Флотаторы: виды, принцип работы и применение

Флотаторы – это эффективное оборудование, используемое для физико-химической очистки сточных вод. Они обеспечивают удаление взвешенных веществ, жиров, масел, нефтепродуктов и других примесей, трудно поддающихся осаждению. Технология базируется на флотации – процессе прикрепления пузырьков воздуха к частицам загрязнений, что позволяет им всплывать на поверхность, где образуется слой пены, снимаемый механическими или автоматизированными средствами. Флотаторы являются неотъемлемой частью многих промышленных и коммунальных очистных сооружений.

Принцип работы

Принцип действия флотатора заключается в насыщении воды воздухом или другим газом под давлением, а затем в резком сбросе давления. В результате образуются микропузыри (10–100 микрон), которые поднимаются вверх, захватывая гидрофобные частицы. Этот процесс позволяет эффективно отделить примеси от основного потока воды. Флотация может происходить как естественным образом (за счет газоразделения в системе), так и с использованием специальных флотогенераторов, импеллеров или электролиза.

Типы флотаторов

Существует несколько основных типов флотаторов:

1. Напорные флотаторы (DAF – Dissolved Air Flotation) – самые распространенные установки, где вода под давлением насыщается воздухом. После снижения давления во флотаторе образуются микропузыри, которые взаимодействуют с частицами загрязнений. Эти системы идеальны для пищевой, нефтехимической, молочной и текстильной индустрии.
2. Механические флотаторы – оборудованы роторными или импелерными мешалками, которые создают турбулентность и способствуют интенсивному смешиванию воздуха с водой. Такие флотаторы часто используются в горной промышленности.
3. Электрофлотаторы – у них микропузырьки образуются вследствие электролиза. Этот тип эффективен для эмульгированных жиров и труднодоступных органических примесей. Он часто применяется на нефтебазах и в очистных сооружениях.
4. Микрофлотаторы – компактные модули с ультрамелкими пузырями (10–30 микрон), позволяющие достигать высокой степени очистки даже при небольших нагрузках.
5. Колонные флотаторы имеют вертикальную конструкцию и работают по принципу медленного подъема пузырьков в высокой колонне жидкости.

Сферы применения: Флотаторы применяются во многих отраслях:

• В пищевой промышленности для очищения стоков от жиров, белков, органических остатков.
• В нефтехимии – для удаления нефтепродуктов, масел, смазочных масел.
• В целлюлозно – бумажной отрасли – для извлечения волокон и наполнителей.
• В металлургии – для осаждения тяжелых металлов, флокулянтов, технических смазок.
• В муниципальных очистных станциях – как один из этапов доочистки воды.
• В системах предварительной обработки перед мембранной фильтрацией (например, перед УФ, Озоном, МБР).

Преимущества использования

• Высокая эффективность очищения (до 95–98% взвешенных веществ).
• Низкие эксплуатационные расходы.
• Компактность и простота в обслуживании.
• Автоматизированное управление процессами.
• Гибкость в настройках в зависимости от типа загрязнений.
• Возможность модернизации и интеграции в существующие системы очищения.

Пример работы

В типовой установке типа DAF сточная вода подается во флотационную камеру. Предварительно насыщенная воздухом под давлением вода впрыскивается в эту же камеру, создавая условия для образования микропузырей. Они прикрепляются к имеющимся в стоках взвешенным частицам и поднимают их на поверхность. Там пену удаляет автоматический скребок. Очищенная вода отводится самотеком или насосами. Процесс управляется через шкафы управления с ПЛК и датчиками давления, уровня, pH, редокс-потенциала.

Вот дополнение о вертикальных и горизонтальных флотаторах, которое можно вставить в статью или использовать отдельно:

Вертикальные и горизонтальные флотаторы: особенности конструкции

Флотаторы бывают не только разных типов по принципу действия, но и по конструктивному выполнению вертикальные и горизонтальные. Выбор между ними зависит от специфики загрязнений, производительности, ограничений на площадь монтажа и технологического процесса.

Вертикальные флотаторы

Вертикальные флотаторы имеют цилиндрическую или колоннообразную форму, в которой жидкость двигается снизу вверх. В таких установках пузырьки воздуха поднимаются естественным образом, собирая загрязнение на поверхности.

Преимущества вертикальных флотаторов:

• занимают минимальную площадь на объекте;
• Лучше подходят для систем с ограниченным пространством;
• Обеспечивают длительный контакт между пузырьками и частицами загрязнений;
• Часто используются в фармацевтике, микроэлектронике и пищевой промышленности.

Горизонтальные флотаторы

Горизонтальные флотаторы имеют длинный прямоугольный резервуар, где вода течет горизонтально, пузыри поднимаются вертикально. В такой конфигурации флотационная зона растянута, что позволяет лучше распределить нагрузку и добиться стабильной работы даже при переменном потоке.

Преимущества горизонтальных флотаторов:

• Высшая производительность при большом объеме стоков;
• Удобный доступ к техническому обслуживанию;
• Простота интеграции в существующие линии очистки;
• Часто используются в пищевой, текстильной, химической промышленности и муниципальных объектах.

Во флотационных установках часто используются реагенты и их применение зависит от типа загрязнений и технологии флотации.

Основные типы реагентов, которые могут использоваться:

Коагулянты

Коагулянты – это химические реагенты, которые используются для нейтрализации электрических зарядов мелких коллоидных частиц в воде или сточных водах, чтобы они могли слипнуться и осесть или уплыть в процессе очистки.

Большинство мелких частиц в сточных водах имеют отрицательный заряд, из-за чего они отталкиваются друг от друга и остаются в зависшем состоянии.

Коагулянты содержат ионы с положительным зарядом, которые:

• нейтрализуют заряд частиц,
• разрушают стабильность коллоидной системы,
• способствуют слипанию частиц в микрофлокулах (далее объединяемых флокулянтами).

Факторы, влияющие на эффективность коагулянтов:

• pH среды (коагуляция лучше всего происходит в определенном диапазоне pH в зависимости от реагента),
• температура воды,
• дозировка (много коагулянта – не лучше, потому что снова образуется заряд),
• быстрота и интенсивность перемешивания.

Флокулянты

Флокулянты – это химические вещества, которые используются для слипания мелкодисперсных частиц в большие агрегаты (флокулы), которые легко удалить из воды или сточных вод с помощью флотации, отстаивания или фильтрации. Эти флокулы легче поднимаются под действием микропузырьков воздуха во флотационных установках.

Преимущества использования флокулянтов:

• Уменьшение времени флотации.
• Улучшение качества очистки.
• Снижение дозы коагулянта.
• Уменьшение образования осадка.

Корректирующие реагенты

Корректирующие реагенты – это химические вещества, которые применяются для регулирования физико-химических параметров сточной воды, в частности pH, жесткости, щелочности, окислительно-восстановительного потенциала, что критически важно для эффективного действия коагулянтов, флокулянтов и в целом процесса очистки (в частности во флотационных установках).

Основные функции корректирующих реагентов:

• Регулировка pH (кислотности или щелочности).
• Снижение или повышение окислительно-восстановительного потенциала (ОВП).
• Смягчение или коррекция жесткости воды.
• Устранение токсичных примесей или мешающих очистке веществ.

Основные типы корректирующих реагентов:

1. Для повышения pH используют щелочные реагенты, например соду каустическую (NaOH) – сильное луговое вещество, быстро поднимает pH, известь гидратная (Ca(OH)₂) – дешевый и доступный реагент для нейтрализации кислотности, соду кальцинированную (Na₂CO₃) – более мягкая вода.
2. Для снижения pH (кислотные реагенты) используют серную кислоту (H₂SO₄), соляную кислоту (HCl), уксусную кислоту или лимонную кислоту

Флотаторы – ключевой элемент современной системы очистки сточных вод. Они совмещают надежность, простоту, экономичность и эффективность. Благодаря разнообразию типов и возможностей флотаторы могут быть адаптированы к любым условиям, что делает их незаменимыми на предприятиях пищевой, химической, металлургической отраслей и в муниципальных системах водоотведения. Компания «ЗИКО» осуществляет поставку, монтаж и сервисное обслуживание флотаторов в соответствии с европейскими стандартами качества. Обращайтесь к нам для выбора оптимального решения.

Компания «ЗИКО» является лидером в сфере снабжения и внедрения флотаторов в Украине. В частности, ЗИКО осуществила поставку и монтаж флотатора объемом 100 м³, что стало важной вехой в развитии технологий очистки сточных вод.

Этот флотатор был установлен на одном из ведущих предприятий промышленности, где возникала необходимость эффективной очистки большого объема сточных вод с высоким содержанием жиров и органических веществ. Благодаря инновационным решениям и высокой производительности флотатор обеспечил стабильную работу очистных сооружений, уменьшив нагрузку на биологические системы и улучшив качество сбрасываемой воды.

«ЗИКО» не только поставила оборудование, но и обеспечила полный цикл услуг – от проектирования и изготовления до монтажа, пусконаладочных работ и последующего сервисного обслуживания. Этот проект подтверждает способность компании реализовывать масштабные и сложные задачи в области водоочистки, отвечая самым высоким стандартам качества и эффективности.