Что такое флокулянт

Что такое флотация?

В переводе с английского языка флотацию дословно можно обозначить как плавание на поверхности воды. В области очистки сточных вод флотация применяется в качестве метода выделения мелких твердых частиц, коллоидных взвесей, некоторых растворенных веществ. В основе процесса лежит индивидуальная способность различных соединений к смачиванию и поведение на границе раздела фаз жидкость-газ. Несмачиваемыми водой являются гидрофобные вещества. Гидрофильные соединения обладают хорошей способностью к смачиванию.

Обобщенно и упрощенно флотацию можно описать следующим образом:

• в очищаемую воду подают диспергированный воздух;
• гидрофобные частицы приближаются к пузырьку воздуха;
• водная прослойка между гидрофобной частицей и воздушным пузырем постепенно истончается и разрывает в связи с тем, что сила взаимодействия между молекулами воды больше чем сила адгезивного контакт вода-частица;
• образуется комплекс гидрофобной частицы с пузырьком газа;
• этот флотирующий комплекс всплывает на поверхность стоков, так как он менее плотный чем гетерогенная система, в которой он находится.

Так на поверхности стоков образуется пенный слой, который постепенно удаляется специальным механизмом.

Умягчитель водыcерия FLOSPERSE ™

Умягчитель воды производства компании SNF предназначен для умягчения воды, используемой в хозяйственно-бытовых и питьевых целях, пищевых производствах.

   умягчитель воды: принцип действия

В течении процесса дегидрирования выделяются большие количества аммиака и углекислого газа из-за разложения органических материалов.

Эти газы хорошо растворимы в воде. Они соединяются с образованием аммонийгидрокарбоната (NH4HCO3). NH4HCO3 является сильным буфером с pH ниже 7. При этом pH большинство ионов кальция и магния растворимы. Если в растворе присутствует достаточное количество фосфора в растворе (HPO4 и PO4), мы имеем систему со всеми необходимыми компонентами для потенциального образования струвита (MgNH4PO4·6H2O).

Необходимым условием для удерживания струвита в растворе является низкое значение pH (чем ниже, тем больше растворенных ионов). Осаждение струвита зависит от pH и концентрации.

Внезапное изменение в давлении или температуре будет способствовать выделению растворенного CO2 . Это ведет к увеличению pH и вызывает осаждение солей, таких как струвит, CaCO3, CaSO4.

Для предотвращения осаждения солей требуется добавлять FLOSPERSE . FLOSPERSE комплексобразует ионы металла. После чего эти ионы становятся недоступны для осаждения из раствора.

Дополнительным преимуществом FLOSPERSE является то, что он будет растворять любую соль, уже осажденную в данный период времени.

Признаки, указывающие на превышение концентрации

Большинство людей употребляет воду с содержанием марганца и других металлов, даже не подозревая об этом. Держите руку на пульсе, чтобы вовремя устранить угрозу.

Признаки, которые укажут на превышение нормы марганца в воде:

• желтые или рыжие потеки на сантехнике;
• металлический привкус воды;
• желтизна на вещах после стирки;
• изменение оттенка струи;
• появление мутного осадка;
• ржавчина;
• низкая теплоотдача батарей в отопительный период;
• накипь на электроприборах и бытовой технике.

Узнают о том, что воде требуется очистка по изменившемуся запаху (даже несущественные нотки нового аромата в воде – серьезный знак). В отстоянной воде появляется осадок, на посуде остается черный налет, а после длительного контакта с такой жидкостью кожа рук и ногти темнеют.

Узнать об избытке железа и марганца в воде можно самостоятельно в домашних условиях. Выявив хотя бы один фактор, стоит обратиться в санитарную службу или лабораторию для проведения анализа воды. Результаты предоставляют в течение 3-7 дней.

Высокая концентрация марганца в организме даст о себе знать:

1. головной болью,
2. плохим аппетитом,
3. судорогами,
4. упадком сил,
5. постоянной сонливостью и апатией,
6. аллергическими реакциями.

Важно! Тяжелые металлы провоцируют появление налета, черных пятен на сантехнике. Ухудшается качество самой воды – консистенция густеет, оттенок желтеет, появляется неприятный вяжущий привкус

Виды загрязнений сточных вод

Почти любая промышленность использует воду в производственном процессе. Загрязнения можно разделить на:

• механические, где присутствуют нерастворимые частицы;
• химическое загрязнение сточных вод (токсичные вещества);
• органические загрязнения сточных вод;
• радиационные, когда основную опасность вызывают радиационные элементы.

Также загрязнения могут быть физическими, когда изменяется характеристики воды – например, температура после сброса с ТЭЦ.

Выбор оптимальных методов очистки возможен только после количественного анализа сточной воды. Степень очистки, подбор эффективного оборудования и фильтрующих элементов зависят от состава загрязнения и объёма сточных вод.

Например, фильтрация – самый распространённый способ очистки в металлургии из-за обилия в сточных водах нерастворимых элементов. Подобным образом в этой отрасли очищают до 90 % нерастворимых загрязнений. Однако в пищевой промышленности этим методом можно удалить не более 5 % загрязнений.

Кроме того, что предприятиям необходимо следить за тем, какой вода становится после сброса в сток, производство должно следить за качеством воды, поступающей непосредственно к ним.

Показатели, определяемые при исследовании состава сточных вод. Рис. m.studref.com

Из чего состоит?

Конструкция и размеры песколовки во многом зависят от того, какие примеси должны удаляться. Для работы со связанным песком (смесь твердой органики и песка) используют длинные пескоуловители, либо их оборудуют механизмом отмывки.

Основными элементами оборудования являются:

• главный резервуар, состоящий из двух частей: рабочей, по которой проходит сбрасываемая вода, и осадочной для сбора песка, а также двух патрубков – входного и выходного;
• механизм для перемещения осадка в сторону приямка;
• приспособление для удаления песка из контейнера.

Песочный контейнер располагается в головной части под рабочим резервуаром. Может быть также расположен сверху. Выпавший на дно песок перемещается в бункер скребками или гидромеханическим путем — водой, которая впрыскивается через трубы, проложенные по дну.

Для нормального функционирования оборудования следует вовремя убирать выпавший в осадок песок. На небольших устройствах его убирают вручную.

Если в сутки набирается более 0,1 м3 осадка, то должно быть обеспечено его механизированное удаление.

В зависимости от конструкции выгрузка песка проводится

• песковыми насосами,
• гидроэлеваторами,
• шнеками,
• ковшами.

На крупных очистных станциях осажденный песок из бункера подают на специальные площадки, где он обезвоживается.

Для этого используются:

• гидроциклоны,
• шнековые ценрифуги,
• гидравлические и механические пескопромыватели,

после чего обработанный песок, без риска для окружающей среды, можно повторно использовать.

Как проводится водоподготовка? Основные этапы

В процессе эксплуатации в воде бассейна начинают скапливаться различные органические и неорганические примеси: это мелкие песчинки, микроскопические частички кожи человека и другие загрязнения. При фильтрации их не удается отделить, так как из-за очень небольшого размера они свободно проходят через фильтрующий картридж и возвращаются в чашу. Флокулянты для водоподготовки помогают решить эту проблему при использовании совместно с коагулянтами.

При добавлении в воду реагентов они провоцируют объединение мелких взвешенных частиц в более крупные хлопья за счет изменения их электрохимического потенциала. Предварительно частицы дестабилизируются коагуляцией, после этого в оду добавляются растворы флокулянтов. Результат становится заметным невооруженным взглядом: на поверхности начинают образовываться хлопья белой пены, так как собранные частицы начинают подниматься вверх.

После завершения коагуляции и флокуляции запускается фильтрующая установка. Вода фильтруется, и собранные в хлопья частицы примесей без проблем задерживаются фильтрующей установкой. В результате вода очищается даже от самых мелких загрязняющих частиц, она приобретает идеальную прозрачность. Фильтр дает возможность убрать органические и неорганические загрязнения – это повышает комфорт и безопасность купания.

Водоподготовка с применением флокуляции должна проводиться в соответствии с рекомендациями производителя реагентов. Периодичность зависит от размеров емкости, интенсивности ее использования и количества загрязнений.

Каков процесс?

Если в стоках большинство механических составляющих большого размера, достаточно пропустить жидкость через решетки с ячейками различного размера.

При наличии масел и жиров перед решетками монтируются жироловки.

На дне отстойников оседают мелкие фракции.

От оставшихся микроскопических частиц избавляются фильтрованием.

Внимание! Повысить эффективность можно, если установить по 2 единицы технологического назначения, образующие отдельные секции (2-3 решетки, 2-3 фильтра из различных материалов). При комплексном подходе сокращаются затраты на устройство систем биологической либо химической обработки

Схема очистного сооружения

1. Выбросы в системе канализации собираются в очистном сооружении. Практически всегда на первом этапе проводится процеживание. Примеси удаляются для утилизации или переработки.Если примеси очень грубые, процеживание дополняется измельчением дробилками. Для промышленных стоков могут использоваться системы для прессования отходов и промывания решеток, фракционирование, позволяющее разделить примеси по размерам.
2. Второй этап – отстаивание. В процессе перемещения потока тяжелые частицы оседают на дно. Для повышения эффективности отстойники оснащаются аэраторами, создающими поток воздуха, отделяющий органику от минеральных соединений. Осадок необходимо периодически удалять, чтобы  предотвратить процесс брожения.
3. Заключительный этап – фильтрация, при помощи которой удаляются самые мелкие фракции.

Реагентное хозяйство

В некоторых методах флотации для улучшения эффекта очистки используются следующие реагенты:

• реагенты для корректировки pH — это кислоты и щелочи, которые добавляются в воду для обеспечения нормальных условий работы коагулянта и флокулянта;
• коагулянты – реагенты, которые способствуют хлопьеобразования и представляют собой соли железа и алюминия;
• флокулянты – реагенты, которые создают более крупные и устойчивые хлопья (флокулы) и представляют собой полиакриламидные соединения.

Основными минусами наличия реагентного метода обработки воды являются необходимость присутствия персонала, а также площади, которые надо выделять под емкости и реакторы

Также очень важно правильно подобрать дозу реагентов, что возможно только эмпирическим путем

Теория и исследование процессов

Электрохимический потенциал поддается измерению, иногда он используется для прогнозирования потенциала . Эффективная коагуляция отмечалась в ходе эксперимента при создании электрохимического потенциала ± 0.5 mV. В качестве коагулянтов повсеместно применяются неорганические соединения (как правило, производные железа и алюминия).

При диссоциации катионы нейтрализуют заряд частиц и эффективно увеличивают расстояние двойного слоя, таким образом, понижая электрохимический потенциал. В случае неорганических коагулянтов, трёхвалентный ион может иметь в 1000 раз большую эффективность, чем одновалентный ион. Это является причиной исключительной эффективности солей железа и алюминия в качестве коагулянтов.

В таблице 1 отражено увеличение коагулирующей способности с ростом химической активности катионов.

Коагулирующая способность катионов

Катион	Относительная коагулирующая способность
Na+	1
Mg2+	63
Al	570

Коллоиды также подвергаются дестабилизации при добавлении полиэлектролитов, причем система достигает изоэлектрической точки без изменения показателя pH.

Данные полиэлектролиты в 10 – 15 раз более эффективны в качестве коагулянта, чем соединения алюминия, при этом они имеют большую стоимость.

Процессы коагуляции и флокуляции, как правило, включают следующие стадии:

• При необходимости, увеличение щелочных свойств (бикарбонаты имеют преимущество повышения щелочных свойств без увеличения показателя pH).
• Добавление коагулянта и коагулирующего агента в инфлюэнт после коагуляции.
• Интенсивное перемешивание коагулянта со всем объемом жидкой среды.
• Добавление коагулирующего агента, сопровождаемое медленным и слабым перемешиванием для достижения контакта между малыми частицами, с их последующей агломерацией в более крупные частицы.

Коагулирующие агенты, как правило, подвергаются короткому интенсивному перемешиванию, сопровождаемому слабым перемешиванием. На рисунке представлен механизм протекания процессов коагуляции и флокуляции.

Достижение конечной цели в ходе процессов коагуляции и флокуляции зависит от характеристик частиц в плане флокуляции и осаждения. Частота столкновений между частицами прямо пропорциональна коэффициенту объединения коагулированных частиц. Частота столкновений пропорциональна концентрации частиц и разнице скоростей осаждения. В силу того, что суммарное количество столкновений между частицами возрастает с течением времени, как правило, степень флокуляции также возрастает с течением времени пребывания в данных условиях. Агломерацию частиц невозможно спрогнозировать только лишь на основании частоты их столкновений.

Коэффициент флокуляции зависит от нескольких факторов, среди которых необходимо отметить характер поверхности частиц, наличие зарядов, форму и плотность частиц.

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.

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.

Классификация и состав сточных вод

Очистка стоков

Классификация сточных вод включает три основные категории в зависимости от их состава, происхождения и качественных показателей примесей и загрязнений:

• Бытовые, или хозяйственно-фекальные, к которым относятся сточные воды, удаляемые из различных бытовых помещений, таких как туалеты, душевые и ванные комнаты, кухни, прачечные, бани, больницы, столовые и т.д. Основными их загрязнениями являются хозяйственно-бытовые и физиологические отходы, а для их сброса действуют специальные правила приема сточных вод в городскую канализацию;
• Промышленные или производственные, использованные при выполнении разнообразных технологических процессов, таких промывание сырья и продукции, охлаждение оборудования и т.д., а также откачанные на поверхность в процессе добывания полезных ископаемых. Чаще всего промышленные стоки загрязнены производственными отходами, в которых могут содержаться такие вредные и отравляющие вещества, как азот аммонийный в сточных водах, синильная кислота, соли свинца, ртути и меди, фенолы, анилин и т.д., а также отходы, которые могут иметь ценность при использовании в качестве вторичного сырья. Промышленные стоки могут быть разделены на две категории: загрязненные, для которых перед повторным использованием или выпусканием в водоемы производится предварительная очистка сточных вод, и слабозагрязненные или условно чистые, которые не требуют предварительной обработки.
• Атмосферные сточные воды, к которым относятся талые и дождевые воды, а также воды от полива зеленых насаждений и улиц. Данная категория сточных вод содержит в себе в основном загрязнения минерального происхождения и представляет меньшую санитарную опасность, чем производственные и бытовые стоки, поэтому очистка ливневых сточных вод является наименее требовательной процедурой.

Уровень загрязнения сточных вод рассчитывается в зависимости от концентрации в них различных примесей, выражающейся в массе на единицу объема (г/м3 или мг/л).

Бытовые сточные воды являются относительно однообразными по своему составу, а концентрация в них загрязнений зависит от того, какой объем воды расходуется на одного человека, проще говоря – от норм водопотребления.

В зависимости от того, какое значение принимает разбавление сточных вод, загрязнения бытовых стоков подразделяют на следующие категории:

• Нерастворимые, в которых образуются крупные взвеси, размеры частиц в которых превышают 0,1 мм;
• Пены, суспензии и эмульсии, размеры частиц которых составляют от 0,1 мкм до 0,1 мм;
• Коллоидные – размер частиц от 1 нм до 0,1 мкм;
• Растворимые, в состав которых входят молекулярно-дисперсные частицы, размер которых не достигает 1 нм.

Кроме того, отличают органические, минеральные и биологические загрязнения бытовых стоков:

• Минеральные загрязнения включают в себя частицы песка, глины и шлака, растворы солей, щелочей, кислот и прочие вещества.
• Органические загрязнения могут быть как животного, так и растительного происхождения. Растительные загрязнения – это различные остатки плодов, растений и овощей, а также бумага, масла растительные и т.д., характеризующиеся повышенным содержанием углерода. К животным загрязнениям можно отнести различные человеческие и животные физиологические выделения, остатки органической ткани, клейкие вещества и т.д., для которых характерно высокое содержание азота.
• Биологические же загрязнения включают в себя различные грибки (плесневые и дрожжевые), микроорганизмы, водоросли и бактерии, среди которых довольно большое количество возбудителей таких болезней, как паратиф, тиф брюшной, дизентерия, сибирская язва и т.д. Такие загрязнения могут быть характерны не только для бытовых сточных вод, но и для части промышленных стоков, например – отходов мясокомбинатов, скотобоен и т.д. Несмотря на то, что химический состав данных загрязнений является органическим, создаваемая ими при поступлении в водоемы санитарная опасность требует их выделения в отдельную категорию.

В состав бытовых стоков входят следующие загрязнения (значения приведены в процентах от общего числа загрязнений):

• Минеральные вещества – 42%;
• Органические вещества – 58%;
• Взвешенные осаждающиеся вещества – 20%;
• Коллоидные смеси – 10%
• Растворимые вещества – 50%.

Состав промышленных сточных вод и их степень загрязнения могут варьироваться в зависимости от характера конкретного производства и различных условий применения воды в технологическом процессе.

На количество же атмосферных сточных вод существенное влияние оказывает рельеф и климат конкретной местности, а также такие показатели, как характер застройки, вид дорожного покрытия и т.п.