Что такое флотация: преимущества и недостатки этого способа очистки

Флотация – метод очистки сточных вод | Что такое флотация

Флотация сточных вод

Общепринятая схема очистных сооружений как локального, так и централизованного общегородского типа в обязательном порядке включает в себя этап осаждения. Отстоянные стоки чаще всего поступают на ступень биологической очистки.

Однако отстойники справляются с удалением только крупных взвесей, которые тяжелее воды. Многие микрочастицы и вещества в коллоидной форме легче водной среды, поэтому не подвергаются осаждению. Эту проблему решают при помощи ступени флотационной очистки, основанной на сложном физико-химическом процессе. Именно о флотации пойдет речь в нашей статье.

Что такое флотация?

В переводе с английского языка флотацию дословно можно обозначить как плавание на поверхности воды.

В области очистки сточных вод флотация применяется в качестве метода выделения мелких твердых частиц, коллоидных взвесей, некоторых растворенных веществ.

В основе процесса лежит индивидуальная способность различных соединений к смачиванию и поведение на границе раздела фаз жидкость-газ. Несмачиваемыми водой являются гидрофобные вещества. Гидрофильные соединения обладают хорошей способностью к смачиванию.

Обобщенно и упрощенно флотацию можно описать следующим образом:

в очищаемую воду подают диспергированный воздух;
гидрофобные частицы приближаются к пузырьку воздуха;
водная прослойка между гидрофобной частицей и воздушным пузырем постепенно истончается и разрывает в связи с тем, что сила взаимодействия между молекулами воды больше чем сила адгезивного контакт вода-частица;
образуется комплекс гидрофобной частицы с пузырьком газа;
этот флотирующий комплекс всплывает на поверхность стоков, так как он менее плотный чем гетерогенная система, в которой он находится.

Так на поверхности стоков образуется пенный слой, который постепенно удаляется специальным механизмом.

Отчего зависит эффективность флотации для очистки воды

На процесс флотации может повлиять многое. Но наиболее сильное воздействие оказывают описанные ниже факторы.

Чем выше гидрофобность частиц, тем лучше происходит их взаимодействие с пузырьком воздуха и образование флотационного комплекса. Однако не все примеси являются строго гидрофобными часть из них гидрофильные, другие могут иметь как гидрофобные, так и гидрофильные группы. По этой причине зачастую необходимо добавлять в стоки специальные флотирующие реагенты, направленные на повышение гидрофобности загрязнителей.
Кроме того, пузырьки должны обладать устойчивостью к разрушению.
Пенный слой флотации
Эффективность удаления загрязнений методом флотации зависит от размера пузырьков воздуха. Они должны быть достаточно крупными, чтобы поднять к поверхности воды загрязнители. Но очень большие пузырьки воздуха будут всплывать, не успев проконтактировать с частичками загрязнителя.
Важную роль в процессе флотационной очистки воды оказывает общее число пузырьков воздуха и то, насколько равномерно они будут распределены в объеме стоков.

Область применения флотации

Флотация позволяет очистить воду от взвесей, не подвергающихся осаждению, в связи с тем, что они имеют близкую к воде плотность.

Флотационный процесс применяют для удаления из воды ПАВ, нефтепродуктов, волокнистых загрязнителей, жиров и т. п., а также некоторых растворенных веществ, в последнем случае очистка называется пенной сепарацией.

Кроме того, флотацию применяют для удаления из стоков взвесей активного ила.

Преимущества и недостатки очистки стоков флотацией

Флотация является одним из самых популярных способов очистки сточных вод. Без флотационного процесса редко обходятся очистные промышленные и ливневые сооружения. Все связано с рядом преимуществ флотационной очистки стоков.

Относительно небольшие затраты в процессе эксплуатации.
Простота оборудования.
Возможность выделения определенных загрязнителей.
Скорость процесса флотационной очистки от некоторых взвесей выше скорости оседания.
Возможность удаления таких загрязнителей как нефтепродукты.
Продуктом флотации является шлам с не очень высоким содержанием воды.

С особенностью самого флотационного процесса связаны и его минусы.

Так как флотация зависит от гидрофобности вещества, применять ее можно для удаления не всех загрязняющих компонентов.
Зачастую приходится использовать реагенты для повышения гидрофобности загрязнителей и устойчивости полученной пены.
Необходимо точно производить настройку оборудования, подающего воздух с целью получения пузырьков определенного диаметра.

Виды флотационной очистки сточных вод

В основе разделения на виды очистки сточных вод методом флотации лежит способ насыщения стоков воздухом и механизм его диспергирования.

Выделение воздушных пузырьков из раствора

Из раствора пузырьки воздуха определенного размера выделяют методом напорной и вакуумной флотации. В первом случае в воду под давлением нагнетают воздух, после этого резко понижают давление в системе, в результате чего в толще сточной воды выделяются воздушные пузырьки.

Схема напорного флотатора

Вакуумная флотация по принципу схожа с напорной, но исполнение отличается. Сначала вода поступает в аэрационную камеру (1), где контактирует с воздухом и насыщается им, после этого в дезаэраторе (2) удаляется нерастворившийся в воде воздух. Потом вода поступает в камеру флотации (3), где происходит понижение давления в сточной воде, в результате чего образуются воздушные пузырьки.

Вакуумная флотация

Оба способа прекрасно подходят для очистки сточных вод от мелкодисперсных загрязнителей.

Механическое насыщение воды диспергированным воздухом

Обогащение воды пузырьками воздуха можно произвести механическим путем.

Для этого могут применяться 3 метода: перемешивание воды при помощи небольшой турбины (импеллерные установки), колесом, соединенным с центробежным насосом (безнапорная флотация) или введением воздуха через форсунки труб, уложенных на дне флотационной камеры (пневматическая установка). Во время перемешивания образуются завихрения, благодаря которым стоки насыщаются пузырьками воздуха.

Импеллерная флотация

Импеллеры позволяют получить пузырьки небольшого диаметра и применяются для удаления нефтепродуктов и жиров. Этот метод дает возможность регулировать объем пузырьков: чем выше скорость вращения турбины, тем мельче пузырьки.

Безнапорные установки позволяют получать более крупные пузырьки, которые не эффективны для удаления мелких взвесей. Безнапорную флотацию применяют для удаления жировых загрязнений, а также частиц шерсти и волокон.

Пневматическая флотация используется в том случае, когда необходимо очистить воды, являющиеся агрессивными для таких механических конструкций как импеллер или колесо насоса.

Пропускание воздушных масс через материал с порами

Простым способом диспергирования воздушного потока является пропускание его перед подачей через пористые материалы (на рисунке обозначен цифрой 2), например, пластины с щелевидными прорезями. Чем меньше отверстие, тем меньше диаметр пузырьков.

Флотация с использованием пористых материалов

Получение пузырьков газа из раствора путем электролиза

При этом способе в сточные воды помещают 2 электрода, через которые пропускают ток. Это приводит к выделению возле электродов газовых пузырьков кислорода и водорода. Кроме того, часто используют электроды из алюминия или железа.

Соединения этих металлов выделяются в сточную воду и представляют собой коагулянты, приводящие к объединению взвешенных загрязнителей в хлопья. Хлопьевидные частицы контактируют с воздушными пузырьками и поднимаются на поверхность стоков.

Реагенты, применяемые во флотационной очистке

В процессе очистки методом флотации могут применяться реагенты, действие которых различается по двум основным направлениям: повышение гидрофобности и стабилизация пены.

Так как многие загрязнители могут содержать как гидрофобную, так и гидрофильную группу, то их способность к смачиванию снижена, поэтому флотация затруднена.

В этом случае прибегают к добавлению в сточные воды реагентов, которые называют собирателями. Они также содержат гидрофильную (полярную) и гидрофобную (неполярную) группы.

Взаимодействие между собирателем и загрязнителем происходит на уровне полярных концов. Гидрофобная группа реагента остается свободной.

В качестве собирателей в очистке сточных вод применяют поверхностно-активные вещества: нефтепродукты, масла, меркаптан, аммонийные соли и т.п.

Другой группой флотационных реагентов являются пенообразователи. Они защищают пузырек от разрушения, таким образом повышая эффективность удаления загрязняющей частицы. К стабилизаторам пены относятся масло сосны, крезол, фенолы и др.

Заключительное слово

Флотация при всех своих положительных характеристиках не является самостоятельной очисткой. Это одно из звеньев очистных сооружений, позволяющее удалить их воды те вещества, которые не удалось убрать отстаиванием. Именно поэтому флотаторы устанавливаются зачастую после отстойников.

Видео – Работа электрофлотатора

Флотация с использованием пористых материалов

Импеллерная флотация

Вакуумная флотация

Схема напорного флотатора

Пенный слой флотации

Флотация сточных вод

Источник: https://kanalizaciyaseptik.ru/principy-ochistki-stochnyx-vod/flotaciya-stochnyx-vod.html

Флотация – метод очистки сточных вод: что это такое

Забота об окружающей среде выходит сегодня на мировой уровень. Особенно это касается очистки сточных вод, которые впоследствии сбрасываются в пруды и грунт.

Чтобы обеспечить высокое качество очистки стоков и полностью нейтрализовать негативное воздействие патогенных микроорганизмов на окружающую среду, используют множество методов в зависимости от типа загрязнения вод.

К наиболее эффективному относится флотационный метод или просто флотация стоков в электрофлотаторе.

Этот метод является дополнительным после механической очистки сточных вод, поскольку не все примеси имеют достаточный вес, чтобы поддаваться силе гравитации.

В результате после механической обработки стоков и их отстаивания в серой воде остаются частички мусора, масса которых в разы легче молекул жидкости.

Именно с целью удаления таких примесей и используется флотация как метод доочистки стоков.

О том, что же такое флотация и каковы бывают её виды, разбираемся в нашем материале.

Флотация стоков: определение и принципы действия метода

Флотация — это своеобразный способ очистки загрязненной воды, переводимый с английского как «плавание»

Флотация — это своеобразный способ очистки загрязненной воды, переводимый с английского как «плавание».

То есть удаление примесей мусора из жидкой среды происходит за счет их всплытия на поверхность в результате добавления в стоки специального диспергированного воздуха.

Под его воздействием все молекулы и частички мусора либо смачиваются водой (что является гидрофилией), либо не подвержены смачиванию (гидрофорбия).

Принцип действия и схема метода флотации сточных вод выглядит таким образом:

В специальной машине (электрофлотаторе) сточные воды проходят через рабочую камеру;
В этот момент стоки в зависимости от типа загрязнения обогащаются диспергированным воздухом;
Происходит контакт загрязняющих частиц с пузырьками кислорода;
В результате контакта происходит реакция в виде образования пенного слоя на поверхности воды. Именно эти плавающие частицы примесей и называются флотом. То есть плавающим мусором.
Пенный слой по мере образования удаляется с поверхности очищаемой среды специальными грабельными установками.

Эффективность метода флотации: важные параметры

При проведении очистки серых вод с применением реагентов (флотация) может иметь различную эффективность

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.

Плюсы и минусы использования флотации

Максимально простая конструкция оборудования (электрофлотатора), что не требует повышенных трудозатрат на его обслуживание

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.

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

Воздух можно выделять как напорным методом, так и вакуумным

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 перемешивании сточных вод в специальной центрифуге при помощи турбины

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.

Реагенты во флотации

Для повышения качество очистки грязной жидкости методом флотации используют специальные реагенты

Для повышения качество очистки грязной жидкости методом флотации используют специальные реагенты. Они призваны увеличивать уровень гидрофорбности частиц примесей в воде. Различают два вида реагентов для проведения флотации:

Реагенты для усиления гидрофорбности примесей. Их еще называют собирателями. Таковыми являются различные нефтепродукты, соли аммония, масла или меркаптан.
Вещества для стабилизации пены на поверхности воды, то есть пенообразователи. Такие реагенты предупреждают преждевременное разрушение пузырьков воздуха. Чаще всего для пенообразования используют крезол, сосновое масло, фенолы и пр.

Источник: https://vodakanazer.ru/kanalizaciya/flotaciya-vody.html

Флотация – это что такое? Подробное описание процесса, преимуществ и недостатков :

Руды, из которых получают цветные металлы, в большинстве своем достаточно бедные, то есть больший процент вещества – это пустая порода.

Флотация – это метод обогащения, в основе которого лежит понятие «смачиваемость частиц». Впрочем, этот термин применяется не только тут.

Незаменимой технология стала и в области очистки сточных вод, и в медицине, где используется для анализа на наличие паразитов в органических выделениях.

О чем идет речь

Флотация руды представляет собой такую методику, которая позволяет сделать работу с полезными ископаемыми эффективнее и выгоднее. Разные элементы отличаются между собой способностью удерживаться на поверхности, где контактируют две фазы, то есть происходит раздел сред. Флотация – это процесс, который основан на удельной энергии поверхности.

Если говорить о частицах, то их можно разделить на следующие группы:

гидрофобные;
гидрофильные.

О гидрофобности…

Итак, метод флотации основан на том, что вода по-разному влияет на различные молекулы. О чем идет речь?

Под гидрофобными принято понимать такие молекулы, для которых вода относительно «безопасна», то есть смачиваются они из-за особенностей своей структуры очень плохо. Такие частицы сформированы таким образом, чтобы по возможности избегать контакта с водой.

В реальности подобное поведение можно наблюдать невооруженным глазом, если выйти утром из дома: роса или дождевые капли на листья деревьев и на траве формируют небольшие капли. При этом растения проявляют свою гидрофобность, не позволяя жидкости растекаться по поверхности.

Что касается полезных руд, то тут сходная логика, но сопряженная с измельчением породы. Молекулы полезных веществ гидрофобны, и в ситуации, когда они оказываются в жидкой среде, происходит взаимодействие с газовыми молекулами, помогающее полезным ископаемым всплывать.

Это сопряжено с природным стремлением к уменьшению энергии.

…и гидрофильности

Под гидрофильными принято понимать такие частицы, которые жидкостью могут быть смочены без особенного труда. Для этих веществ нет «дискомфорта» в ситуации, когда вещество оказалось в суспензии.

Если гидрофобные молекулы стремятся вступить в контакт с газами, у гидрофильных такой особенности не зафиксировано. Также гидрофильные соединения в своей основной массе не проявляют специфических свойств относительно масел, к которым так и «липнут» гидрофобные молекулы.

Метод флотации

Отличаются разные технологии границей раздела, создаваемой, чтобы компоненты отделялись друг от друга. Наиболее современные:

Масляная флотация – это такой вариант, когда смешивают предварительно измельченные руды с жидкостью, маслом. Это приводит к всплытию сульфидных соединений.
Пенная флотация – это технология, предполагающая измельчение руды, смешивание ее с водой, обработку полученного составом воздушными пузырьками. Этот процесс приводит к формированию пены на поверхности смеси. В ней будут находиться компоненты, которые нужно было выделить из породы. Специальной машиной пену отводят и высушивают.

Второй вариант требует измельчения исходной породы до частиц, диаметр которых не превышает 0,2 мм.

Это важно!

В современной промышленности высоко ценятся различные руды, далеко не все они отличаются гидрофобностью, а значит, описанная технология не будет работать для их извлечения. Тогда применяют химические составы – реагенты. Это такие компоненты, благодаря которым целевые частицы либо приобретают гидрофобные качества, либо теряют их.

Существуют следующие реагенты:

образователи пены;
регуляторы, повышающие гидрофильность;
собиратели;
активаторы, формирующие такие условия, в которых собиратели закрепляются на поверхности;
депрессоры, исключающие увеличение гидрофобности веществ (применяются для того, чтобы процесс стал более селективным).

Особенности работы

Флотация – это очень важный технологический процесс, который незаменим в промышленности, так как помогает обогащать руды с высокой результативностью. Эффективность показывает пенная технология, именно она и распространена в наши дни шире всего.

Чтобы начать флотацию, материалы сперва проходят через мельницу, что позволяет получить шихту, и уже после этого начинается процесс пенообразования. Чтобы флотация воды была результативной, выбирают такие размеры частиц, которые бы гарантировали разделение минералов. Оптимальный вариант – до 0,1 мм, но иногда измельчают и на компоненты размером всего 0,04 мм.

Если в процессе окажутся более крупные компоненты, они снизят эффективность всей технологии в целом, так как имеют отрицательное действие. Также понижают эффективность процесса слишком мелкие составляющие, из-за которых элементы нормального размера не могут нормально взаимодействовать с воздушными пузырьками. Для улучшения качества необходимо использовать реагенты.

А как еще используем?

Обогащение руд – это не единственная область применения описанной технологии. В частности, широко распространена флотация сточных вод. Эта методика показала свою эффективность в ситуации, когда необходимо удалить из жидкости диспергированные компоненты, так как таковые нельзя убрать в процессе отстаивания.

Метод «пузырек-частица» показал высокую эффективность при выделении из воды следующих примесей:

ПАВ;
продукты нефтяного производства;
нефть;
маслянистые вещества;
волокнистые компоненты.

Флотация – очистка сточных вод, в ходе которой все эти загрязняющие вещества просто всплывают на поверхность, что позволяет их быстро удалить вместе с образовавшейся пеной. Чтобы слой пены стал плотнее, а также для его разрушения допускается применять нагрев, а также использовать разработанные для этого приборы – «брызгалки».

Как это происходит

Очистка воды (флотации) происходят за счет способности частиц прилипать к пузырькам воздуха. Правда, это распространяется, как указано выше, только на гидрофобные компоненты.

Чтобы сформировалась пара из воздушного пузыря и загрязняющей жидкость частицы, необходимо обеспечить их интенсивное взаимодействие. Это может быть обусловлено наличием реагента, создающего химически оптимальную среду для реакции.

Также используется напорная флотация, когда создается избыточное давление в среде.

Флотация эффективна и в том случае, когда из жидкости следует удалить вещества, которые в ней уже растворились. Это касается в первую очередь поверхностно-активных веществ. Применяют в таком случае так называемую парную сепарацию. Здесь комплекс из веществ и газового пузыря образуется за счет реагента. Его надежность будет связана с природой загрязняющего компонента и его особенностями.

Ключевые преимущества

Флотация – очистка, имеющая ряд положительных параметров, что и стало причиной столь широкого распространения этой технологии в мире.

Основные аспекты:

обширность применимости;
непрерывность технологии;
невысокая стоимость;
простота эксплуатации;
применение в работе простых машин;
быстрота получения результата;
селективность;
не столь высокий уровень влажности шлама;
эффективность (до 98%);
выделяемые компоненты можно рекуперировать.

При флотации производится эффективная аэрация, понижается процентное соотношение жидкости и ПАВ, а также уменьшается количество микроскопических организмов, бактерий. Сточные воды, прошедшие флотацию, могут подаваться на очистительные установки более высокого уровня.

Разновидности технологии

Различные методики друг от друга отличаются в первую очередь по насыщаемости жидкости газами. Принято говорить о:

выделении из раствора воздуха;
диспергировании при применении механического воздействия;
применении пористых материалов для подачи воздушного потока;
химической технологии;
биологической флотации;
использовании электричества.

Установки, при помощи которых осуществляется флотация ПАВ и других примесей в жидкостях, бывают двухкамерные или однокамерные.

Если камера только одна, то в ней жидкость наполняется газами и здесь же из нее выделяют загрязняющие компоненты.

При наличии двух камер в одной происходит контакт с воздушным потоком, а в другом смесь может отстаиваться, во время чего шлам всплывает, а жидкость осветляется.

Флотация в медицине

Говоря об этой незаменимой методике выделения примесей из основного вещества, просто нельзя не упомянуть использование ее в медицине. Наиболее актуальна флотация кала для выявления наличия в органическом веществе гельминтов. Эта методика позволяет делать выводы о содержании:

Результаты оказываются достаточно точными только в том случае, когда ко врачам попадают свежие выделения. Чтобы удалось корректно и точно проанализировать вещество на наличие гельминтов, нужно хранить органическое вещество в холодильнике не более 72 часов.

В некоторых случаях получается так, что образцы уже получены, а взять новые возможности нет, но изучение следует отложить на период, превышающий 72 часа. Выход есть: применяют 10% формалин. Этот раствор будет играть роль буфера.

Если органические вещества были законсервированы таким образом, они могут далее использоваться в ходе исследований концентрации.

Технологии и точность

Флотация дает возможность выявить бактерии, стойкие к воздействию кислот, а также провести иммунологический анализ. Наиболее простой и легкий в реализации способ – это гравитационная флотация, также известная как стоячая. Он требует относительно мало времени на свою реализацию.

Альтернативный вариант – использование медицинских центрифуг. Этот метод более чувствителен, его результаты точнее ориентировочно в восемь раз. Если органические выделения пациента содержат небольшой процент гельминтов, гравитационный метод может показать их отсутствие, но этот результат окажется ложным. Чтобы быть уверенным в точности итогов, следует применять центрифуги.

Важные аспекты

Флотация – это такая методика выявления гельминтов, которой свойственны некоторые ограничения. О чем идет речь? К примеру, если предполагается, что в кале содержатся тяжелые яйца, их таким способом обнаружить вряд ли удастся. Это обусловлено тем, что они просто не могут всплыть из-за своего размера и массы. Кроме того, флотация не показывает достаточного эффекта на ларвальной стадии.

Планируя исследование, врачи должны помнить о том, что флотационная среда оказывает прямое влияние на точность результата. Наиболее значимые параметры:

удельный вес;
тип вещества.

Многие исследователи сходятся на том, что наилучшие результаты показывает сульфат цинка. Для этого соединения удельный вес варьируется в границах 1,18-1,2. Такой раствор даст возможность с высоким уровнем точности выявить цисты, яйца, а также поддержать структурные элементы цист.

Центрифуга: как это происходит

Рабочий процесс врача, изучающего кал на предмет наличия в нем гельминтов при помощи специальной установки, выглядит следующим образом:

готовится эмульсия, в которой на 30 мл раствора приходится 5 г испражнений;
эмульсия фильтруется через марлю в пробирку;
пробирка заполняется флотационной средой, пока мениска не станет положительной;
пробирка помещается на стекло, балансируется в установке;
центрифуга запускается на 10 минут на скорость до 15 тысяч оборотов в минуту.

По завершении этого процесса доктор получает покровное стекло (его необходимо доставать вертикально), которое можно изучить под микроскопом.

Исследование проводится около 10 минут – начинают с десятикратного увеличения, увеличивая его затем в четыре раза.

Это дает возможность с точностью говорить о наличии микроскопических организмов, а также делать выводы об их структурах и о том, какого размера есть вредные организмы и их частицы.

Нововведения

Методики не стоят на месте, и применяемая в медицине флотация в последнее время также была усовершенствована. В частности, удалось разработать такую центрифугу, которая оснащена угловым ротором. В этой установке контейнеры не колеблются свободно, последнее вращение не сопровождается наложением на покровное стекло.

При завершающем этапе обработки смеси в установке пробирку нужно поставить вертикально в специальный штатив, затем долить в нее раствор, сохраняя верхний слой в целости. Когда мениска становится положительной, устанавливают покровное стекло и оставляют стоять пробирку не более пяти минут. Далее стекло убирают и изучают его под микроскопом также под двумя мощностями увеличения.

Источник: https://www.syl.ru/article/312742/flotatsiya—eto-chto-takoe-podrobnoe-opisanie-protsessa-preimuschestv-i-nedostatkov

Принципы флотационной очистки

1 апреля 2012 г

Очистка практически любого вида сточных вод методом флотации довольно распространенный сегодня способ утилизации канализационных сбросов и применяется повсеместно в тех местах, где его применение является наиболее выгодным с технической точки зрения.

Флотация (в переводе с французского языка flotter- плавать) – это метод очистки воды с использованием микрочастиц разной смачиваемости. Частицы делятся на два вида:

Гидрофобные – это не смачиваемые водой частицы, а гидрофильные, наоборот, смачиваемые. Суть флотации состоит в том, что при использовании данного метода пузырьки воздуха и выделяемые масляные капли быстро поднимаются к границе раздела фаз и, тем самым уносят вместе с собой гидрофобные частицы.

Более того, именно этим методом и очищаются сточные воды многих современных предприятий и заводов от различных взвесей и органических веществ.

Существует ещё один метод очистки сточных вод – это метод пенной флотации.

Его отличие от первого метода в том, что вначале частицы проходят обработку реагентами. Затем воздушные пузырьки выталкивают данные реагенты на поверхность воды, в результате чего образуется слой пены, который и уносит различные органические соединения.

Более того, кроме реагентов производители добавляют туда ещё и пенообразователь, который повышает устойчивость пены.

Принцип явления флотации и его использование

Гидрофобные частицы сближаются с пузырьками воздуха в воде, в результате чего образуется небольшая прослойка. Эта прослойка становится всё меньше и меньше, и, в итоге, наступает критический момент, когда она неизбежно рвётся. После этого обычно происходит полное смачивание гидрофобной частицы.

Далее пузырёк воздуха прилипает к данной частице, и поднимаются к границе раздела фаз, это происходит за счёт того, что плотность пульпы (жидкой среды) гораздо выше плотности пузырька с частицей.

Иными словами, они флотируют, в результате чего образуется слой пены, который автоматическии удаляется из флотатора. Также существует небольшой нюанс в данном процессе.

На устойчивость связи пузырька с гидрофобной частицей влияют такие факторы как: размер пузырька и частицы, их физико-химические свойства, а также водной среды, в которой они находятся.

Теперь же мы можем рассмотреть конструкцию флотационной установки. Во-первых, струя воздуха и струя воды располагаются друг от друга на очень небольшом расстоянии.

Во-вторых, они направлены в одну сторону, что и позволяет частицам воздуха слипаться с частицами воды.

Более того, во флотационную камеру подаются частицы определённого размера, которые установлены неоднократными опытами, что позволяет сделать работу установки оптимальной.

Иначе, если пузырёк будет иметь слишком большой объём, то изменится скорость потока и, соответственно, частицы не будут успевать прилепляться друг к другу. Ещё одной причиной, по которой частицы должны иметь определённый размер это то, что при перемешивании воды происходит разрыв соединений между гидрофобными частицами и пузырьками воздуха.

В чём различие между импеллерной и напорной флотацией, которые используют пористые материалы для очистки постоянно поступающих в систему сточных вод?

При применении напорной флотации воды насыщается воздухом, который подаётся под большим давлением.

Если при применении данного метода в воду не добавляются реагенты, то этот метод очистки сточных вод называется физическим.

Большим плюсом напорной флотации является то, что при её использовании есть возможность регулировать размер и объём пузырьков, а также количество воздуха, которое растворяется в период работы.

Существует ещё один метод флотации – это метод импеллерной флотации, который широко используется в нефтеперерабатывающей промышленности.

Данный метод отличается от всех остальных тем, что обладает низкой эффективностью, так как при его использовании во флотаторе происходит большая турбулентность потоков, в результате которой разрушаются хлопьевидной формы.

Чтобы получить лучший результат при использовании импеллерной флотации, во флотатор добавляются поверхностно-активные вещества.

Для получения пузырьков небольшого размера производители используют пористые материалы, которые понижают скорость истечения воздушной струи, в результате чего и образуются небольшие пузырьки.

Также эффективность флотации повышается благодаря использованию коагулянтов, помогающие удалять те или иные загрязнения в виде весьма стойких эмульсионных соединений.

Обезвоживание в отстойниках-сгустителях, сушилка и гидроциклоны являются следующими этапами очищения сточных вод от различных взвесей и органических соединений. Но это уже совсем другой разговор и об этом в следующий раз.

В заключение хочется сказать, что благодаря методу флотации наши озёра и пруды сохраняют свою первозданную прозрачность и красоту, что, конечно же, очень приятно обычным людям. И не будь этого метода, возможно, многие прекрасные пруды и реки превратились бы в болота, заполненные отходами с различных предприятий.

Применяемое оборудование компании Argel:
– Flotomax S — напорный флотатор из стеклопластика;
– Флотатор ФДП — флотационная установка.

Источник: http://www.vo-da.ru/articles/flotatsionnaya-ochistka-stochnyih-vod

4.9.2. Флотация

Флотациюприменяют для удаления из сточных вод нерастворимых диспергированных примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются. В некоторых случаях флотацию используют и для удаления растворенных веществ, например ПАВ.

Такой процесс называют «пенной сепарацией» или «пенным концентрированием». Флотацию применяют для очистки сточных вод многих производств: нефтеперерабатывающих, искусственного волокна, целлюлозно-бумажных, кожевенных, машиностроительных, пищевых, химических.

Она используется также для выделения активного ила после биохимической очистки.

Достоинствами флотации являются: непрерывность процесса, широкий диапазон применения, небольшие капитальные и эксплуатационные затраты, простое аппаратурное оформление, селективность выделения примесей, большая скорость процесса разделения, а также возможность получения шлама более низкой влажности (90…95 %), высокая степень очистки (95…98 %), возможность рекуперации удаляемых веществ. Флотация сопровождается аэрацией сточных вод, снижением концентрации ПАВ и легкоокисляемых веществ, бактерий и микроорганизмов. Все это способствует успешному проведению последующих стадий очистки сточных вод.

Элементарный акт флотации заключается в следующем: при сближении поднимающегося в воде пузырька воздуха с твердой гидрофобной частицей разделяющая их прослойка воды при некоторой критической толщине прорывается и происходит слипание пузырька с частицей. Затем комплекс «пузырек – частица» поднимается на поверхность воды, где пузырьки собираются, и возникает пенный слой с более высокой концентрацией частиц, чем в исходной сточной воде.

Различают следующие способы флотационной обработки сточных вод:

· с выделением воздуха из растворов;

· с механическим диспергированием воздуха;

· с подачей воздуха через пористые материалы;

· электрофлотацию;

· химическую флотацию.

Флотация с выделением воздуха из раствора

Этот способ применяется для очистки сточных вод, которые содержат очень мелкие частицы загрязнений. Сущность способа заключается в создании пересыщенного раствора воздуха в сточной жидкости.

При уменьшении давления из раствора выделяются пузырьки воздуха, которые флотируют загрязнения.

В зависимости от способа создания пересыщенного раствора воздуха в воде различают вакуумную, напорную и эрлифтную флотацию.

При вакуумнойфлотации сточную воду предварительно насыщают воздухом при атмосферном давлении в аэрационной камере, а затем направляют во флотационную камеру, где вакуум-насосом поддерживается разрежение 29,9…39,9 кПа. Выделяющиеся в камере мельчайшие пузырьки выносят часть загрязнений. Процесс флотации длится около 20 мин.

Напорная флотация позволяет очищать сточные воды с концентрацией взвесей до 4…5 г/л. Для увеличения степени очистки в воду добавляют коагулянты. Процесс осуществляется в две стадии:

1) насыщение воды воздухом под давлением;

2) выделение растворенного газа под атмосферным давлением.

Напорные установки имеют большее распространение, чем вакуумные. Они просты и надежны в эксплуатации. Сточная вода в напорной установке поступает в приемный резервуар (рис. 4.

13), откуда перекачивается насосом, во всасывающий трубопровод которого засасывается воздух.

Образующаяся водно-воздушная смесь направляется в напорную емкость 3, где при повышенном давлении (0,15…0,4 МПа) воздух растворяется в воде.

При поступлении водно-воздушного раствора во флотатор 5, который работает при атмосферном давлении, воздух выделяется в виде пузырьков и флотирует взвешенные частицы.

Из-за равновеликих пузырьков всплывание пузырьков происходит равномерно, и обеспечивается высокая эффективность разделения примесей. Пена с твердыми или эмульгированными частицами удаляется с поверхности воды скребковым механизмом.

Осветленная вода удаляется из нижней части флотатора. При использовании коагулянтов хлопьеобразование происходит в напорной емкости 3.

Эрлифтные установки (рис. 4.14) применяют для очистки сточных вод в химической промышленности. Они просты по устройству, и затраты энергии на проведение процесса в них в 2…4 раза меньше, чем в напорных установках.

Недостаток этих установок – необходимость размещения флотационных камер на большой высоте.

Сточная вода из емкости 1 (рис. 4.14), находящейся на высоте 20…30 м, поступает в аэратор 3. Туда же подается сжатый воздух, который растворяется под повышенным давлением.

Поднимаясь по эрлифтному трубопроводу 4, жидкость обогащается пузырьками воздуха, который выделяется во флотаторе 5. Образующаяся пена с частицами удаляются самотеком или скребком.

Осветленная вода направляется на дальнейшую очистку.

Флотация с механическим диспергированием воздуха

Механическое диспергирование воздуха во флотационных машинах осуществляется турбинками насосного типа – импеллерами. Импеллер представляет собой диск с радиальными обращенными вверх лопатками. Такие установки широко используют при обогащении полезных ископаемых.

В последнее время их стали применять и для очистки сточных вод с высоким содержанием взвешенных частиц (более 2 г/л). При вращении импеллера в жидкости возникает большое число мелких вихревых потоков, которые разбиваются на пузырьки определенных размеров.

Степень измельчения и эффективность очистки зависят от скорости вращения импеллера. Чем больше скорость, тем меньше пузырек и тем больше эффективность процесса.

Однако при высоких окружных скоростях резко возрастает турбулентность потока, и может произойти разрушение хлопьевидных частиц, что приведет к снижению эффективности процесса очистки.

Пневматические флотационные установкиприменяются для очистки сточных вод, содержащих растворенные примеси, агрессивные по отношению к механизмам (насосам, импеллерам),имеющим движущиеся части.

Измельчение пузырьков воздуха достигается при пропускании его через специальные сопла на воздухораспределительных трубках. Обычно диаметр отверстий сопел равен 1,0…1,2 мм, рабочее давление перед ними 0,3…0,6 МПа. Скорость выхода струи воздуха из сопел 100…200 м/с. Продолжительность флотации в каждом случае устанавливается экспериментально. Обычно она равна 15…20 мин.

Флотация при помощи пористых пластин

При пропускании воздуха через пористые керамические трубы, пластины или колпачки получаются мелкие пузырьки (рис. 4.15).

Химическая флотация

При введении в сточную воду некоторых веществ для ее обработки могут протекать химические процессы с выделением газов: О2, СО2, Сl2 и др. Пузырьки этих газов при определенных условиях могут прилипать к нерастворимым взвешенным частицам и выносить их в пенный слой.

Такое явление, например, наблюдается при обработке сточных вод хлорной известью с введением коагулянтов. Сточные воды поступают в камеру реакции. Туда же подаются реагенты. Во избежание дегазации время пребывания сточной воды в камере должно быть минимальным.

После насыщения газом вода поступает во флотационную камеру. Недостаток метода – большой расход реагентов.

Этот способ флотации по сравнению с другими имеет следующие преимущества: простую конструкцию флотационной камеры; меньшие затраты энергии (отсутствуют насосы, импеллеры).

Биологическая флотация

Этот метод применяется для уплотнения осадка из первичных отстойников при очистке бытовых сточных вод. Для этой цели осадок подогревается паром в специальной емкости до 35…56 °С и при этих условиях выдерживается несколько суток.

В результате деятельности микроорганизмов выделяются пузырьки газов, которые уносят частицы осадка в пенный слой, где они уплотняются и обезвоживаются. Таким путем за 5…6 суток влажность осадка можно понизить до 80 % и тем самым упростить дальнейшую обработку осадков.

Разрабатываются методы флотационного уплотнения активного ила.

Ионная флотация

Это процесс извлечения ионов из растворов методом флотации. Процесс ведут следующим образом: в сточную воду вводят воздух, разбивая его на пузырьки каким-либо способом, и собиратель (поверхностно-активные вещества).

Собиратель образует в воде ионы, которые имеют заряд, противоположный заряду извлекаемого иона. Ионы собирателя и загрязнений концентрируются на поверхности газовых пузырьков и выносятся ими в пену.

Пена удаляется из флотационной камеры и разрушается; из нее извлекаются сконцентрированные ионы удаляемого вещества.

Этот процесс можно использовать для извлечения из сточных вод металлов (Mo, W, V, Pt, Ce, Re и др.). Процесс эффективен при низких концентрациях извлекаемых ионов – 1∙(10-3…10-2) г-ион/л.

Источник: http://libraryno.ru/4-9-2-flotaciya-sist_zash_sr_ob/

Флотатор для очистки сточных вод: расчет, принцип действия, разновидности

Во многих системах очистки сточных вод для удаления органики после отстаивания и фильтрации используется метод флотации. Средством осуществления этого процесса удаления загрязнений является специальное устройство – флотатор.

Флотатор — устройство, с помощью которого очищаются сточные воды

Этот очистной комплекс на основе физико-химических принципов производит быстрое и эффективное удаление из сточных вод продуктов нефтепереработки, масел, жиров и других нерастворимых частиц.

Очистка методом флотации

В переводе с французского языка слово «флотация» переводится как «плавать». Название характеризует принцип процедуры. Флотация – это метод удаления твёрдых взвесей и органики из сточных вод путём группировки частиц на границе фаз газа и жидкости (на поверхности).

На очистных станциях флотация применяется для разделения жидкостей, ускорения процессов удаления продуктов, производных от нефти. Флотация, помимо очистки, применяется в горнодобывающей и перерабатывающей промышленности, где за счёт процедуры происходит обогащение полезных ископаемых.

В зависимости от создаваемой среды фазы выведения загрязнений (газ-вода-масло), выделяется три вида флотационной очистки:

Плёночная. Создание плёнки из частиц, которые плохо смачиваются водой. К ней прилипают загрязнения.
Пенная. В стоки подаются пузырьки воздуха, которые, поднимаясь, забирают частицы загрязнений, формируют пену на поверхности. Применяется с добавлением специальных пенообразователей, для придания устойчивости поднимаемой пене с загрязнениями. После механического удаления, пена сгущается и фильтруется.
Масляная. С маслом на поверхность жидкости поднимаются загрязнения, которые удаляются и перерабатываются.

Наибольшую эффективность для очистки стоков имеет пенная разновидность, по этой причине она применяется наиболее часто.

Флотация относится к группе физико-химических методов очистки, что подразумевает применение принципов и технологий, основанных одновременно на физических и химических принципах.

Флотационная технология максимально эффективна при системной очистке, в качестве этапа, идущего после механического удаления загрязнений. После отстаивания и фильтрации в стоках остаётся большое количество мельчайших взвешенных частиц, которые и призвана удалить рассматриваемая технология.

Метод флотации лучше всего подходит для удаления из жидких стоков жиров, производных из нефти, поверхностно-активных веществ и пр.

Эффективность очищения сточных вод методом флотации зависит от многих факторов

Эффективность флотации зависит от ряда факторов, которые нужно учитывать при проведении мероприятий по удалению загрязнений:

Концентрация в стоках плохо смачиваемых элементов. Чем больше таких примесей, тем выше эффективность процесса. Для повышения гидрофобности (смачиваемости) дополнительно применяются специальные реагенты.
Пузырьки кислорода должны иметь оптимальные объёмные и размерные параметры. Слишком маленькие пузырьки будет забирать мало частиц и не доходить до поверхности (растворяться). Слишком большие будут подниматься на поверхность слишком быстро, забирая с собой небольшое количество загрязнений.
Количество кислорода и его распределение по поверхности жидкости должно быть достаточным и равномерным.

Преимущества:

Низкая стоимость.
Простое устройство оборудования.
Нет необходимости использовать большие пространства и площади.
Низкий уровень трудозатрат при обслуживании, возможность полной автоматизации.
Высокая эффективность.
Высокая скорость очистки.
Эффективность борьбы с нефтепродуктами, жирами и маслами.

Недостатки:

Избирательное действие, забираются не все загрязнения.
Необходимость, при определённых обстоятельствах, применять дополнительные реагенты.
Тонкость настроек и постоянный контроль параметров подаваемых пузырьков воздуха. Нарушение настроек делает процесс неэффективным.

Флотаторы

Для проведения процедуры очистки с помощью флотации применяются различные системы (флотаторы). Эффективность процедуры во многом зависит от конфигурации устройств, их производительности и автоматизации.

Флотационные блоки, как элементы физико-химической очистки не применяются в качестве самостоятельных инструментов очистки стоков. Их используют в комплексе на очистных сооружениях. В цикле очистки они функционируют после блоков механической обработки.

Cхема флотатора

Примерное строение флотатора:

Ёмкость с насосом смешивания свежего и «возвратного» кислорода с водой и реагентами. В неё через трубы загоняется воздух, он насыщает воду с образованием пузырьков необходимого размера.
Из ёмкости смешения водовоздушная смесь перегоняется по трубам в основной резервуар (танк флотации или флотокамера). Здесь же расположен клапан для выпуска избыточного воздуха.
В основной резервуар подаются стоки, прошедшие механическую очистку.
В танке начинается процесс флотации за счёт нагнетания водовоздушной смеси, которая пузырьками распространяется по всему объёму жидкости и собирает загрязнения. Пузырьки поднимаются на поверхность и образуют пену.
Через выводные трубы спускается очищенная сточная вода.
Пена по мере накопления удаляется с помощью механических приспособлений.
После вывода очищенная жидкость попадает в резервуар (дегазатор с барботажным слоем жидкости), где производится устранение избыточного кислорода, который по «возвратной» трубе отводится в ёмкость смешения.

Расчёт параметров флотации

Эффективность работы флотатора зависит от соответствия конфигурации и устройства выполняемым задачам. Расчёт флотатора производится с учётом следующих показателей:

Объёмы поступающих стоков.
Концентрация взвешенных элементов и состав жидкости.
Содержание маслообразных продуктов.

Исходя из этих параметров, рассчитывается схема флотации, размерные параметры резервуаров, труб и других конструкций.

Принципы очистки

Флотационная очистка сточных вод подразумевает реализацию следующей последовательности процессов:

Сточные воды закачиваются в специальную рабочую ёмкость (электрофлотатор).
Жидкость обогащается кислородом.
Пузырьки воздуха контактируют с частицами загрязнений и собирают их на границе газ-жидкость.
Пузырьки с загрязнениями поднимаются на поверхность с образованием пены или плёнки.
Пена или плёнка удаляется специальными механическими приспособлениями.

Пузырьки воздуха с требуемыми размерными параметрами формируются с помощью механического дробления в турбинах, форсунках, пористых пластинах, решётках. Флотация с помощью пузырьков может быть спровоцирована перенасыщением H2O, кислородом или электролизом (электрофлотация).

Пузырьки образуются тремя основными способами: механическим, напорным и вакуумным. При напорном способе в жидкость под высоким давлением подаётся кислород.

Пузырьки формируются нужного размера по всему объёму стоков. При вакуумном способе сточные воды проходят через камеры, в которых производится их насыщение кислородом.

После очистки жидкость подаётся в специальную камеру, где остатки нерастворённого воздуха удаляются.

Механический метод может быть выполнен следующими способами:

Выведение стоков в центрифугу. В этой специальной ёмкости происходит перемешивание жидкости, придание ей однородной структуры. При движении загрязнённая вода насыщается кислородом, в результате чего образуются небольшие пузырьки.
Перемешивание производится в резервуаре, который оснащён специальными колёсами с лопастями.
С помощью нагнетания кислорода в аэраторах (резервуарах, на дне которых установлены вводные трубы для подачи кислорода).

Электрофлотация и ионная флотация

Поднимаясь в виде пузырьков к поверхности жидкости, они собирают нерастворимые загрязнения. Этот физико-химический метод применяется для очистки нерастворимых элементов и частиц, содержащихся в стоках.

При проведении процедуры загрязнённая вода разлагается с образованием газообразных соединений кислорода и водорода. Главное преимущество электрофлокации – низкое потребление реагентов. В ряде технологических решений реакции очистки проходят без добавления реагентов.

Метод, специально разработанный для качественной очистки промышленных стоков, подземных и шахтных загрязнённых вод, морской воды с повышенным содержанием опасных элементов.