Промислові флотатори для очищення стічних вод: типи, будова, принцип роботи

Сьогодні питання навколишнього середовища стоять на чолі столу практично на кожному засіданні Світових Урядів. Ні для кого не секрет, що екологія стала новою релігією 21 століття. 2017 рік оголошено роком захисту навколишнього середовища в Росії, а тому екологічна освіта – одна з завдань на цей рік.

Навіщо потрібно очищати воду?

З усього запасу Світового Океану тільки 3% - це прісна вода, з них 68% - це льодовики (не придатні для пиття), 30% - підземні джерела (часто забруднені від грунтів) і лише 2% - це наземні джерела водопостачання. З глобальної картини світу ясно, що наявність чистої прісної води - це не просто необхідність, але іноді розкіш.


Стічні води, що утворюються під час господарської діяльності підприємств, містять велику кількість забруднюючих речовин у концентраціях, що перевищують допустимі нормативні. Як правило, мова йде про важкі метали (залізо, нікель, мідь, свинець, ртуть, кадмій та ін), нафтопродуктах, зважених речовинах, алюмінії, СПАР (синтетичні поверхнево-активні речовини, для обивателя це все те, що піниться). Дані речовини, потрапляючи у водойми, порушують нормальне функціонування водних біогеоценозів, отруюють ґрунт, провокують ріст синьо-зелених водоростей, токсичні для тварин. Дані забруднюючі речовини також токсичні для людини. Від господарської діяльності людини в житлових багатоквартирних і приватних будинках також утворюється велика кількість забруднюючих речовин. В основному, це СПАР і органічні відходи, але в каналізацію потрапляють і солі металів.

Що таке флотатор для очищення стічних вод?

Флотатор – це пристрій, призначений для видалення домішок з дрібнодисперсних води фізико-хімічним методом. Умовно кажучи, це механізм одного з головних обробних модулів в техніці і технології очищення стічних вод. Саме на флотаторе відбувається основне виділення розчинених речовин і очищення води до нормативних показників. Промислові флотатори можуть бути призначені як для великих заводів, так і для автомийок, відрізняючись габаритами і матеріалом. Основним завданням флотатора є виділити і висадити з води розчинені в ній забруднюючі речовини, перевівши їх у нерозчинну форму. При цьому в прилад подається повітря для підвищення ефекту очищення.

Принцип роботи флотатора для очищення стічних вод

Принцип роботи флотатора заснований на пропущенні через очищувану середу бульбашок повітря з метою утворення піни. Ця піна називається флотошлам, який знімається і відводиться на спеціальні пристрої для зневоднення. Для того щоб бульбашки захоплювали і забирали з собою забруднення, необхідно попереднє додавання спеціальних речовин – коагулянтів і флокулянтів. Дані речовини мають високу адгезивність, тобто вони допомагають забруднюючим речовинам злипатися один з одним і з бульбашками повітря, утворюючи так звані флоккули. Бульбашка, проходячи через сопло чи форсунки розподіляє пристрою наверх, захоплює з собою липкі забруднюючі речовини. Такий процес проводиться до тих пір, поки вода не досягне потрібного ефекту очищення.
Складність процесу полягає в тому, щоб точно підібрати дозу коагулянту та флокулянту так, щоб сила адгезії була досить висока, для злипання з бульбашкою, але при цьому утворилися пластівці були не занадто великої ваги, щоб не пошкодити пухирець повітря.

Схема, що включає флотатор для очищення стічних вод

Технологія, що припускає флотатор в якості головного виробничого модуля, завжди включає реагентне господарство і пристрій для створення бульбашок повітря. Реагентне господарство являє собою ємність з реагентами (коагулянти, флокулянти, луг для коригування рн) і реактор для змішування реагенту з водою. В якості пристрою для створення бульбашок повітря, як правило, використовується сатуратор, що представляє собою камеру змішування повітря з водою з метою створення водовоздушной суміші. Далі ця суміш направляюется у флотатор. Пристрій сатурації оснащений потужним насосом для нагнітання повітря. Флотатор ніколи не використовується окремо, він завжди включений в загальну схему очищення води. Повна схема, як правило, складається з етапів попереднього відстоювання, фізико-хімічної обробки (флотатор або коагулятор) та подальшої механічного очищення на фільтрах. Іншими словами, флотатор не може забезпечити всю очищення, це лише окремий вузол, вимагає попередньої обробки і подальшої. Попадання у флотатор піску або інших грубодисперсних домішок призведуть до поломки приладу. Також цей прилад не може забезпечити знезараження і повне очищення від нафтопродуктів. Тому, після нього необхідна ультрафіолетова установка і сорбційні (або механічні) фільтри. Принципова схема заснована на процесі флотації. Флотація – це обробка стічних вод бульбашками повітря з метою вилучення розчинних і емульгованих речовин. Вода надходить на головний обробний модуль. Туди ж в напірному (або безнапірному режимі подається заздалегідь приготований реагент в реакторі. Також у флотатор подаються бульбашки повітря з допомогою пристрою сатурації. У флотаторе для очищення води відбувається обробка стічних вод реагентами і бульбашками повітря, відбувається спливання більшої частини флокул у вигляді флотошлама. Новий флотошлам забирається з поверхні води скребковим транспортером в шламозбірник.
Даний шлам дуже нестійкий до механічних колеваниям, тому з поверхні води він збирається акуратно з метою не розбити піну.

Пристрій флотатора

Флотатор – це відкрита ємність із сталі або пластика, оснащена скребковим механізмом для збору флотошлама і має конічну форму знизу. Флотатор передбачає наявність в ньому патрубків для подачі водовоздушной суміші з сатуратора, для скидання флотошлама і аварійного спорожнювання, для подачі стічних вод і відведення очищеної води. Установка флотатора, як правило, розташовується на майданчику обслуговування для зручності.

Типи флотаторов

Флотатори для очищення стічних вод відрізняють по тому, як відбувається насичення води бульбашками і за характером бульбашок. Найпоширенішими способами є механічна, напірна і електрофлотація. Напірна флотація передбачає наявність камери сатурації і насосної групи. До того ж, в даному методі часто використовуються реагенти. Електрофлотація не потребує реагентному господарстві і сатураторе, так як базується на розчиненні електродів у воді.

Механічна флотація

Механічна (або импеллерная) передбачає наявність мішалки, яка при високій швидкості обертання розбиває на воді бульбашки повітря. Такий вид водоочищення підходить для води, схильної до піноутворення і насичена газами. При механічному способі можна використовувати реагенти, так як турбулентні потоки, створювані мішалкою, просто розбивають пластівці забруднень. На даний момент механічна флотація не поширена, так як рідко забезпечує достатній ефект очищення. Як правило, до даного сегменту очищення ставляться флотатори для очищення стічних вод від нафтопродуктів.

Напірна флотація

В даному випадку флотатори для очищення стічних вод оснащуються пристрій сатурації і реагентним господарством. Сатуратор являє собою камеру, в якій відбувається нагнітання повітря під тиском вище атмосферного. Середовище, приготовану в сатураторе, називають водовоздушной сумішшю. Це найбільш поширений вид флотації і найчастіше використовуваний. Процес очищення відбувається за рахунок попередньої обробки води реагентом (коагулянтом або флокулянтів) і подальшої обробки тиском водовоздушной суміші. Кожен бульбашка газу прикріплює до себе забруднення, так як володіє великою силою тяжіння за рахунок межі розділу фаз (вода-повітря). Попередня підготовка води реагентом покращує очищення, так як створює флоккули (міцели), які також володіють певною силою тяжіння. Основна частина води відводиться через патрубок очищеної води на подальшу очистку або на скидання. Зверху спеціальне скребковое пристрій знімає флотошлам – забруднення, віднесені з бульбашками повітря нагору в концентрованому вигляді. Основною перевагою напірної флотації є широкий діапазон застосування. До недоліків можна віднести наявність додаткових пристроїв (реагентне господарство, сатуратор, насоси), які займають багато місця, і їх необхідно автоматизувати (наприклад, підбір дози реагентів). Визначення кількості реагенту відіграє велику роль, так як мала доза призведе до недостатньої очищення (не всі дрібні розчинені частинки укрупняться), а більша доза може призвести до того, що бульбашки будуть не витримувати ваги пластівців і руйнуватися, що також призведе до зниження ефекту очищення.

Електрофлотатор

Даний вид флотаторов для очищення стічних вод відрізняється лаконічністю і зручністю експлуатації. Сутність методу полягає в електролізі рідини, що очищається і виділення газів з електродів. У флотаторе відбувається процес електролізу: на катоді виділяється водень, на аноді – кисень. При використанні розчинних електродів (наприклад, алюмінієвих або залізних) вода додатково насичується іонами металів з високим ступенем окислення, що грає роль реагентів для створення пластівців забруднень. Цей процес допомагає виділити і висадити ще більшу кількість забруднюючих речовин з води. Так як простір флотатора не велика, то в таких умовах відбувається хороше злипання пластівців і позирьков повітря, що забезпечує найбільш високий ефект очищення. Основною перевагою такого приладу є відсутність реагентного господарства та інших громіздких пристосувань, при високому ступені очищення води. До недоліків можна віднести високе енергоспоживання та необхідність обладнання для відведення водню.

Сопловая флотація

В даному випадку використовуються спеціальні сопла, щоб ввести повітря у перерабативаемую воду, яка подається у флотатор, там розбивається на двофазну суміш. Перевагою такого способу буде менша зношуваність деталей установки, а тому більш довгий термін експлуатації.

Реагентне господарство

У деяких методи флотації для поліпшення ефекту очищення використовуються такі реагенти:

реагенти для коригування рн - це кислоти і луги, які додаються у воду для забезпечення нормальних умов роботи коагулянту та флокулянту;

коагулянти – речовини, які сприяють хлопьеобразования і являють собою солі заліза і алюмінію;

флокулянти – реагенти, які створюють більш великі і стійкі пластівці (флокули) і являють собою поліакриламідні з'єднання.

Основними мінусами наявності реагентного методу обробки води є необхідність присутності персоналу, а також площі, які треба виділяти під ємності і реактори. Також дуже важливо правильно підібрати дозу реагентів, що можливо тільки емпіричним шляхом.