 объем воды).

Электрофлотатор

Электрофлотатор представляет собой установку для обработки стоков от тяжелых металлов, нефтепродуктов и ПАВ методом электрофлотации. Особенность устройства – возможность реализации замкнутого цикла оборотного водоснабжения.

Принцип работы электрофлотатора – электрохимические процессы выделения кислорода и водорода в процессе электролиза и флотационный эффект всплытия загрязнений на поверхность сточной жидкости.

Электрофлотационный модуль состоит из:

• электрофлотатора с блоком нерастворимых электродов;
• пеносборного (скребкового) механизма;
• источника питания;
• накопительных резервуаров для сточных и очищенных вод;
• насосного оборудования.

Вариант наиболее эффективен при установке алюминиевых или железных стержней. Ионы металлов выступают вспомогательными реагентами для формирования устойчивых соединений частиц загрязнений и капсул газа.

Плюс электрофлотатора – простая конструкция, не занимающая много места. Кроме того, не требуются емкости для реагентов и сатураторы. Но есть и недостатки – значительные затраты на электроэнергию, необходима установка оборудования для вывода водорода.

ФАКТ 4. НАПОРНАЯ ФЛОТАЦИЯ НАИ­ЛУЧШИМ ОБРАЗОМ ОТВЕЧАЕТ УСЛОВИЯМ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ДОСТАТОЧНО ХРУПКИХ ФЛОКУЛ, ОБЛА­ДАЮЩИХ ОТНОСИТЕЛЬНО НЕВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТЬЮ, ОБУСЛОВЛЕННОЙ ИХ СОСТАВОМ (ГИДРОК­СИДЫ И/ИЛИ ОВ)

Формирование микропузырьков предварительным насыщением

Рисунок 4. Различные типы напорной флотации

Предварительное насыщение под давлением является наиболее распростра­ненным способом формирования микропузырьков.

Контакт воды с воздухом происходит в закрытом сосуде под давлением в не­сколько бар; воздух растворяется в воде в соответствии с законом Генри (на рис. 3 показана зависимость концентрации воздуха, растворенного в насыщенной воде при 20 “С, от давления).

В качестве жидкости, подвергаемой предварительному насыщению воздухом, используют либо исходную воду (частично или полностью) — прямое насыщение, либо часть рециркулируемой обработанной воды — косвенное насыщение (рис. 4).

При осветлении поверхностных вод или ПСВ, как правило, применяют косвенное насыщение; расход насыщенной воздухом воды составляет от 5 до 50 % расхода обрабатываемой воды; давление 4-6 бар. На практике используют воду, содержа­щую растворенный воздух в количествах, отвечающих 70-95%-му насыщению воды при данном давлении. Расход сжатого воздуха существенно изменяется в зависи­мости от области применения напорной флотации.

Рисунок 5. Микропузырьковое молоко (напорная флотация)

При сгущении осадка (гидроксидные осадки или избыточный активный ил) насы­щение осуществляется прямым способом, поскольку с учетом концентрации фло­тируемых ВВ (2-6 г/л) требуется гораздо большее количество воздуха.

Пузырьки воздуха образуются при уменьшении давления в специальном устрой­стве; на рис. 36 показана зависимость от температуры объема воздуха, высвобож­дающегося в форме микропузырьков для случая 100%-го насыщения воды воздухом и 100%-го снятия давления. Конструкция устройства, в котором происходит процесс снятия давления, определяет качество (размеры и однородность) образу­ющихся пузырьков.

Отметим, что один пузырек диаметром 2 мм заключает в себе столько же воздуха, сколько его содержится в 106 микропузырьков размером по 20 мкм. Кроме того, крупные пузырьки создают турбулентные потоки, опасные для нормального пере­мешивания, т. е. формирования смеси так называемой белой воды (микропузырьковое молоко) со сфлокулированной водой (рисунок 5 — вид струи молочно-белой воды, в которой практически отсутствуют пузырьки крупных размеров).

Все установки напорной флотации содержат:

• зону флокуляции — на начальной стадии обработки воды;
• зону смешивания флокул с водой после снятия давления — непосредственно после появления микропузырьков;
• флотационную камеру, с поверхности которой образовавшаяся пена удаляет­ся гребками-пеногонами или отводится гидравлически (переливом);
• зону отвода обработанной воды из нижней части флотационной камеры через перегородку.

При обработке сточных вод не всегда удается сфлотировать все ВВ. Неизбежно, что в конце концов часть наиболее тяжелых частиц оседает на дно уста­новки. Вследствие этого флотомашины, используемые для обработки ПСВ или ГСВ, обычно оснащаются системой удаления осадка со дна (днище, имеющее значи­тельный наклон, или скребки-осадкоудалители).

Напорная флотация при обработке вод применяется для различных целей:

• отделение сфлокулированных веществ при осветлении (для воды, содержа­щей небольшое количество ВВ, но обогащенной ОВ, водорослями и/или сильно окрашенной, например воды многих озер и водохранилищ);
• отделение и извлечение волокон из сточных вод предприятий целлюлозно-бу­мажной промышленности;
• отделение и извлечение жиров и белковых веществ из сточных вод предприя­тий аграрно-пищевой промышленности;
• отделение нефтепродуктов из сточных вод нефтеперерабатывающих и метал­лургических заводов, аэропортов и т. п.;
• отделение гидроксидов металлов или пигментов;
• осветление растворов активных илов вместо отстойников (довольно редкий случай);
• третичная физико-химическая обработка воды;
• сгущение избытка осадка, образующегося при биологической обработке сточ­ных вод или при осветлении питьевой воды, включая осадки от промывки фильтров и биофильтров.