Виды и устройство флотаторов для очистки сточных вод

Виды флотационных устройств

Можно выделить основные варианты:

• На жидкости создается пленочный слой, на который налипают нерастворимые элементы грязи.
• Пенистая – в жидкость нагнетают газы и пенообразующие реагенты. Газовые капсулы притягивают к себе и доставляют наверх нерастворимые вещества. Химикаты необходимы для устойчивости пенистой шапки, которая удаляется механически. Затем она сгущается и проходит фильтрацию.
• Маслянистая – капли масел стремятся вверх, забирая по пути взвеси. После этого масляный слой убирают и очищают.

Важно. Чаще всего в очистных комплексах используется принцип пенистой флотации. Этот вариант избавления от загрязняющих веществ наиболее эффективен.

Кроме того, оборудование классифицируется по виду образования воздушных капсул.

Механический тип

Флотационное оборудование простого типа — резервуары, в которых осуществляют перемешивание канализационных отходов лопастями.

Оборудование подходит для жидкостей с высоким количеством взвешенных загрязнений, склонных к пенообразованию.

Напорный

Самыми эффективными и наиболее распространенными являются флотационная установка с подачей газов в воду напорным способом. Его используют, если плотность взвесей сравнима плотности жидкости. В этом варианте мелкодисперсные загрязнения не выпадают в осадок.

Напорный флотатор

Основой данного метода является введение газов в воду под давлением в специальных емкостях. Затем водовоздушная смесь подается в резервуар со стоками. Из-за перепада давления происходит активное образование мелких газовых капсул.

Действие сил поверхностного натяжения закрепляет их к молекулам загрязнений. Образованный флотошлам всплывает на верх резервуара. Здесь он механически удаляется.

Принцип работы простейшей флотационной машины:

1. В смесительную камеру насоса поступают воздух и вода. Здесь выполняется растворение газа в жидкости. Остатки избыточного воздуха выпускается посредством клапана.
2. Водная смесь с воздушными капсулами по системе труб поступает в танк флотационной установки.
3. В эту емкость также заливают канализационные стоки, которые прошли предварительную очистку в отстойнике.
4. В резервуаре происходит сбор взвешенных загрязнений посредством капсул с газом.
5. Фотошлам собирается в верхней части емкости в виде пенного слоя, который убирается механически.

Практически чистая вода сливается из флотационного танка. Часть ее перенаправляется в насос для повторного смешивания с газом.

Электрический

Для выделения взвешенных загрязнений из канализационной массы также используют электрический ток.

Электрический флотатор

Принцип работы флотатора для очистки сточных вод электрического типа:

1. В резервуаре с загрязненной водой размещаются электроды.
2. После подачи напряжения молекулы воды разделяются на кислород и водород. На концах электрических стержней образуются капсулы с электролитическими газами.
3. Они поднимаются вверх, собирая частицы загрязнений.

Справка. При проведении электрической очистки стоков используется минимальное количество химических добавок.

Этот вариант достаточно эффективен при установке стержней из алюминия или железа. В качестве вспомогательных реагентов для образования устойчивых соединений взвесей грязи и капсул газа выступают ионы металлов.

Большим достоинством использования электроустановок является простая конструкция, не занимающая много места.

В составе такого оборудования отсутствуют емкости для реагентов и сатураторы. Но увеличиваются затраты на электроэнергию при очистных работах. Кроме того, требуется оборудование для вывода водорода.

Для введения в воду воздуха также используют различные материалы с пористой структурой. В некотором оборудовании производится выделение газа в результате реакций химического типа.

Реагенты во флотации

В целях улучшения качества фильтрации сточных жидкостей используют активные присадки:

• для корректирования pH — щелочь, кислота (реактивы вводятся в жидкость для создания оптимальных условий взаимодействия примесей с коагулянтом и флокулянтами);
• коагулянты — вещества, способствующие образованию пены (соли железа, алюминия);
• флокулянты — полиакриламидные соединения, очищающие стоки от примесей посредством формирования хлопьев из коллоидных и мелкодисперсных частиц.

Отрицательным фактором реагентного метода обработки жидкостей является обязательное наличие сравнительно большой площадки под установку оборудования, а также присутствие дополнительного обслуживающего персонала.

Химические добавки

Реагенты для флотационного очищения жидкости значительно повышают эффективность работы оборудования.

Флотореагенты классифицируются на три основных группы:

• 
  Коллекторы – предназначены для удаления водной пленки с поверхности взвешенных частиц. Этим обеспечивается возможность соединения взвесей с пузырьками газа.

• Пенообразователи – образуют плотную оболочку газовых капсул. Они же регулируют размер пузырьков, препятствуя их увеличению.
• Модификаторы или регуляторы – влияют на количество молекул, которые прилипают к молекулярным взвесям. Кроме того, от них зависит степень закрепления связи.

Подбор реагентов осуществляется в зависимости от вида оборудования и состава очищаемой жидкости.

Зачем нужно очищать воду?

Из всего запаса Мирового Океана только 3% — это пресная вода, из них 68% — это ледники (не пригодные для питья), 30% — подземные источники (часто загрязненные от почв) и только 2% — это наземные источники водоснабжения. Из глобальной картины мира ясно, что наличие чистой пресной воды — это не просто необходимость, но иногда роскошь.

Сточные воды, образующиеся во время хозяйственной деятельности предприятий, содержат большое количество загрязняющих веществ в концентрациях, превышающих допустимые и нормативные. Как правило, речь идет о тяжелых металлах (железо, никель, медь, свинец, ртуть, кадмий и др.), нефтепродуктах, взвешенных веществах, алюминии, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества, для обывателя это всё то, что пенится). Данные вещества, попадая в водоемы, нарушают нормальное функционирование водных биогеоценозов, отравляют почву, провоцируют рост сине-зеленых водорослей, токсичны для животных. Данные загрязняющие вещества также токсичны для человека.

От хозяйственной деятельности человека в жилых многоквартирных и частных домах также образуется большое количество загрязняющих веществ. В основном, это СПАВ и органические отходы, но в канализацию попадают и соли металлов.

Кто занимается производством?

Перед покупкой флотационных машин требуется четко определиться с параметрами.

Параметры подбираются исходя из следующих условий:

• Состав и характер канализационных стоков.
• Температура и равномерность подачи воды.
• Куда сбрасывается очищенная вода.

В Москве и Санкт-Петербурге реализацией установок занимаются довольно много компаний:

1. — флотаторы марки ТР, стоимость от 313 500 рублей.
2. Торговый дом «Оборудование водоочистки» — напорные установки марки DAF.
3. ООО «Росинтерэко» — флотаторы и двухступенчатые установки марки «Ангара».

Важно. Необходимо учитывать требования к обработке и удалению осадка, степени обеззараживания.

Схема, включающая флотатор для очистки сточных вод

Технология, предполагающая флотатор в качестве главного обрабатывающего модуля, всегда включает реагентное хозяйство и устройство для создания пузырьков воздуха. Реагентное хозяйство представляет собой емкость с реагентами (коагулянты, флокулянты, щелочь для корректировки pH) и реактор для смешения реагента с водой.

В качестве устройства для создания пузырьков воздуха, как правило, используется сатуратор, представляющий собой камеру смешения воздуха с водой с целью создания водовоздушной смеси. Далее эта смесь направляюется во флотатор. Устройство сатурации оснащено мощным насосом для нагнетания воздуха.

Флотатор никогда не используется отдельно, он всегда включен в общую схему очистки воды. Полная схема, как правило, состоит из этапов предварительного отстаивания, физико-химической обработки (флотатор или коагулятор) и последующей механической очистки на фильтрах.

Иными словами, флотатор не может обеспечить всю очистку, это только отдельный узел, требующий предварительной обработки и последующей. Попадание во флотатор песка или других грубодисперсных примесей приведут к поломке прибора. Также данный прибор не может обеспечить обеззараживание и полную очистку от нефтепродуктов. Поэтому, после него необходима ультрафиолетовая установка и сорбционные (или механические) фильтры.

Принципиальная схема основана на процессе флотации. Флотация – это обработка сточных вод пузырьками воздуха с целью извлечения растворимых и эмульгированных веществ. Вода поступает на главный обрабатывающий модуль. Туда же в напорном (или безнапорном) режиме подается заранее приготовленный реагент в реакторе. Также во флотатор подаются пузырьки воздуха с помощью устройства сатурации. Во флотаторе для очистки воды происходит обработка сточных вод реагентами и пузырьками воздуха, происходит всплытие большей части флокул в виде флотошлама. Всплывший флотошлам убирается с поверхности воды скребковым транспортёром в шламосборник.

Данный шлам очень неустойчив к механическим колеваниям, поэтому с поверхности воды он собирается аккуратно с целью не разбить пену.

Монтаж

Монтирование флотаторов выполняется согласно инструкции по эксплуатации. Она поставляется в комплекте документов вместе с установкой.

Этапы работы:

1. Машину монтируют на фундамент и закрепляют.
2. Производят подключение трубопроводов.
3. К установке подводят силовые кабели.
4. Устанавливают и подключают автоматизированные системы управления.

Перед продажей все установки проходят гидроиспытания.

При подборе вида флотационного оборудования стоит учитывать:

• тип канализационных стоков;
• степень загрязнения жидкой среды;
• объемы очищения.

Почему выбирают технологические решения «ЭКОВОДСТРОЙТЕХ®»:

• технологические процессы происходят автономно без помощи оператора, они полностью автоматизированы;
• оборудование легко интегрируется в системы очистных сооружений;
• расширенная модельная линейка разрешает выбрать оптимальный вариант для любого объекта;
• комплексная очистка стоков от неорганических примесей;
• высокая степень очистки в соответствии с нормативами, установленными на территории стран Таможенного Союза;
• оборудование компактно, для размещения требуется небольшая площадка;
• флотационная установка может размещаться, как в непосредственной близости к источнику сточных вод, так и на значительном расстоянии;
• простота эксплуатации и технического обслуживания;
• возможность очищать стоки, рекуперировать и селективно выделять примеси;
• оборудование невосприимчиво к залповым сбросам.

Область применения флотаторов «Фламинго М»:

• Кисломолочное производство;
• Мясоперерабатывающая промышленность;
• Рыбоперерабатывающие заводы;
• Кондитерские фабрики;
• Пивоваренные и ликеро-водочные заводы;
• Табачные фабрики;
• Кожевенные заводы;
• Масложировое производство;
• Бумажная промышленность;
• Картонные фабрики;
• Текстильные фабрики;
• Хозяйственно-бытовые стоки;
• Нефтехимическая промышленность;
• Лакокрасочные заводы и др.

Флотаторы «Фламинго М» предназначены для извлечения из сточных вод взвешенных веществ, нефтепродуктов, жиров, масел, смол, железа, СПАВ, ПАВ и прочих нерастворенных загрязнений.

Флотационные установки косвенной флотации хорошо зарекомендовали себя в качестве предварительной ступени перед биологической очисткой. Помимо извлечения значительной части загрязнений, сточная вода насыщается растворенным кислородом, тем самым усиливая окислительные процессы в аэротенках и биологических фильтрах.

Все установки «Фламинго М» комплектуются штатными дозаторами. На оборудование устанавливается несколько точек входа для подачи различных типов жидкого реагента. Точки входа отличаются между собой скоростями потоков жидкости во флотаторе. Тем самым обеспечивается возможность плавной подачи реагентов в ламинарный поток или их ввода с интенсивным перемешиванием.

Предусмотрена работа оборудования в автоматическом режиме.

Основным преимуществом флотаторов косвенной флотации над флотаторами, работающими по схеме прямой флотации, является наличие отдельного флотационного насоса. На флотаторах с прямой флотацией один насос выполняет функции подающего и флотационного одновременно. Такое решение подходит для стоков с относительно низкими загрязнениями (водоподготовка, поверхностный сток и пр.). При увеличении концентрации загрязняющих веществ (песок, взвеси, шерсть, волокна, жир и пр.) увеличивается нагрузка на насос; это может привести к его поломке.

На флотаторах косвенной флотации «Фламинго М» подача стоков и флотация осуществляются разными насосами (подача стоков может осуществляться самотеком). Такое решение позволяет повысить допустимую концентрацию загрязняющих веществ на входе в установку, при этом снижая риск выхода насосов из строя; для подачи стоков подбирается фекальный насос, рассчитанный на высокие концентрации загрязняющих веществ, а для осуществления процесса флотации – насос, обеспечивающий хорошее перемешивание кислорода с водой. Стойкость флотационного насоса к загрязнениям уходит на второй план так, как он работает в камере с очищенной водой. Таким образом, косвенная флотация позволяет избежать излишнего перемешивания, эмульгации стоков на входе во флотатор и повысить качество водо-воздушной смеси на отдельном флотационном насосе. Все это приводит к увеличению эффективности очистки, по сравнению с флотаторами прямой флотации.

Отличия флокулянтов и коагулянтов

MBFT-75 Мембрана на 75GPD

SF-mix Clack до 0,8 м3/ч

SF-mix Runxin до 0,8 м3/ч

У них одна цель внедрения – очистка воды, – но разница между ними существенная, и она, прежде всего, заключается в механизме действия.

Любой flocculant создает полимерные связи между отдельными частицами загрязнений, что заставляет их укрепляться (менять фазу на твердую) и укрупняться (объединяться), а после, под тяжестью своего веса, оседать на дне и стенках бассейна, откуда их проще убирать.

Тогда как коагулянт дестабилизирует отрицательный заряд примесей, благодаря чему они теряют в движении, начинают сближаться и сцепляться, становясь из мелких, неуловимых ранее фракций крупными, уже не проходящими сквозь сито песчаного фильтра. Та же коллоидная грязь, присутствовавшая в виде взвеси и делавшая жидкость мутной, превращается в хлопья, удалять которые гораздо легче.

Еще одно ключевое отличие – в скорости реакции:

• флокуляция занимает от получаса до часа — это обусловлено отстаиванием, осадку требуется время, чтобы сформироваться и выпасть;
• коагуляция протекает за 2-3 минуты, но при строгом соблюдении определенных условий, то есть при поддержании температуры окружающей среды на уровне 20-25 0С и при тщательном перемешивании и только после хорошего смешивания добавки с жидкостью.

Да, рассматриваемые нами вещества не самые быстродействующие, но они все равно дают результат достаточно оперативно и не так зависят от внешних условий и могут применяться практически при любом климате, в этом и состоит их безусловный плюс и кроется причина их популярности и повсеместного использования.

Необходимые условия для длительной и эффективной эксплуатации установок ФТ

Флотаторы ФТ будут долго сохранять заявленные производителем технические характеристики, и очищать стоки до уровней, приведенных во 2 таблице при условии соблюдения следующих требований:

• температура стоков на входе в установку не должна быть более +40 градусов С, если в оборудование будет поступать жидкость, нагревая до +60 градусов С, оно должно быть укомплектовано специальным насосом;
• показатель pH жидкости на входе может варьироваться в пределах от 6,5 до 8,5, при отклонениях от этих значений следует использовать оборудование, изготовленное из материалов, стойких к коррозии;
• оборудование в течение суток не должно функционировать более 16 часов.

Что это такое?

Флотатор – это устройство для удаления взвешенных частиц и органики из воды путем комбинирования физических и химических процессов.

Способом флотации стоки очищают от:

• масел;
• жировых загрязнений;
• нефтепродуктов;
• поверхностно-активных веществ;
• примесей органики.

Справка. В зависимости от типа загрязнения подбирается вид установки.

Принципы функционирования

В стоки, которые подвергаются очищению, разнообразными способами подается воздушная смесь. Не растворенные частицы присоединяются к капсулам с газом, проходящим сквозь жидкую среду. Затем всплывают наверх емкости в состоянии пены (фотошлама).

С поверхности стоков она собирается механизированным способом с помощью специальных скребков. Очищенная вода отводится из камеры флотирования.

Насыщать жидкость капсулами с газом можно несколькими способами:

• механически;
• напорно;
• вакуумно.

Механизированное наполнение загрязненной жидкости газообразными смесями выполняют по следующим этапам:

1. В центрифугах сточные воды перемешиваются до однообразного состояния. Одновременно проводят наполнение массы газами. Образующиеся капсулы притягивают и выводят на поверхность загрязняющие частицы.
2. Тщательное взбивание стоков в резервуаре, оборудованном лопастями, прикрепленных к колесам.
3. Вариант аэрации – наполнение стоков водовоздушной смесью через трубы, расположенные в нижней части резервуара.

При использовании напорного метода в загрязненную жидкость с помощью давления закачивается кислород. Применение вакуумного варианта – канализационные стоки насыщают молекулами воздуха в специальных емкостях.

Для того, чтобы воздушные капсулы имели требуемый объем, производят их дробление при помощи:

• турбин;
• форсунок;
• пористых пластин;
• решеток.

Интересно. С целью увеличения эффективности сбора мелкодисперсных загрязнений во флотационных установках часто применяют специальные реагенты. Они увеличивают степень адгезии взвесей с молекулами воздуха.

Достоинства и недостатки

Преимущества использования флотационных установок:

• Устройство высокоэффективно для удаления многих видов мелкодисперсных веществ.
• Флотация довольно быстро справляется с очищением сточных жидкостей.
• Работа по очистке очищения выполняется непрерывно.
• У всего оборудования простая конструкция.
• Работы по обслуживанию флотаторов не подразумевают больших затрат.
• Цена на оборудование достаточно невысокая.

При этом есть и определенные минусы флотационной чистки:

• Этот вариант не позволяет удалить все виды взвесей из жидкой среды.
• В некоторых процессах применяют реагенты, что удорожает стоимость очищения.
• Необходимо постоянно контролировать параметры подаваемых газов. Иначе эффективность очищения значительно снизится.

эффективны в сочетании с другими вариантамиотстойники Важно. После обработки флотатором необходимо обеззараживание и последующая прогонка воды через специальные фильтры.

• Чем большее количество взвесей в канализационных стоках, тем выше производительность флотационной установки.
• Эффектность очищения во многом определяется объемом газовых капсул. Недостаточно большой пузырек не успеет подняться на поверхность. Они растворятся по пути наверх. Крупные пузыри будут всплывать очень быстро. Поэтому не соберут много взвесей.

Принцип работы флотатора
Эффективность работы также зависит от:

1. типа флотатора;
2. его производительности;
3. степени автоматизации процесса.

Область применения

Флотаторы используются в основном в системах очищения на производствах:

• коммунальные очистные сооружения;
• мясо-молочные комбинаты;
• птицефабрики;
• консервные заводы;
• маслозаводы и жировые производства;
• нефтегазовая отрасль.

На горнодобывающих производствах такой метод часто используется для обогащения породы.