Принципы флотационной очистки

Устройство оборудования для промывки

Оборудование для прочистки сложных засоров в трубах бывает нескольких разновидностей. И различается оно не по марке и производителю, а именно по мощности. В целом такое оборудование стоит недешево, и даже самый маленький агрегат потребует потратить на него немалые средства. Но тут выбирать потребителю, ведь проблемы с канализацией всегда приводят к дискомфорту.

На рынке промышленного оборудования можно встретить следующие разновидности гидродинамических машин:

  • Встроенные в грузовой автотранспорт для очистки внешней канализации;
  • Портативные, не встроенные в другое оборудование.

Для выполнения гидродинамической прочистки достаточно 1 человека

Первый вариант приспособлен для прочистки трубопроводов в труднодоступных местах, где требуется большая мощность. Второй вариант используется чаще для маленьких помещений, в обычных квартирах с трубами до 20 см в диаметре.

Таким оборудованием можно очищать каналы, стоки, сливы и системы водоснабжения.

Очистка стоков в домашних условиях

Очистка в домашних условиях – намного более простая задача, чем очистка производственных стоков. Вода загрязнена различным мусором, а также бытовой химией, более опасные вещества в ней практически не будут встречаться.

В случае с частным домом, если рядом нет централизованной системы водоотвода, придется заняться автономной канализацией.

Возможны такие способы решения проблемы стоков:

  • устройство сливной ямы. Яма роется достаточно глубокой, стенки выкладываются кирпичом (вместо этого можно установить бетонные кольца) и в нее выводится сливная труба. Сверху яму нужно будет накрыть крышкой и обеспечить вентиляцию, теплоизоляцию в холодное время года;
  • установить на участке септик или станцию биологической очистки.

Станция биоочистки в разрезе

Сливная яма по всем параметрам кроме стоимости сильно уступает септикам и станциям биоочистки. Стоки будут перерабатываться лишь частично, периодически придется заказывать услугу откачки, затем содержимое ямы все равно будет перерабатываться там же, где и стоки городской канализации.

Сливную яму, да и септик придется периодически очищать

Септики и станции биологической очистки позволяют достичь 99,99% степени очистки воды, так что канализация получается действительно автономной. Если очистка производственных сточных вод выполняется с применением всех типов очистки, то в станциях для частных домовладений упор делается на экологичность, поэтому применяется в основном биологический метод и механический.

Такая станция выглядит как цилиндр, разделенный на несколько секторов. Вода очищается в несколько этапов и на выходе получается настолько чистой, что может даже сбрасываться в пруды и реки.

Так выглядит станция биоочистки

Очистка стоков необходима перед сбросом их в водоемы, а на некоторых предприятиях и вовсе организован замкнутый цикл, при котором вода очищается и заново используется в производстве (такой подход распространен в металлургии)

При этом важно правильно подобрать технологию очистки, например, очистка сточных вод от железа поможет сохранить металлические части оборудования

На видео в статье рассматривается принцип работы станции очистки Alta Air Master Pro.

Предыдущая запись Современное устройство колодца канализационного: перепадного, со стояком, пластикового
Следующая запись Эффективные очистные сооружения сточных вод

Как осуществляется процесс очистки?

Флокуляция происходит в две стадии:

  • Сначала частицы грязи в воде лишены заряда и находятся в состоянии броуновского движения. Тогда образуются небольшие соединения, именуемые микрофлокулами;
  • После окончания перикинетической стадии наступает ортокинетическая флокуляция, Тут требуется приложение внешних усилий в виде турбулентного либо ламинарного перемешивания (но оно не должно быть чрезмерным, иначе достигается обратный эффект — быстро двигающиеся в толще воды хлопья грязи сталкиваются друг с другом и рассыпаются на мелкие части).

Эффективность процесса коагуляции зависит от уровня заряда иона металла. По этой причине самые эффективные коагулянты на сегодня — мелкодисперсный порошок алюминия либо трехвалентного железа. На выбор действующего вещества влияет показатель кислотности (рН) воды. При значении в границах 6…7,4 используется алюминиевый коагулянт, при меньших — железный.

Требуемое количество коагулирующего реагента определяется по результатам предварительного тестирования. При избыточном добавлении коагулянта происходит снижение уровня рН, приводящее к интенсификации захвата органических компонентов растворенной в воде грязи.

В результате образуется хлопьевидный осадок в значительных количествах, уменьшить которое возможно с помощью добавления флокулянта (он быстро связывает взвешенные хлопья и в результате образуются меньшие объемы осадков).

Флотация стоков – определение и принципы действия метода

Флотация – это очистка загрязненных жидкостей с помощью пузырьков воздуха, которые в процессе движения захватывают частички нерастворимых веществ. Прикрепившиеся к воздушным ячейкам твердые составляющие поднимаются на поверхность, образуя слой пены (флотошлам), который с помощью скребкового транспортера удаляется в шламосборник.

Качество фильтрации жидкостей зависит от следующих факторов:

  • способа образования пузырьков воздуха;
  • физико-химических свойств загрязнений;
  • гидродинамических условий, создаваемых в аппарате.

Флотационная очистка ливневых или коммунальных стоков осуществляется в специальных агрегатах, называемых флотаторами (см. видео).

Схема работы флотатора.

Принцип работы станции:

  • Сточные воды, минуя флокулятор, проходят в приемную камеру.
  • Здесь жидкость напитывается кислородом воздуха.
  • Пузырьки газа соединяются с твердыми нерастворимыми включениями и поднимаются на поверхность.
  • Вследствие этой процедуры на границе водораздела образуется пенистая пленка, которая с помощью специальных приспособлений непрерывно сгребается в шламосборник.
  • Очищенная жидкость поступает в накопительную емкость для дальнейшего использования.

Для ускорения процесса и улучшения качества очистки во флокулятор добавляют активные вещества – коагулянт, щелочь, флокулянт и др. Реагенты обладают высокими адгезионными свойствами. С их помощью механические примеси прочно слипаются с пузырьками воздуха, образуя при этом флоккулы. Выбор катализатора зависит от концентрации и химического состава присутствующих в жидкости загрязнений.

Флотационные установки применяют:

  • для удаления загрязняющих субстанций перед биологической фильтрацией стоков;
  • в случае разделения воды и активного ила в отстойниках санитарных станций;
  • при физико-химической очистке стоков с применением активных веществ (реагентов).

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.

Плюсы и минусы метода очистки.

Метод флотации считается популярным. Способ используют для стоков производства, в городских системах очистки.

Флотация имеет свои положительные характеристики:

1.низкая цена метода.

2.не требуется сложного специального оборудования.

3.некоторые частицы подвержены флотации быстрее, чем они бы осели на дно.

4.методом можно извлекать из воды даже нефтепродукты.

5.шлам, который образуется почти не содержит воды, поэтому ее потеря невелика.

Метод имеет не только плюсы, но минусы.

К недостаткам относят:

1.флотацией можно удалить не все частицы грязи, а только которые относятся к гидрофобным.

2.дополнительные расходы на реагенты, которые приходится применять в некоторых ситуациях.

3.любой тип грязи имеет свои особенности удаления, нет существует единого метода для извлечения взвесей разного характера.

Электрофлотатор для очистки сточных вод

Электрофлотатор — технологический комплекс для очистки сточных вод от тяжелых металлов, нефтепродуктов и поверхностно-активных веществ методом электрофлотации с дальнейшим сбросом очищенной воды в дренаж, либо подачей на блок фильтров (сорбционные и ионообменные фильтры) при создании замкнутого цикла оборотного водоснабжения на предприятии.

Принцип действия электрофлотатора базируется на электрохимических процессах выделения электролитических газов — водорода и кислорода в процессе электролиза воды и флотационного эффекта всплытия загрязнений на поверхность сточной воды.

Электрофлотационный модуль состоит из электрофлотатора с блокрм нерастворимых электродов, пеносборного устройства, источника питания постоянного тока, дополнительных накопительных емкостей для химических реагентов, сточной воды и очищенной воды, насосов Calpeda или Grundfos, дозирующих насосов Etatron.

электрофлотатор может работать, как в непрерывном, так и в периодическом режиме, обеспечивая извлечение гидроксидов тяжелых металлов Cu2+, Ni2+, Zn2+, Cd2+, Cr3+, Al3+, Pb2+, Fe2+, Fe3+ Ca2+, Mg2+ и пр. при любом соотношении данных ионов. Также электрофлотационный модуль позволяет очищать стоные воды от СПАВ, ВМС, масел и взвешенных вешеств.

Электрофлотатор рекомендуется использовать для очистки, как локальных сточных вод производственных предприятий (например, гальванических производств), так и сточных вод смешанного состава (общий сток машиностроительного предприятия).

Таблица 1. Основные технические характеристики электрофлотатора

ПараметрыЗначения
Габаритные размеры электрофлотатора, мм: 
 длина2500
 ширина1300
 высота1300
Масса, кг 200
Производительность, м3/час150
Исходная концентрация загрязнений, мг/лне более
pH312
тяжелые металлы10100
взвешенные вещества30300
нефтепродукты501000
Остаточная концентрация загрязнений, мг/лне более
pH6,58,5
тяжелые металлы0,11
взвешенные вещества0,32
нефтепродукты0,550
Расход флокулянта (по сухому веществу)510
Потребляемая мощность, кВт*ч/м30,51
Напряжение питания электродов, В2432
Срок службы нерастворимых электродов, летдо 10

Таблица 2. Сравнение эффективности электрофлотации и электрокоагуляции

№ п./пПараметрЭлектрокоагуляторЭлектрофлотатор
1Энергозатраты, кВт ч/м31 — 1,50,25 — 0,5
2Степень очистки, %80 — 9096 — 99,5
3Вторичное загрязнения водыFe 1 мг/л
Al 0,5-1 мг/л
Отсутствует
4Вторичное загрязнение твердых отходов (ионы тяжелых металлов)до 30% (Fe, Al, Cr6+)Отсутствует
5Режим эксплуатацииПериодическийНепрерывный
6Расход материалов и реагентовFe и/или Al — анод (10-20 дней)Ti — анод (5-10 лет)
7Осадок гальванического шламаПульпа 99% влажностиФлотоконцентрат 94 — 96% влажности

Консультацию специалистов Вы можете получить по телефонам: (495) 768-06-46 и (926) 028-89-00. Для того, чтобы сотрудники ГК «ТрансЭкоПроект» подготовили для Вас технико-коммерческое предложение, просим Вас заполнить следующий опросный лист:

Заполненный опросный лист просим направить по адресу электронной почты info@enviropark.ru

Плюсы и минусы

Преимущества биологической очистки:

  • Малое количество отходов. После переработки образуются вещества (углекислый газ, вода), которые легко утилизируются. Если при очистке выделяется метан, его используют для получения тепловой энергии. Переработанный ил – хорошее удобрение.
  • Системы для биологической очистки работают автономно. Для их обслуживания не нужно вводить реагенты, а с контролем процесса справится 1 человек.
  • Стоимость реализации биотехнологий ниже, чем на другие способы очистки воды.
  • Естественные реакции создают экологически чистый цикл природного использования.

Биологическая очистка сточных вод не лишена недостатков.

Главные минусы метода:

  • Сложность сохранения постоянного количества биомассы бактерий. Если их будет меньше нормы, сточные воды не очистятся полностью.
  • В постройку очистных сооружений нужно вложить много денег. Но со временем затраты окупаются.
  • Технологический режим очистки должен строго соблюдаться. При нарушениях эффективность метода значительно снижается.
  • Не все органические соединения подлежат переработке. Если в сточных водах есть токсические соединения, их нужно удалить, иначе биомасса погибнет.

Эффективность метода флотации: важные параметры

При проведении очистки серых вод с применением реагентов (флотация) может иметь различную эффективность. И зависит она от таких параметров:

  • Чем более примеси мусора в воде склонны к гидрофорбности, тем выше будет эффективность флотационного способа очистки воды. Но, к сожалению, не все примеси имеют повышенную или хотя бы оптимальную склонность к смачиванию. Чтобы изменить это свойство в воду в электрофлотаторе добавляют специальные реагенты, которые меняют уровень гидрофорбности мусора в большую сторону. Реагенты носят название флотирующие.
  • Все пузырьки воздуха должны иметь повышенную устойчивость к разрушению, чего также добиваются путем добавления в воду реагентов.
  • Размер пузырьков воздуха также имеет значение для эффективности флотационного способа очистки сточных вод. Так, слишком крупные пузырьки быстро всплывают на поверхность воды, не осуществив контакт с примесями мусора. А мелкие пузырьки, наоборот, просто лопаются. Пузырь кислорода должен иметь достаточный размер, чтобы успеть вступить в контакт с мусором и поднять его на поверхность сточной воды.
  • Общее количество пузырей воздуха и равномерность их распределения в стоках также имеют значение при очистке жидкости данным методом.

Современные технологии очищения

В современных системах водоподготовки приведенные методы используются в комплексе.

Ярким примером служат многоступенчатые бытовые фильтры с механическими предфильтрами, ионообменными или сорбционными картриджами и обратноосмотическими мембранами. Такие установки обеспечивают полноценную подготовку питьевой воды вне зависимости от ее исходных параметров.

К инновационным тенденциям в сфере водоподготовки относят:

  • Отказ от метода хлорирования в пользу озонирования (окисление жидким кислородом) и/или УФ-обработки.
  • Использование ультрафильтров и нанофильтрационных мембран с пониженной селективностью.
  • Вывод взвесей и растворенных органических примесей с помощью электроприборов фотокатализации.

При всех своих преимуществах такие технологии нельзя назвать бюджетными, соответствующие фильтры, мембраны и другие расходные материалы обходятся дорого и в быту не окупаются.

Проверенные новые методы (ионообмен, обратный осмос, многоступенчатое исполнение фильтра), наоборот, становятся более доступными для частных лиц.

Виды физико-химических методов удаления нефтесодержащих продуктов

В основе методики лежат физико-химические свойства нефтесодержащих веществ переходить в состояния, удобные для их извлечения из стоков.

Наибольшее распространение получили:

  • флотация;
  • сорбция;
  • коагуляция.

Удаление при помощи флотационных пузырей

Флотация предполагает прилипание взвешенных коллоидных частичек нефтепродуктов к искусственно созданным воздушным пузырькам, с последующим их всплыванием и удалением с поверхности.

Способы создания флотационных пузырьков:

  1. Вакуумная флотация – при понижении давления в очистной камере в стоках образуются воздушные пузырьки, которые захватывают частицы отходов и выносят их на поверхность.
  2. Напорная флотация – включает две фазы. Первая – принудительное насыщение стоков воздухом. Вторая — фаза подъема и удаления с поверхности пузырьков и «прицепившихся» к ним шламовых масс.
  3. Создание флотационных пузырьков и их калибровка при помощи пористых материалов.
  4. Электрическая флотация – принципиальное отличие заключается в том, что насыщение стоков пузырьками происходит за счет работы электрофлотатора.

Важно. Уровень очистки от нефтепродуктов при флотации может достигать 98%

Способ считается быстрым, не дорогим и достаточно эффективным.

Сорбционное удаление

Поглощение растворенных в стоках нефтесодержащих соединений посредством поверхности сорбента, помещенного в фильтр – называют сорбцией.

Данный метод является одним из наиболее эффективных способов удаления органических соединений, в том числе продуктов нефтепереработки.

Сорбционные фильтры

Работа сорбционных фильтров базируется на правилах адсорбции — удержания молекул загрязнителя на поверхности твердого вещества.

В качестве сорбента используются материалы с пористой поверхностью:

  • торф;
  • коксовый уголь;
  • различные виды силикатных глин;
  • активированный уголь.

Интересно. Показатель удельной поверхности некоторых видов активированного угля достигает 1,5 тысячи кв. метров на 1 грамм.

Метод коагуляции

Данный процесс очистки связан с использованием химических реагентов – коагулянтов.

Принципиальная схема работы метода:

  1. Попадая в сточные воды, активные коагулянты воздействуют на мелкодисперсные примеси нефтепродуктов.
  2. Фаза образования флокул – слипания мелких частиц органических примесей в хлопьевидные крупные скопления.
  3. Процесс удаления крупных сгустков нефтепродуктов путем фильтрования или отстаивания.

В масштабах крупных очистных станций в качестве коагулянтов чаще используются различные соли железа и алюминия.

Устройство для чистки воды своими руками

Несложные системы водоподготовки можно сделать самостоятельно. Для этого не нужно покупать сложное оборудование или дорогостоящие материалы. Требуется только подобрать большую емкость, изготовленную из пищевого пластика. Они производятся объемом до 2500 л, но для дачи хватит и 500-700 л.

Монтаж емкости осуществляется в чердачном помещении. Из скважины вода должна подаваться мелкими струями. Тогда на начальном этапе она будет насыщаться кислородом, который и обеспечит окисление двухвалентного железа.

Для такой подачи воды понадобится устройство аэрации. Его можно сделать из аквариумного компрессора, но нужно будет установить еще несколько больших емкостей.

Сливное отверстие монтируют на расстоянии около 300-400 мм от днища емкости. При сливе вода проходит через угольный фильтр, который можно сделать самостоятельно.

Следует также установить фильтр с дробленым мрамором. У каждого из этих устройств своя задача, вместе они обеспечат очистку воды от большинства загрязнений. В днище делается выход с краном, чтобы можно было сливать полученный осадок в канализацию.

Ассортимент флотационных установок ФУ

Компания «ЭКОВОДСТРОЙТЕХ» производит флотаторы ФУ в 10 модификациях. Они отличаются техническими параметрами.

Наименование Производительность, м3/час. Габаритные размеры
(Д х Ш х В), мм
ФУ-1м 1 1200х1200х1500
ФУ-2м 2 1500х1300х170
ФУ-4м 4 1800х1500х1700
ФУ-6 6 2000х1800х1800
ФУ-10 10 2600х2200х2300
ФУ-15 15 3600х2200х2300
ФУ-20 20 4600х2200х2300
ФУ-30 30 6600х2220х2300
ФУ-40 40 8600х2200х2300
ФУ-50 50 10600х2200х2300

Все модели ФУ предлагаются компанией «ЭКОВОДСТРОЙТЕХ» в двух исполнениях:

  • типовой вариант с накопителем сточных вод заглубленного типа;
  • установка, укомплектованная модулем «Моноблок» с дополнительными емкостями наземного размещения.

Флотаторы ФУ с «Моноблоком» позволяют повторно использовать очищенные стоки для технических и хозяйственных нужд, например, для мойки транспортных средств.

Способы обезжелезивания воды

Таким образом, использование железистой воды без очистки не допускается.

Существуют разные способы очищения, но сводятся они в основном к тому, что происходит окисление двухвалентной формы железа до нерастворимого осадка, а затем его частицы осаждаются с применением каталитического фильтрования.

После этого фильтры подлежат промывке.

Очистка без применения реагентов

Существует метод, который позволяет обойтись без использования реагентов, хотя при этом запускаются полноценные физические и химические очистные процессы.

Понадобится такое оборудование, как фильтровая колонна. Подобные конструкции выпускают со стеклопластиковыми корпусами. Изнутри их поверхность ламинируют с использованием полиэтилена.

Процесс очистки происходит на мембранном фильтре. Он состоит из диоксида марганца. Там и осуществляется окисление, железо переходит в трехвалентную форму и оседает на мембране. Его очистка производится автоматически, осадок сливается в канализацию.

К числу бюджетных вариантов способ не относится. Процесс очистки в данном случае отличается высокой стоимостью по сравнению с теми методиками, где используются реагенты.

Но есть и свои преимущества. К их числу относятся:

  1. Длительный срок службы мембранного фильтра, обусловленный возможностью полного восстановления его свойств после очистки.
  2. Возможность очищать таким способом воду не только от железа, но и от содержащихся в ней газов, включая сероводород, метан и двуокись углерода.

Очистка воды с применением реактивов

В таких системах используются особые вещества, которые вступают в реакцию с железом и приводят к его окислению. Например, фильтры могут содержать наполнители с оксидами алюминия или марганца. Стоят они недорого, в чем и заключается преимущество таких систем.

Но в то же время расходы на их регулярную промывку специальными средствами велики, а без этого производительность фильтров снижается.

Озонирование

При таком методе происходит «продувка» воды озоном. Преимущество заключается в том, что, по сравнению с кислородом, он обладает более высокой химической активностью. Но для этого требуется генератор озона – специальный аппарат, состоящий из 2 камер: в 1 из них происходит нагрев и осушение воздуха, а во 2 – озонирование кислорода, содержащегося в воздухе, за счет использования электрического разряда.

Способ позволяет очистить воду не только от железа, но и от других примесей и даже придает ей приятный вкус. Недостатками являются высокая стоимость озонатора и необходимость тщательного соблюдения техники безопасности.

Очистка воды в магнитном поле

Способ основан на том, что оболочка молекулы двухвалентного железа затрудняет доступ окислителю. Электромагнитное поле высвобождает молекулы из этой оболочки, они вступают в химическую реакцию с перекисью водорода, т.е. образуется химически нейтральное соединение – оксид трехвалентного железа.

Станция обезжелезивания при этом методе не использует химических реагентов, что снижает эксплуатационные расходы. Кроме того, оксид железа, даже оседая на стенках трубопровода, никак ему не вредит.

Но у метода есть недостаток – длительный период очистки.

Принцип действия флотационных установок ФУ

Оборудование ФУ функционирует на базе одного из наиболее эффективных методов флотации – адсорбционно-пузырьковое разделение различных фракций. Очистки сточных вод от загрязняющих примесей выполняется в такой последовательности:

  • сточные воды поступают в приемную камеру, где они нормализуются;
  • усредненная по химическому составу жидкость перекачивается в камеру флотации, где часть взвешенных выпадает осадком на дно;
  • осадок аккумулируется в конусной нижней части, откуда периодически выводится через сливной трубопровод;
  • одновременно с этим процессом насос набирает воду, прошедшую фильтрование, а через эжектор качает воздух из атмосферы, они перекачиваются в сатуратор;
  • в сатураторе формируется высокое давление, с тем, чтобы воздух растворился в воде, получается воздушно-водная смесь;
  • смесь воздуха и воды нагнетается через аэратор в камеру флотации под давлением;
  • в камере давление резко падает, что обеспечивает условия для формирования множества мельчайших пузырьков с диаметром не более 50 мкм;
  • на поверхности пузырьков закрепляются частицы примесей и поднимаются вместе с ними на поверхность жидкости;
  • на поверхности образуется агломерат воздушных пузырьков – флотошлам вместе с загрязнениями;
  • пенные массы постоянно удаляются с поверхности стоков скребковым механизмом и направляются к желобу;
  • флотошлам стекает по наклонному желобу в шламонакопитель;
  • очищенные стоки отправляются на доочистку, а затем – сбрасываются в грунт или используются повторно.

Флотаторы типа «ФУ» позволяют гарантированно избавлять стоки от загрязнителей до уровней.

Загрязнения Концентрации (допустимые) загрязнений стоков на входе (мг/л) Показатели эффективности очистки
(мг/л)
Локальная очистка* Глубокая очистка**
Нефтепродукты 10…100 1…5 0,14…0,4
БПКпол 50…200 15…20 6
Взвешенные вещества 50…200 15…40 3
ХПК 100…400 40…80 30

*без использования фильтра и реагентов;

 **показатели очистки указаны для работы установок с использованием реагентов, загрузка встроенного фильтра – активированный уголь.

Поделитесь в социальных сетях:vKontakteFacebookTwitter
Напишите комментарий