Что такое флокулянт

Флотаторы для очистки стоков

Для того чтобы узнать принцип работы, по которому функционирует флотаторная камера, и то, как она выводит флотошлам, можно провести расчет, но проще рассмотреть все на примере. Результат флотации зависит от того, насколько гидрофобны частицы, и от количества пенообразования.

Эти реагенты делят на несколько групп.

Без очистки стоки нельзя сбрасывать

А именно:

• Образователи пены;
• Собиратели пены.

Чаще всего встречаются загрязнения, которые включают в свой состав частицы с двоякими качествами. Они могут смачиваться, но этот показатель недостаточен для того, чтобы связать их с воздухом. Для решения этого вопроса в специальные стоки добавляют собиратели. Такие реагенты также двояки и имеют активные вещества.

Это:

• Аммонийная соль;
• Нефтепродукт;
• Масло;
• Меркаптан.

Что же касается реагентов, которые образуют пену, то здесь все доступно. Они включают в себя добавки, которые защищают пузырьки воздуха от разрушения и при этом делают их более упругими.

В состав таких стабилизаторов входят:

• Масло сосны;
• Фенол;
• Крезол.

Благодаря такому составу появляется возможность удалить большее количество загрязнений из воды.

Механизм процесса

Для улучшения качества сточных вод используется два метода: аэробная и анаэробная биологическая очистка. В первом случае процесс протекает с помощью кислорода, во втором – без него.

Важно. В каждом очистном сооружении формируется специфический биоценоз (совокупность живых организмов, способных переработать загрязнения).. Механизм очистки зависит от выбранного метода и биоценоза

Механизм очистки зависит от выбранного метода и биоценоза.

Технологическая схема аэробной чистки

Агентом выступает биопленка или активный ил.

Это совокупность бактерий, грибов, простейших, представителей микрофауны того или иного рода/группы с заданными характеристиками.

Классическая схема аэробной очистки выглядит так:

1. Сточные воды попадают в анаэробную зону аэротенка-вторичного отстойника. Там они перемешиваются с активным илом.
2. В установку нагнетается кислород, при необходимости вводятся компоненты, способствующие переработке.
3. Происходит два биохимических процесса: окисление органического углерода и нитрификация.
4. Осуществляется один или несколько рециклов: воды снова перемешиваются с активным илом и обогащаются кислородом.
5. Переработанные стоки отстаиваются – происходит гравитационное разделение иловой смеси.
6. Избыточный активный ил поступает на переработку, а часть массы возвращается на исходную позицию.
7. Очищенные воды поступают на доочистку или спускаются в водоем.

Этапы очистки отличаются в разных системах, но суть метода остается той же.

Анаэробной

Этот метод применяется, когда в сточных водах большое количество органических загрязнений, твердых осадков и активного ила. В ходе метаногенеза (так называется процесс анаэробной очистки) загрязнения конвертируются в биогаз, который состоит из метана и углекислого газа.

Технологическая схема классической анаэробной очистки:

• Сточные воды попадают в отсек, где происходит метановое брожение. После взаимодействия анаэробных бактерий с загрязнениями образуется метан, углекислый газ, сероводород. Эти газы утилизируются.

Сброженный осадок поступает в следующий отсек, где происходит обезвоживание ила в центрифуге. Затем очищенная вода спускается в водоем.
Обезвоженный ил поступает в барабанную сушилку. Выделившуюся воду утилизируют.
Сухой ил обеззараживается и становится материалом для компостирования.

В чем отличия между коагуляцией и флокуляцией

Флокуляция связывает с собой микрохлопья, придавая им плотность большую чем у воды, что делает возможным их оседание. Поэтому для очистки такого типа используется флокуляционно-коагуляционная установка.

Без соответствующей квалификации очисткой воды заниматься не рекомендуется

Разница между процессом коагуляции и флокуляции:

1. Коагуляция связывает вещества в микрохлопья. Специальный коагулянт взаимодействует на молекулы таким образом, что они перестают отталкиваться друг от друга, приобретая способность притягиваться.
2. Такое взаимодействие, как флокуляция связывает вещества в макрохлопья, которые превышают плотность воды и осаживаются при отстаивании. Такой процесс работает с производными коагуляции.

Несмотря на различия коагуляции и флокуляции, эти процессы взаимодействуют друг с другом. Флокуляция работает с производными коагуляции.

https://youtube.com/watch?v=TpycaIOHZhs

Флокуляция – это отличный способ очистки, для очень грязных сточных вод. Он позволяет устранить из жидкости тяжелые металлы, нефтепродукты и другие опасные вещества. Поэтому его активно используют в промышленности.

От чего зависит эффективность флотации для очистки воды (важные параметры)

На эффективность процесса флотации оказывает влияние целый ряд факторов. Так чем больше показатели гидрофобности частичек, тем лучше они взаимодействуют с пузырьками воздуха и флотационным комплексом. Но поскольку значительная часть примесей является гидрофильной, в стоки нужно добавлять специальные реагенты – они повышают гидрофобность загрязнителей.

Также пузырьки должны быть стойкими к разрушениям и достаточно крупными – в таком случае они смогут без проблем поднять загрязнители на поверхность воды. Но учтите, что слишком крупные пузырьки всплывают, не успев вступить в контакт с загрязняющими веществами. Очень важную роль в процессе флотационной очистки стоков играет общее число воздушных пузырьков и равномерность их распределения.

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 и способы флотации

Очистка стоков методом флотации может производиться различными способами. То есть, именно образование пузырьков воздуха происходит с использованием различных методов. Рассмотрим все возможные.

Выделение пузырей воздуха из специального раствора

Причем здесь воздух можно выделять как напорным методом, так и вакуумным. В первом случае в воду под высоким давлением запускают воздух, в результате чего на всех слоях воды образуются нужные пузырьки. В случае с вакуумной флотацией сточная вода проходит через аэрационную камеру, где усиленно насыщаются воздухом. После этого стоки поступают в дезаэратор, где из воды удаляется лишний воздух (не растворившийся). Затем серая жидкость переливаются именно во флотационную камеру, где давление падает до критической точки, от чего и происходит образование пузырьков воздуха.

Механический способ насыщения воды воздухом

Этот метод обогащения стоков воздухом заключается в трех основных способах:

• Перемешиванием сточных вод в специальной центрифуге при помощи турбины. В этом случае установка носит название импеллер и позволяет добиться образования пузырей небольшого диаметра. В основном импеллер используется для очистки воды от продуктов нефтепроизводства или от жиров. Импеллер хорош тем, что позволяет варьировать величину воздушных пузырей в результате схемы проведения флотации. То есть, чем выше скорость вращения турбины, тем мельче будут пузырьки в воде.
• Перемешивание воды при помощи специального рабочего колеса с лопастями. Такой метод является безнапорным и хорош для удаления из воды крупнодисперсных и волокнистых примесей, таких как волосы, нити, шерсть и пр. Пузыри при безнапорном способе флотации получаются достаточно крупными.
• Обогащение стоков воздухом с использованием специальных труб, которые располагаются на дне приёмного резервуара для грязной воды. Этот способ носит название пневматический. Используется в том случае, если есть необходимость очистки стоков, которые являются агрессивными для обработки их в импеллере или безнапорном колесе.

Насыщение воды воздухом с использованием пористого материала

Этот способ заключается в проведении потока воздуха сквозь специальные пористые структуры. В качестве примера можно привести специальные тонкие пластины с тонкими щелями по всему периметру. Причем чем тоньше будет щель в пластине, тем мельче будут воздушные пузыри.

Электролиз

Этот способ образования пузырьков воздуха считается одним из наиболее эффективных. Схема действия метода заключается в помещении в воду специальных электродов, по которым в стоки проводят ток. В месте расположения электродов (в месте их контакта с водой) происходит формирование нужных пузырьков.

Что это такое?

Очистка сточных вод – комплекс различных действий, задача которых кроется в удалении вредных веществ из сточных вод, способных нарушить чистоту экосистемы. Образование стоков – это результат активной деятельности человека

Стоки способны навредить здоровью живых организмов, поэтому важно, чтобы они не попали в водоёмы или грунтовые воды. С каждым годом актуальность очистки сточных вод растёт

В зависимости от происхождения стоки принято делить следующим образом.

Бытовые или хозяйственно-фекальные, городские. К их числу относят стоки, которые поступают в канализацию от жилой застройки и общественных зданий.

Плюсы и минусы использования флотации

Метод флотации как способ очистки сточной воды имеет как свои преимущества, так и недостатки. К первым относятся:

• Низкая стоимость самого метода обработки жидкости с целью её очистки;
• Максимально простая конструкция оборудования (электрофлотатора), что не требует повышенных трудозатрат на его обслуживание;
• Высокая эффективность процесса в случае отделения от воды определенных примесей;
• Высокая скорость очистки сточных вод в результате применения одного из способов флотации;
• Возможность очистки воды даже от молекул нефтепродуктов.

К минусам метода флотации можно отнести:

• Избирательное действие воздуха на частицы мусора ввиду их низкой гидрофорбности;
• Необходимость дополнительного применения реагентов для повышения уровня гидрофорбности частиц мусора в сточных водах;
• Необходимость точной настройки электрофлотатора с целью получения пузырьков воздуха определенного диаметра.

Литература

• Волков В. А. Коллоидная химия. Поверхностные явления и дисперсные системы. — 2-е изд., испр. — СПб.: Лань, 2015. — 660 с. — (Учебники для вузов. Специальная литература). — ISBN 978-5-8114-1819-0.
• Зимон А. Д. Коллоидная химия: Общий курс. — 6-е изд. — М.: Красанд, 2015. — 342 с. — ISBN 978-5-396-00641-6.
• Кругляков П. М., Хаскова Т. Н. Физическая и коллоидная химия. — 3-е изд., испр. — М.: Высшая школа, 2010. — 320 с. — ISBN 978-5-06-006227-4.
• Кузнецов В. В. Физическая и коллоидная химия. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1968. — 392 с.
• Неппер Д. Стабилизация коллоидных дисперсий полимерами. — М.: Мир, 1986. — 488 с.
• Фридрихсберг Д. А. Курс коллоидной химии / Под редакцией д-ра хим. наук проф. М. П. Сидоровой. — 3-е изд., испр. — СПб.: Химия, 1995. — 400 с. — (Для высшей школы). — ISBN 5-7245-1022-7.
• Фридрихсберг Д. А. Курс коллоидной химии. — 4-е изд., испр. и доп. — СПб.: Лань, 2010. — 416 с. — (Учебники для вузов. Специальная литература). — ISBN 978-5-8114-1070-5.
• Щукин Е. Д., Перцов А. В., Амелина Е. А. Коллоидная химия. — 7-е изд., испр. и доп. — М.: Юрайт, 2014. — 444 с. — (Бакалавр. Базовый курс). — ISBN 978-5-9916-2741-2.

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.

Виды и способы флотации, используемые для получения ультрачистой воды

Очистка стоков методом флотации осуществляется разными способами. Рассмотрим их.

Механический способ насыщения воды воздухом

Данный способ обогащения стоков воздухом состоит в (один из вариантов):

1. Их перемешивании турбиной в специальной центрифуге. За образование небольших пузырьков отвечает импеллер, он же удаляет жиры и нефтепродукты. Устройство позволяет изменять величину пузырьков в процессе флотации – чем быстрее вращается турбина, тем меньше будут пузыри.
2. Перемешивании воды с помощью рабочего колеса с лопастями. Метод относится к безнапорным, он хорош для удаления крупнодисперсных, волокнистых примесей (шерсть, нити, волосы, пр.). Пузырьки в данном случае получаются крупными.
3. Обогащении стоков воздухом с применением специальных труб, расположенных на дне грязевого резервуара. Данный способ называется пневматическим, его используют при необходимости очистки агрессивных для обработки в безнапорном колесе или импеллере водных масс.

Все схемы предполагают проведение воды через стадию завихрения.

Насыщение воды воздухом с использованием пористого материала

Способ состоит в проведении воздушного потока через специальные пористые структуры. Пример – специальные тонкие пластинки со щелями по периметру. Чем тоньше щели, тем меньше пузырьки.

Электролиз

Одна из наиболее эффективных методик. В стоки помещаются специальные электроды, по которым поступает ток. В зоне расположения электродов и месте их контакта с водой формируются воздушные пузырьки. Железные и металлические электроды дополнительно могут выполнять роль коагулянтов и, соответственно, формировать взвешенные частички мусора. Все вместе это способствует повышению эффективности очистки.

Виды и способы флотации

Очистка стоков методом флотации может производиться различными способами. То есть, именно образование пузырьков воздуха происходит с использованием различных методов. Рассмотрим все возможные.

Выделение пузырей воздуха из специального раствора

Причем здесь воздух можно выделять как напорным методом, так и вакуумным. В первом случае в воду под высоким давлением запускают воздух, в результате чего на всех слоях воды образуются нужные пузырьки. В случае с вакуумной флотацией сточная вода проходит через аэрационную камеру, где усиленно насыщаются воздухом. После этого стоки поступают в дезаэратор, где из воды удаляется лишний воздух (не растворившийся). Затем серая жидкость переливаются именно во флотационную камеру, где давление падает до критической точки, от чего и происходит образование пузырьков воздуха.

Механический способ насыщения воды воздухом

Этот метод обогащения стоков воздухом заключается в трех основных способах:

• Перемешиванием сточных вод в специальной центрифуге при помощи турбины. В этом случае установка носит название импеллер и позволяет добиться образования пузырей небольшого диаметра. В основном импеллер используется для очистки воды от продуктов нефтепроизводства или от жиров. Импеллер хорош тем, что позволяет варьировать величину воздушных пузырей в результате схемы проведения флотации. То есть, чем выше скорость вращения турбины, тем мельче будут пузырьки в воде.
• Перемешивание воды при помощи специального рабочего колеса с лопастями. Такой метод является безнапорным и хорош для удаления из воды крупнодисперсных и волокнистых примесей, таких как волосы, нити, шерсть и пр. Пузыри при безнапорном способе флотации получаются достаточно крупными.
• Обогащение стоков воздухом с использованием специальных труб, которые располагаются на дне приёмного резервуара для грязной воды. Этот способ носит название пневматический. Используется в том случае, если есть необходимость очистки стоков, которые являются агрессивными для обработки их в импеллере или безнапорном колесе.

Насыщение воды воздухом с использованием пористого материала

Этот способ заключается в проведении потока воздуха сквозь специальные пористые структуры. В качестве примера можно привести специальные тонкие пластины с тонкими щелями по всему периметру. Причем чем тоньше будет щель в пластине, тем мельче будут воздушные пузыри.

Электролиз

Этот способ образования пузырьков воздуха считается одним из наиболее эффективных. Схема действия метода заключается в помещении в воду специальных электродов, по которым в стоки проводят ток. В месте расположения электродов (в месте их контакта с водой) происходит формирование нужных пузырьков.

Виды флотационной очистки сточных вод

Образования воздушных пузырей можно добиться несколькими путями. Их отличия положены в основу традиционной общей классификации.

Электрофлотация и ионная флотация

Электрофлотация сточных вод – широко распространенный метод, опирающийся на электропроводность жидкости. В нее погружают электроды, подводится ток, на грани их соприкосновения с водой образуются пузырьки с газом.

Значительный плюс электрофлотационной установки в том, что в технологиях не участвуют реагенты.

Выделение воздушных пузырьков из раствора

Существуют два способа формирования газовых пузырей: напорный и вакуумный.

При напорной флотации воздух нагнетается под воздействием высокого давления, от чего в камере с канализационными стоками образуются воздушные пузырьки. Они связывают частицы загрязнений и очищают воду.

При вакуумном воздействии грязная вода сначала обогащается кислородом. Затем в отсеке флотации давление снижают до предела, в результате образуются воздушные пузырьки. Последующий процесс очистки протекает аналогично при всех методах.

Механическое насыщение воды диспергированным воздухом

Способ прост. В результате работы двигающих механизмов, это могут быть лопасти, центрифуги, турбины, возникают вихри, спиралевидные восходящие потоки в жидкой среде, она вспенивается. В слое пены скапливается мусор.

Лопастями перемешивают сточные воды в установке, которую приводит в действие центрифуга. Установка, которая называется импеллер, регулирует размер пузырьков вращением турбины на разных скоростях. Метод оправдывает себя в очищении загрязнений маслами и нефтепродуктами.

Крупные частицы и волокна: шерсть, нитки, волосы – хорошо захватывают большие воздушные пузыри. Для водных сред с агрессивными характеристиками применяют пневматический способ, когда воздух в камеру сточной очистки поступает из труб, вмонтированных на дне резервуара.

Насыщение воды воздухом с использованием пористого материала

Известна способность пористого материала пропускать воздух и образовывать пузырьки газа.

Для очистки сточных вод монтируют тонкие пластины с небольшими щелями по периметру. Регулируя размер щели, добиваются образования пузырей воздуха разного размера.

Реагенты, применяемые во флотационной очистке

Реагенты призваны повышать уровень гидрофобности загрязненных частиц, содержащихся в сточных водах. По механизму действия делятся на «собирателей» и «пенообразователей».

Первые усиливают гидрофобные свойства примесей. Вторые предохраняют слой пены от разрушения.

Когда используется сточных вод флокуляцией

Процесс флокуляции – это отличный способ для очистки сточных вод. Причем, он позволяет произвести обработку как бытовых, так и промышленных стоков. Причем с такой ступенью очистки жидкость становится настолько чистой, что абсолютно не вредит окружающей среде.

Этому флокуляция используется преимущественно для водоподготовки стоков.

Флокулятор – это система, которая как раз и позволяет производить описанную нами очистку. Для этого в стоки добавляются специальные реагенты, благодаря которым и становится возможен подобный процесс.

После очистки сточные воды следует сдать на анализ

Когда оптимально использование флокуляции для водоподготовки:

1. Если в сточных водах есть твердые суспендированные частицы, то флокуляция придется как нельзя кстати. Ведь она лучше всего справится с этой проблемой.
2. В некоторых отстойниках присутствует биохимическая потребность в кислороде. Процесс флокуляции поможет насытить стоки этим газом.
3. Также их можно использовать в комплексе с резервуарами, совершающие обработку воды активным илом. Благодаря этому вода очистится более тщательно.
4. Можно использовать данный процесс и как предварительный метод очистки, перед отстаиванием и фильтрацией.

Флокуляция в любом случае используется в комплексе с другими процессами. Например, наличие этого метода всегда предполагает использование отстаивания и фильтрации. Только в комплексе можно достичь максимальной чистоты воды. Таким образом, образовавшиеся в результате воздействия флокулянтов хлопья за определенное время оседают на дно, после чего пропускаются через мелкоячеистый фильт.