Флотационные методы очистки сточных вод.

Уважаемые коллеги и партнеры, хоть метод очистки сточных вод с использованием электрофлотационной установки был запатентован ещё в 1981 году, но до сих пор не на утихают споры о эффективности очистки с помощью электрофлотатора и в чем всё-таки заключается основное преимущество.
Не будем далеко углубляться в историю создания метода электрофлотации, напомним только что первый патент на электрофлотационную установку был получен нашим компаньоном ещё в далеком 1981 году. Что бы понять все преимущества электрофлотации нужно пояснить что такое флотация и какие виды флотации существуют.

Флотация — это метод очистки сточных вод, основанный на процессе всплытия загрязняющих веществ вместе с микропузырьками воздуха.

При очистке в воду вводится воздух, который образует микропузырьки. Они соединяются с загрязнениями и всплывают, образуя слой пены — флотошлама, который затем удаляется механическим способом.

Механические методы:

Импеллерная (механическая) флотация. Пузырьки образуются за счёт интенсивного перемешивания воды
Безнапорная флотация. Пузырьки формируются за счёт вихревых потоков, создаваемых центробежным насосом
Пневматическая флотация. Воздух подаётся в сточную жидкость через сопла на дне флотационной камеры

Методы с изменением давления:

Напорная флотация (DAF — Dissolved Air Flotation). Часть очищенной воды насыщается воздухом под высоким давлением (4–6 атм) в сатураторе.
Вакуумная флотация. После насыщения воды воздухом при нормальном давлении его выделение происходит за счёт создания разрежения в камере флотации
Эрлифтная флотация. Аэрация и перемешивание обеспечиваются за счёт перепада высот ёмкостей (эрлифта).

Электрохимические методы:

Электрофлотация. Пузырьки (водорода и кислорода) образуются при электролизе воды между электродами.

Химические методы:

Химическая флотация. В сточную воду добавляют реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями или компонентами воды с образованием газов (кислорода, углекислого газа, хлора).
Ионная флотация. Используются поверхностно-активные собиратели, которые электростатически притягивают ионы загрязнителя к поверхности пузырька или связывают их в поверхностно-активное соединение

Ка мы видим методов очень много и, о некоторых, потребители очистного оборудования вообще не слышали, но остановимся на самом массовом методе и на электрофлотации.

Безусловным лидером является метод напорной флотации, он занимает примерно 90 % всех флотационных очистных сооружений в стране. Это метод ещё называют физико–химическим методом очистки, так как в нем используется химическая реакция и физические процессы образования пузырьков газа, и всплытие их на поверхность с прикреплёнными частичками грязи к ним.

Метод электрофлотации это тоже физико-химический способ очистки сточных вод, но с элементами электрохимии, до недавнего времени был известна узкому кругу специалистов и не имела обширного применения. В этом методе очистки стоков тоже используется химические реагенты для реакции и отделения загрязнений из воды и физический процесс разделение частичек грязи и воды.

Напорная флотация

Напорная флотация представляет собой комплекс оборудования, включающий воздушный компрессор, мощный циркуляционный насос, сатуратор и ёмкость флотатора с цепным механизмом. Процесс газообразования в напорном флотаторе происходит следующим образом: атмосферный воздух смешивается с очищенной водой в сатураторе и под высоким давлением (4–6 атм) подаётся в ёмкость флотатора. При резком сбросе давления воздух выделяется в виде мелких пузырьков (50–100 микрон), которые всплывают на поверхность вместе с загрязнениями.

Так как часть сточной воды (от 30%), забирается из ванны флотатора то её размер большой. И чем больше производительность напорного флотатора, тем больше нужно перекачивать жидкости (более мощный насос и компрессор) и тем больше размер установки. Также одно из ограничений работы напорного флотатора которое влияет на газообразование это температура сточной воды, в напорном флотаторе температура сточной воды не должна превышать 50 градусов.

Однако напорная флотация имеет ряд недостатков. Во-первых, для её работы требуется значительное количество электроэнергии, потребляемой компрессором и насосом. Во-вторых, процесс газообразования чувствителен к температуре сточной воды, которая не должна превышать 50 °C. В-третьих, для создания газовой фазы необходимо забирать часть очищенной воды из ванны флотатора, что увеличивает габариты установки.

Кроме того, корпус напорного флотатора подвержен коррозии из-за агрессивной среды сточных вод. Производители часто используют легированную сталь с антикоррозийным покрытием, что снижает стоимость, но требует регулярного обновления покрытия. Более дорогостоящий вариант — корпус из нержавеющей стали, однако его применение ограничено из-за высокой стоимости материала и больших габаритов установки.

Электрофлотация

Электрофлотация представляет собой альтернативный метод очистки сточных вод, основанный на процессе электролиза воды. В блоке электродов, состоящем из анода и катода, под воздействием электрического тока происходит разложение воды на водород и кислород, которые выделяются в виде пузырьков. Эти пузырьки, поднимаясь на поверхность, адсорбируют загрязнения, обеспечивая их удаление из сточной воды.

Основные преимущества электрофлотации включают:

Стабильный размер пузырьков газа: Размер пузырьков в электрофлотаторе составляет около 10 микрон, что обеспечивает высокую эффективность флотации.
Меньшие габариты установки: Отсутствие необходимости забирать очищенную воду для создания газовой фазы позволяет значительно сократить размеры корпуса флотатора по сравнению с напорным флотатором.
Энергоэффективность: Электрофлотатор не требует мощных компрессоров и насосов, что снижает энергопотребление.
Простота обслуживания: Отсутствие сложного оборудования для настройки и поддержания параметров работы делает электрофлотатор более удобным в эксплуатации.
Атомарный кислород и водород: Электролиз воды приводит к образованию атомарного кислорода и водорода, которые вступают в реакции с загрязнителями и обеззараживают сточную воду, удаляя бактерии и вирусы.
Температурный диапазон: Корпус электрофлотатора может быть изготовлен из полипропилена (до 60 °C) или нержавеющей стали (до 100 °C), что расширяет возможности его применения.

Сравнение напорной флотации и электрофлотации

Несмотря на то что оба метода используют химические реагенты и коагулянты для удаления загрязнений, электрофлотация обладает рядом преимуществ, которые делают её более эффективной и перспективной для широкого применения. В частности, электрофлотатор имеет меньшие габариты, потребляет меньше электроэнергии, обеспечивает обеззараживание сточных вод и проще в обслуживании.

Из всего вышеописанного получается, что напорный флотатор и электрофлотатор используют один и тот же принцип работы. Два этих метода не будут работать без химических реагентов, и основным источником извлечения грязи из сточной воды является правильно подобраны коагулянт и флокулянт. Электрофлотатор и напорный флотатор лишь помогают разделить гряз от очищенной воды, при этом электрофлотатор обладает дополнительными преимуществами.

С учётом этих факторов, можно предположить, что в будущем доля электрофлотационных установок на рынке очистных сооружений будет расти. Уже сегодня всё больше компаний переходят на выпуск электрофлотаторов, что свидетельствует о признании их преимуществ и потенциала.