Flotacja - usuwanie ze ścieków drobno zdyspergowanych zanieczyszczeń nie dających się zwilżyć za pomocą specjalnie wytworzonych pęcherzyków gazu. Brudna piana, która tworzy się w tym przypadku, znajduje się na powierzchni i jest eliminowana. Do pracy wykorzystywane są różnego rodzaju urządzenia - urządzenia flotacyjne. Wydajność procesu w dużej mierze zależy od ich właściwości technicznych, wydajności i automatyzacji.
Budowa i przeznaczenie flotatorów
Oczyszczanie cieczy odbywa się za pomocą bloków flotacyjnych. Główne jednostki aparatu to:
- pojemnik z pompką, która miesza tlen z płynem i odczynnikami;
- zbiornik flotacyjny z zaworem eliminującym nadmiar powietrza;
- odgazowywacz do usuwania resztek tlenu.
Bloki flotacyjne nie są używane jako samodzielne narzędzia do czyszczenia. Stosowane są kompleksowo w oczyszczalniach zakładów przemysłowych i myjniach samochodowych, ponieważ wymagają przygotowania - mechanicznego oczyszczania ścieków.
Schemat działania
Zasada działania instalacji flotacyjnej jest dość prosta:
- Ścieki trafiają do zbiornika roboczego, gdzie są wzbogacane drobnym powietrzem.
- Mieszanina wchodzi do komory flotacyjnej, gdzie hydrofobowy odpad oddziałuje z pęcherzykami gazu.
- Warstwa oddzielająca cząsteczki hydrofobowe i pęcherzyki powietrza stopniowo zmniejsza się i pęka. Wynika to ze zmiany napięcia powierzchniowego wody.
W rezultacie na powierzchni cieczy pojawia się brudna piana. Jego usuwanie odbywa się za pomocą specjalnych urządzeń grabiących.
Flotacja w urządzeniach jest procesem wymuszonym, gdy gęstość gruzu jest sztucznie redukowana.
Techniki flotacji
- mechaniczny;
- głowica ciśnieniowa;
- odkurzać;
- biologiczny;
- elektrochemiczny.
Flotacja wymuszona to prosta metoda oczyszczania ścieków, w której do cieczy dodawane są odczynniki, a tlen dostarczany jest pod wysokim ciśnieniem za pomocą pompy. W całej objętości ścieków tworzą się bąbelki. Ta metoda jest często stosowana do usuwania osadu czynnego z cieczy. Technologia zakłada obecność komory saturacyjnej.
To urządzenie nie jest dostępne w elektroflotatorach. Technika nie wymaga elektroflotacji i odczynników. Polega na usuwaniu zawieszonych ciał stałych z cieczy za pomocą prądu elektrycznego. W elektroflotatorze odbywa się proces elektrolizy: na katodzie uwalniany jest wodór, na anodzie uwalniany jest tlen.
Zasada działania urządzenia próżniowego polega na obniżeniu ciśnienia poniżej atmosferycznego w zbiorniku flotacyjnym. Jednocześnie uwalniane jest powietrze rozpuszczone w wodzie.
Flotacja biologiczna polega na ogrzewaniu osadu po wstępnym oczyszczeniu parą i kilkudniowym sedymentacji. Tworzące się bakterie wydzielają pęcherzyki gazu. Dzięki nim odbywa się flotacja cząstek szlamu do warstwy pianki, gdzie są one zagęszczane i odwadniane. Wilgotność można zmniejszyć nawet o 80 procent w ciągu pięciu dni, co ułatwia przetwarzanie końcowe.
Cechy flotacji mechanicznej
Istnieje kilka metod flotacji mechanicznego oczyszczania ścieków:
- Ciecz miesza się za pomocą specjalnego wirnika z łopatkami.Ta technika oczyszczania jest wykonywana bez nacisku i doskonale nadaje się do usuwania z wody gruboziarnistych i włóknistych zanieczyszczeń - włosów, nici, wełny.
- Ścieki odprowadzane są do wirówki (wirnika). Tam mieszają się, uzyskując jednorodną strukturę. Podczas ruchu zanieczyszczona woda jest wzbogacana tlenem, tworzą się małe bąbelki. Są w stanie przyciągnąć nawet pozostałości produktów naftowych.
- Odciek jest wzbogacany powietrzem za pomocą specjalnych rurek umieszczonych na dnie komory odbiorczej. Metoda nazywana jest pneumatyczną. Znajduje zastosowanie w przypadku, gdy wymagane jest oczyszczanie ścieków, które są agresywne przy ich oczyszczaniu w instalacji wirnikowej lub grawitacyjnej.
W obróbce ciśnieniowej stopień oczyszczenia zależy od prędkości obrotowej wirników – im więcej, tym lepiej. Ale musisz obliczyć dokładne przyspieszenie. Na pewnym etapie narasta turbulencja przepływu, płatki gruzu mogą się rozpaść, co zmniejsza wydajność procesu.
Oczyszczanie płynów ściekowych w flotownikach mechanicznych stosuje się, gdy w płynie znajdują się lekkie zanieczyszczenia hydrofobowe – tłuszcze, pozostałości olejów, oleje.
Jeśli ścieki zawierają zanieczyszczenia wymagające agregacji, należy preferować inną metodę. Ze względu na znaczne turbulencje dochodzi do niszczenia cząsteczek zanieczyszczeń, a jakość czyszczenia jest znacznie obniżona.
Kompromisem pomiędzy metodą mechaniczną a ciśnieniową jest nasycanie wody tlenem za pomocą materiału porowatego. Kierunek przepływu powietrza odbywa się tutaj przez specjalne płyty ze szczelinami. Im cieńsze szczeliny w płycie, tym mniej pęcherzyków powietrza i lepsze czyszczenie.
Zalety i wady
Stosowanie urządzeń flotacyjnych ma zarówno zalety, jak i niedoskonałości. Do plusów należą:
- łatwość konserwacji maszyny;
- budżet na większość sposobów;
- wysoka jakość i szybkość oczyszczania ścieków.
Stosując tę technikę, możesz usunąć większość drobnych zanieczyszczeń, ale nie wszystkie. Wady obejmują również konieczność dodatkowego stosowania odczynników zwiększających stopień hydrofobowości cząstek szlamu. W przypadku korzystania z skimmera elektrycznego konieczne jest dostrojenie urządzenia tak, aby tworzyły bąbelki o wymaganej średnicy.
Użyte odczynniki
- koagulanty - odczynniki, które sprzyjają tworzeniu się płatków i są solami żelaza i glinu;
- flokulanty (związki poliakrylamidowe) - substancje tworzące większe i bardziej stabilne kłaczki (kłaczki);
- odczynniki kwasowe i zasadowe do dostosowania pH. Są one dodawane do wody, aby zapewnić normalne warunki pracy dla dwóch poprzednich rodzajów odczynników.
Do stabilizacji pienienia stosuje się również olejek sosnowy, fenole i krezol. Zapobiegają zapadaniu się pęcherzyków powietrza, czyniąc je elastycznymi. Pomaga to usunąć więcej zanieczyszczeń z kanalizacji.
Zastosowanie odczynników chemicznych do usprawnienia procesu wymaga precyzyjnego doboru dawki, co można osiągnąć jedynie empirycznie.
Co decyduje o jakości oczyszczania
Na skuteczność techniki wpływają następujące czynniki:
- odporność pęcherzyków powietrza na zniszczenie;
- jednolite tworzenie piany;
- stopień hydrofobowości cząstek - im większy ten wskaźnik, tym aktywniej oddziałują z pęcherzykami powietrza.
Ważna jest również wielkość bąbelków. Duże unoszą się szybko i nie mają czasu na wychwycenie molekuł zanieczyszczeń, podczas gdy małe są słabsze.
Zastosowanie techniki flotacji jest niezbędne do oczyszczania ścieków z tłuszczów, wtrąceń włóknistych, produktów naftowych i innych zanieczyszczeń, których nie można wytrącić. Metoda ta stosowana jest do czyszczenia kanałów ściekowych oraz do przeróbki minerałów.
