Преимущества и недостатки флотационного метода очистки сточных вод

Принцип работы

Действие флотатора заключается в пропускании через раствор очищаемой воды струи воздуха с образованием пузырьков заданного размера. В ходе процесса гидрофобные вещества прикрепляются к воздушным пузырьками и образуют флотокомплексы, которые затем поднимаются в слой пены. С поверхности водного раствора пена автоматически удаляется специальными скребками.

Для снижения смачиваемости частиц и повышения интенсивности флокуляции в водный раствор добавляют реагенты: флокулянты и коагулянты. Реагенты повышают адгезию улавливаемых частиц и облегчают их прикрепление к пузырькам воздуха. Образуются хлопья с пониженной влажностью, так называемый флотошлам, который затем отправляется на утилизацию (рис 2).

Рисунок 2. Технологическая схема работы флотатора.

Процесс флотационной очистки осуществляется в следующей последовательности:

1. Поступление стоков в трубчатый смеситель, где происходит их смешивание с реагентами (при возможности использования).
2. Подача полученного раствора во флотатор.
3. Одновременная подача струи воздуха заданным способом и образование пузырьков.
4. Формирование флотокомплексов в виде хлопьев.
5. Всплытие хлопьев на поверхность и образование пены.
6. Удаление пены скребковым механизмом в шламосборник.
7. Отведение очищенной воды через специальный патрубок на дальнейшую очистку.

Механизм флотационной адсорбции

В водный раствор, подлежащий очистке, подают высокодиспергированный воздух. Мельчайший газовый пузырек сближается с гидрофобной поверхностью взвешенной частички. Разделяющая их тонкая граница постепенно уменьшается, теряет устойчивость и при достижении критического значения разрывается. Это есть элементарный акт пенной флотации сточных вод.

Время соприкосновения ничтожно мало (0,001 — 0,002 с). Вероятность слипания определяет кинетика формирования краевого угла смачивания. Масса флотируемых частиц должна быть меньше силы их притяжения к воздушным пузырькам и силы, выталкивающей агломерат на поверхность. Подходящий размер удаляемых частичек варьируется в пределах 10-3 — 10-1 см. Мелкодисперсные примеси (диаметром меньше 4 — 9 мкм) плохо поддаются флотации и уменьшают степень извлечения более крупных примесей.

Для интенсификации флотационного процесса повышают гидрофобность поверхности частиц вводом специальных реагентов. Избирательно адсорбируясь на частичках примесей, они уменьшают их смачивание. В результате процесс прилипания к газовым пузырькам идет быстрее и качественнее.

Виды флотации при очистке воды

Способов добавления в очищаемый раствор воздуха множество, среди которых по размерам получаемых газовых пузырьков можно выделить следующие методы.

1. Флотация с образованием воздушных пузырьков из раствора происходит в вакуумных, эрлифтных, напорных системах. Это пневматические методы насыщения раствора воздухом, где его диспергирование осуществляется за счет изменения давления. При напорной флотации сточных вод в промывную воду сначала нагнетают под давлением воздух. Когда давление вновь возвращается к атмосферному, внутри водной массы образуется множество пузырьков. В случае вакуумного метода насыщение воздухом проходит в аэрационной емкости. При попадании в камеру флотации с критически низкой величиной давления, в растворе происходит бурное газообразование. Эрлифтные установки флотации сточных вод работают за счет перепада высот, на которых расположены емкости.
2. Механическое измельчение воздуха в импеллерных, пневматических, безнапорных системах. Сущность механических способов насыщения заключается в перемешивании водного раствора с применением турбины, центробежного насоса. Образующиеся водные завихрения насыщаются воздухом. Изменять размер газовых пузырьков можно скоростью работы турбины. При безнапорной схеме флотации сточных вод пузырьки образуются более крупные, которые неэффективны для извлечения мелкодисперсных взвесей. Пневматический метод флотации сточных вод применяется, когда очищаемые воды агрессивно воздействуют на материал турбины или рабочую часть насоса. Воздух подают через специальные трубки, размещенные на дне флотационной емкости.
3. Барботажная флотация с использованием пористых материалов предполагает пропускание воздуха перед попаданием в рабочий раствор через материал с мелкими отверстиями. Чем меньше поры, тем более диспергированный газ попадает в воду. Плюсы такой флотации по очистки воды — в простоте конструкционного исполнения, отсутствии сложных механизмов, минимальных энергозатратах. Недостатки — загрязнение пор, сложности в выборе мелкопористых материалов, которые обеспечат образование мельчайших и одинаковых по диаметру пузырьков.

В установках электрофлотации очищаемый водный раствор пропускают в поле между электродами, на поверхности которых выделяются газовые пузырьки водорода и кислорода. Электроды могут быть растворимыми и нерастворимыми. При использовании растворимых электродов электрофлотационный процесс сопровождается электрокоагуляцией, которая повышает эффективность флотации.

Используемые реагенты

Для повышения эффективности очищения применяются химические вещества-собиратели:

• коагулянты – реагенты, способствующие образованию хлопьев и представляющие собой соли железа и алюминия;
• флокулянты (полиакриламидные соединения) – вещества, создающие более крупные и устойчивые хлопья (флокулы);
• кислотные и щелочные реагенты, позволяющие корректировать pH. Их добавляют в воду, чтобы обеспечить нормальные условия работы двух предыдущих видов реактивов.

Для стабилизации пенообразования применяют также сосновое масло, фенолы, крезол. Они позволяют предохранить воздушные пузырьки от разрушения, делая их упругими. Это способствует удалению большего количества загрязнений из канализационных стоков.

Описание процесса

Если говорить о самом процессе флотации, то он несложен. Разобрав его детально, можно понять, в чем он заключается.

А описать этот процесс можно так:

• Диспергированный воздух вводят в воду;
• К пузырькам воздуха устремляются частицы гидрофобного характера;
• Прослойка воды начинает уменьшаться и разрываться, что, в свою очередь, приводит к разделению воздушных пузырьков и гидрофобных частиц;
• Начинает образовываться флотация из частиц, которая напоминает пену;
• В результате получается комплекс, который всплывает на поверхность, так как он становится легче, чем та гетерогенная система, в которой находился ранее.

Безнапорная флотация достаточно простой процесс

После такого процесса на поверхности воды появляется субстанция, которая впоследствии удаляется с помощью специальных приспособлений. Такой результат является конечным продуктом, или шламом.

Тонкослойные разновидности

Чтобы увеличить эффективность отстаивания, применяются отстойники тонкослойного типа. Сооружение отличается малой глубиной, что позволяет сократить размеры, так как процесс отстаивания происходит быстро.

Среди преимуществ использования:

• имеет компактные размеры;
• уменьшает расходы на монтаж;
• увеличивает скорость очищения стоков.

Тонкослойные отстойники бывают двух видов:

1. Пластинчатые. Состоит из ряда пластин, между которыми происходит движение воды. Бывают трех видов: перекрестные, прямоточные, противоточные. Первый вид имеет ток воды перекрестный.В прямоточном, движение выделенного осадка и очищенной воды имеет одинаковое направление. В противоточном виде очищенная сточная вода двигается в противоположном направлении осажденных примесей.
2. Трубчатые. Представляют собой трубу, имеющую небольшой диаметр и длину около метра. Различаются по углу наклона: малый, крутой. Малый угол наклона позволяет совершать один цикл, состоящий из осветления и промывки.Применяется для очистки жидкости с незначительным количеством примесей. Крутой наклон позволяет стекать не только осветленной воде, но и сползать осевшему осадку. Что избавляет от промывки трубы.

Эффективность пластинчатых и трубчатых видов одинакова.

Преимущества и недостатки

Использование флотационных устройств имеет как достоинства, так и недостатки. К плюсам можно отнести:

• высокое качество и скорость очистки сточных вод.
• бюджет в большинстве случаев;
• простота обслуживания машины;

Используя эту технику, вы можете удалить большинство мелких загрязнений, но не все. К недостаткам также можно отнести необходимость дополнительного использования реагентов для повышения степени гидрофобности частиц осадка. Если используется электрический скиммер, необходимо произвести тонкую настройку устройства для создания пузырьков необходимого диаметра.

Преимущества и недостатки

Флотаторная система представляет собой популярный и востребованный метод, с помощью которого осуществляется очистка. Поэтому он имеет много сильных сторон:

• Системы обладают достаточно широкой сферой применения. Что касается промышленных предприятий, то практически каждая организация имеет такую установку.
• Низкие эксплуатационные затраты. Система не требует постоянного вмешательства со стороны ремонтной бригады, что значительным образом экономит бюджет.
• Система проста в установке.
• Скорость очищения значительно выше, чем при использовании метода отстаивания жидкости.
• Очистка практически 100%.

К недостаткам можно отнести тот факт, что данная установка является лишь звеном в большой системе очищения. Жидкость, которая попадает во флотатор, должна быть предварительно очищена от песка, полимеров и других грубых компонентов. Если этого не будет, система сломается.

Что касается обслуживающих организаций жилых домов и многоквартирных сооружений, то жители защищены от возникновения неприятного запаха от стиральной машины. Специалисты регулярно проводят осмотр системы. Очищенная жидкость используется для полива почвы и прочих бытовых манипуляций.

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.

Установки и технологические схемы

Установки, которые осуществляют напорную флотацию, могут размещаться не только в помещениях, но и вне их. Так, первые подходят для небольших объемов, если расход воды составляет не более 20 м3/ч, а вторые имеют гораздо большую производительность. Часто устраивается комбинированное размещение сооружений, когда крупные объекты, например, сатуратор и флотокамера, находятся под открытым небом, а насосы в помещении.

В случае размещения установок в условиях возможного понижения температуры воздуха до отрицательных значений нужно предусмотреть систему подогрева пены. Классическая установка для проведения компрессионной флотации состоит из следующего оборудования:

• Насоса для подачи жидкостей.
• Компрессора для подвода воздуха (или какого-либо газа) в систему водоочистки.
• Сатуратора (другое его название — напор­ный бак), в котором производится растворение воздуха в сточных водах.
• Флотокамеры, если процессом предусмотрена стадия укрупнения частиц взвеси.
• Реагентное устройство, включающее приспособления для дозирования и смешивания реагентов с очищаемой жидкостью.
• Систему контроля процесса очистки.

Техноло­гические схемы, предусматривающие очистку сточных вод методом флотации с повышением давления, могут быть:

1. Прямоточными, когда полный объем очищаемой жидкости проходит через сатуратор.
2. Рециркуляционными, когда через сатуратор проходит лишь 20 — 50 % осветленной жидкости.
3. Частично прямоточными, когда порядка 30 -70 % неочищенных вод поступает в сатуратор, а остальная их часть подается сразу во флотокамеру.

При выборе одной из этих схем берут во внимание физико-химические свойства очищаемых стоков, требования к степени очистки, местные условия и экономические показатели

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

Что такое флотатор для очистки сточных вод?

Флотатор – это устройство, предназначенное для удаления мелкодисперсных примесей из воды физико-химическим методом. Условно говоря, это механизм одного из главных обрабатывающих модулей в технике и технологии очистки сточных вод. Именно на флотаторе происходит основное выделение растворенных веществ и очистка воды до нормативных показателей.

Промышленные флотаторы могут быть предназначены как для больших заводов, так и для автомоек, отличаясь габаритами и материалом.

Основной задачей флотатора является выделить и высадить из воды растворенные в ней загрязняющие вещества, переведя их в нерастворимую форму. При этом в прибор подается воздух для повышения эффекта очистки.

Описание видов

Классификация очистительных аэротенков включает в себя несколько категорий. В них учитываются степень загруженности активным илом, режим движения стоковой массы и конструкционная особенность самой системы. По степени загруженности активным илом системы очистки делятся на следующие типы:

• системы низкозагруженного типа с суточной нормой от 65 до 150 мг в грамме ила;
• среднезагруженный тип – от 150 до 500 мг;
• высокозагруженный тип – от 500 и более мг.

Такое разделение по типу загрузки стало необходимо при расчете объема резервуара и количества живой биомассы. Большая нагрузка на активные иловые массы приводит к ухудшению производительности живой органики. Низкая концентрация ила приводит к смерти микроорганизмов по причине голодания. По конструкционным особенностям аэротенк может быть следующего типа:

• однокоридорный;
• двухкоридорный;
• трехкоридорный;
• четырехкоридорный.

От количества коридоров зависит уровень очистки. Сейчас системы одного коридора не изготавливаются. По режиму стокового движения аэротенки могут быть вытеснителями, смесителями, конструкциями равномерного и неравномерного рассредоточения сточных вод. Аэротенки смесительного типа применяются для очистки промышленных загрязнений. В их системе нагруженность активным илом всегда постоянная независимо от концентрации токсичных и ядовитых веществ в стоках.

Хозяйственно-бытовые стоки очищаются при помощи вытеснителей. Для вытеснителей характерно медленное движение воды из зон первичной и вторичной очистки. Такая технология позволяет уменьшить смешивание очищаемой воды с вновь поступающей. Увеличение нагрузки и необходимость подачи большего количества кислорода требуют включение в систему регенератора. Стабильное поступление и очищение может проходить без применения регенератора.

Системы равномерного сосредоточения являются промежуточным звеном между смесительным и вытеснительным типами аэротенков. Подобные системы используются, если стоковые воды являются смесью бытовых и промышленных отходов с малой степенью ядовитых веществ. Таким системам свойственна равномерная нагрузка на иловую массу с подачей в систему живой биомассы только на начальном процессе очищения.

Системы неравномерной подачи стоковой жидкости являются более эффективными, чем смесители и вытеснители. В таких системах вода подается толчками и неравномерно. При этом иловая масса имеет одинаковую концентрацию во время прохождения всех уровней очистки.

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

Используемые реагенты

Для повышения эффективности очищения применяются химические вещества-собиратели:

• коагулянты – реагенты, способствующие образованию хлопьев и представляющие собой соли железа и алюминия;
• флокулянты (полиакриламидные соединения) – вещества, создающие более крупные и устойчивые хлопья (флокулы);
• кислотные и щелочные реагенты, позволяющие корректировать pH. Их добавляют в воду, чтобы обеспечить нормальные условия работы двух предыдущих видов реактивов.

Для стабилизации пенообразования применяют также сосновое масло, фенолы, крезол. Они позволяют предохранить воздушные пузырьки от разрушения, делая их упругими. Это способствует удалению большего количества загрязнений из канализационных стоков.

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.

Виды сооружений

В таблице охарактеризовано оборудование, которое применяется на разных этапах очистки стоков.

Для механического этапа:

Установка	Что собой представляет	Принцип работы
Песколовки	Горизонтальные или вертикальные установки продолговатой формы.	Вода движется по оборудованию со скоростью 0,15-0,3 м/с. При таком темпе минеральные примеси диаметром от 0,25 мм оседают на дне, а мелкие частицы органики остаются в воде.
Отстойники	Резервуары, где вода стоит или очень медленно двигается.	Механические примеси оседают на дно под силой земного притяжения.
Решетки	Фильтрующее полотно из металлических стержней, которые находятся на расстоянии 2-8 мм друг от друга.	Вода проходит через стержни, а крупный мусор задерживается.
Нефтеловушки и нефтепескоуловители	3-4 отдельных камеры, соединенных между собой.	В камерах стоки отстаиваются, проходят через решетку и коалесцентный фильтр, сорбционные материалы.

Для физико-химического этапа:

Установка	Что собой представляет	Принцип работы
Флотаторы	Резервуары, в которых образуются пузырьки газа. Они генерируются электронасосом / в процессе электролиза / вращающимися турбинами.	Пузырьки газов поднимаются и захватывают с собой мелкодисперсные частицы.
Флокуляторы	Система труб, в которых коагулянт смешивается со стоками, и происходит химическая реакция.	Коагулянты объединяются с загрязнениями, образуют крупные хлопья и выпадают в осадок.

Для биологического этапа:

Установка	Что собой представляет	Принцип работы
Аэротенки	Прямоугольный резервуар, по которому протекают стоки, смешанные с активным илом.	Аэробные бактерии в присутствии кислорода расщепляют органику. О2 подается механическими или пневматическими аэраторами.
Мембранные биоректоры	Аэротенк с мембраной, которая задерживает активный ил после переработки органики.	Аэробные бактерии в присутствии кислорода расщепляют органику. О2 подается механическими или пневматическими аэраторами.
Биофильтры	Резервуар с загрузочным материалом, на поверхности которого образуется пленка из микроорганизмов.	Воды проходят через пористый фильтр-загрузку. Биологическая пленка на гранулах расщепляет загрязнения.

Установка	Что собой представляет	Принцип работы
Неподвижные перегородки	Установки с фильтрующим полотном разной пористости.	Вода проходит через фильтры, и загрязнения остаются за разделительным полотном.
Зернистые фильтры	Гранулированные пористые материалы, которые засыпаются в трубы, резервуары, колбы.	Вода проходит через гранулы абсорбирующего материала, и загрязнения накапливаются на их поверхности.
Ультрафильтрационные системы	Фильтры, оснащенные мембранами – материалами с размером пор до 0,2 мкм.	Мембраны пропускают воду, а высокомолекулярные загрязнения (99,9% примесей) задерживают.

Оборудование для дезинфекции:

Установка	Что собой представляет	Принцип работы
Озонаторы	Электрические установки с длинными шлангами. Приборы генерируют озон, который по трубкам проникает в воду.	Озон окисляет липиды и липопротеины клеточной стенки бактерий. Это приводит к структурным изменениям, несовместимым с жизнью клеток.
УФ-обеззараживатели	Аппараты, оборудованные несколькими лампами. Они погружаются в воду и там излучают УФ-лучи.	Лампы генерируют волны длиной 200-280 нм. Они разрушают генетический аппарат вредоносных бактерий и вирусов, что не дает им размножаться.

Коагулянты

Сточные воды некоторых производств содержат большое количество коллоидных веществ и являются по сути коллоидным раствором. Коллоидные частицы создают мутность и цветность сточной жидкости и не могут быть удалены ни отстаиванием, ни фильтрацией.

Для осаждения коллоидных частиц в очищаемый раствор вводят коагулянты.

Сульфат алюминия: неочищенный/очищенный Al₂(S0₄)₃⋅18Н₂0

При обработке сточных вод сульфатом алюминия происходит гидролиз, в результате которого образуются гидроокиси алюминия и основные сульфаты. Коллоидные частицы загрязнений захватываются гидроксидом алюминия и образуют хлопья в виде геля.

Наибольшая эффективность гидроксида наблюдается при рН 6,5 – 7,5. Если рН имеет низкие значения, то образуются слаборастворимые основные соли, если высокие, то образуются алюминаты. Температура воды ниже 4о С приводит к ускорению гидратации гидроксида алюминия, что замедляет процесс коагуляции.

При использовании сульфата алюминия не требуется дополнительного оборудования для приготовления реагента, так же благодаря своей товарной форме он удобен в транспортировке.

Оксихлорид алюминия (ОХА) Al₂(ОН)_nСl_6-n

В процессе коагуляции с использованием ОХА образуются мономерные, полимерные или аморфные агрегаты благодаря наличию поверхностной кислотной оболочки. Это повышает интенсификацию очистки стоков от взвесей и металлов. Высокая способность к полимеризации ускоряет образование хлопьев и их осаждение.

Преимущества:

• оксихлорид алюминия работает в широком диапазоне рН и не снижает щелочность воды, что позволяет отказаться от щелочных реагентов;
• не снижает своей эффективности при низких температурах;
• незначительное остаточное содержание алюминия не требует дополнительной очистки;
• небольшой расход коагулянта.

Алюминат натрия NaAlO₂

В сточных водах алюминат натрия снижает значения рН путем взаимодействия с молекулами воды и образованием тетрагидроксоалюмината натрия. Натриевая соль алюминиевой кислоты при гидролизе образует гидроксид натрия в достаточном количестве, поэтому нет необходимости в подщелачивании очищаемой жидкости.

Нерастворимый гидроксид алюминия выпадает в осадок.

Эффективным методом коагулирования является совместное использование алюмината натрия с сульфатом алюминия. Поливалентные катиона алюминия нейтрализуют отрицательно заряженные частицы загрязнений, а ионы алюминия воздействуют на частицы с положительным зарядом. Это позволяет снижать цветность сточной воды.

Алюминат натрия легко осаждает ионы магния, что позволяет использовать его для смягчения жесткой воды.

Хлорное железо FeCl₃· 6Н₂О

Процесс коагуляции основан на гидролизе хлорида железа с образованием малорастворимого гидроксида железа. При гидролизе захватываются частицы загрязнений, формирующие рыхлые хлопья. Хлопья имеют высокую сорбционную способность и включают в себя микроорганизмы растительного и животного происхождения, коллоидные частицы, ионы металлов.

При применении хлорного железа в качестве реагента ускоряется процесс осаждения шлама и облегчается его биохимическое разложение.

Хлорированный железный купорос Fe₂(SO₄)₃+ FeCl₃

Хлорированный железный купорос не дает отложений при низких температурах, создает равномерное осаждение хлопьев и эффективное осветление воды.

Сульфаты железа (II) и (III) Fe₂(S0₄)₃· 2Н₂О

Сульфаты железа работают в диапазоне рН 3,5–6,5 или 8,0–11,0 и при низких температурах. Но при введении в раствор необходима точная дозировка, иначе при избытке коагулянта повышается содержание катионов и соединений железа.

Для повышения эффективности коагуляции сульфат железа используют вместе с сульфатом алюминия, что повышает скорость отстаивания. Вводят коагулянты последовательно или предварительно смешивая.

Железный купорос FeSO₄·7Н₂О

При применении железного купороса необходимо создать условия значений рН 10,5 – 13,5, так как при рН менее 8 процесс коагуляции протекает медленно, происходит неполное осаждение гидроксида железа и снижается эффективность коагуляции. Поэтому перед введением коагулянта очищаемую воду известкуют или хлорируют. Это создает сложности при очистке стоков и повышает ее стоимость.

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.

Какие вещества включает флотация

Флотацию можно назвать одним из способов, которые используются для очищения сточной воды.

Безнапорная флотация должна выполнятся под наблюдением специалистов

Но если говорить конкретно о данном методе очищения, то цель флотации заключается только в том, чтобы вывести на поверхность различные мелкие вещества, которые схожи с водой по плотности и не могут осесть на дно. Флотацию используют для того, чтобы очистить сточные воды от жиров, ПАВ, волокон, продуктов нефти. Кроме того, в некоторых случаях процесс может помочь удалить даже растворенные в воде элементы.

В основе флотационного очищения лежат сложные химический и физический процессы. Здесь рассматривается каждая индивидуальная способность того или иного вещества к смачиванию. Благодаря этому определяют, как будет вести себя вещество в процессе разделения.

Есть два вида веществ:

1. Гидрофильный. Им присуща хорошая смачиваемость.
2. Гидрофобный. Такие вещества не смачиваются.

После того как будет определено вещество, его можно удалить при помощи очистки флотацией.

Виды по способу выгрузки осадка

Существует несколько способов выгрузки осадков. Каждый из них имеет свои особенности:

• Со скребковыми механизмами. Процесс действия — цепная передача. Для очищения тяжелых частиц используется скребковое устройство, которое двигается по дну отстойника. В специальный желоб отправляются также примеси, находящиеся на поверхности.
• Насосами. В самую нижнюю часть отстойника вводится всасывающая труба. Откачивание происходит периодически, по мере накопления осадка.
• Гидросмывом. Представляет собой гидромеханические системы. Состоят из смывных трубопроводов со спрысками, которые расположены в лотках вдоль днища отстойника.

Режим и способ выгрузки осадка влияет на эффективность осветления.