Технология электрофлотации и собственное производство электрофлотаторов

Промышленные предприятия с каждым годом потребляют всё больше воды для производства продукции. Для возврата воды в природные водоёмы или её повторного использования в оборотном водоснабжении применяют различные методы очистки. В каждом случае выбирают наиболее эффективный комплекс мероприятий. Электрофлотация основана на переносе примесей и загрязняющих веществ на поверхность жидкости пузырьками газа, образующимися при электролизе водного раствора. Надёжность метода, простота устройства электрофлотаторов и высокая степень удаления загрязнителей делают электрофлотацию одним из передовых способов очистки оборотной воды.

Сферы применения электрофлотации: очистка сточных и оборотных вод

Электрохимические методы, включая электрофлотацию, применяют, когда необходимо получить воду высокой степени чистоты, а простые реагентные методы не справляются с задачей. При электрофлотации мельчайшие пузырьки водорода и кислорода, образующиеся соответственно на катоде и аноде при электролизе, агрегируют примеси и увлекают их на поверхность воды. Метод применяют для удаления из сточных и оборотных вод:

• ионов металлов;
• мелкодисперсных осадков гидроксидов железа, никеля, хрома;
• нерастворимых фосфатов;
• эмульгированных жиров и маслопродуктов;
• ПАВ, продуктов нефтепереработки;
• смолистых веществ;
• суспензий.

Метод электрофлотации применяют на мясных и молочных производствах для очистки сточных вод от эмульгированных жиров. Его также используют на предприятиях нефтеперерабатывающей и машиностроительной отраслей промышленности.

Осветление технологической воды

Осветление — это процесс удаления из воды взвешенных частиц, коллоидных примесей и других дисперсных фаз, которые придают ей мутность или цвет. Электрофлотация и электрокоагуляция являются эффективными методами осветления.

Применение в промышленности

• Нефтеперерабатывающая и химическая промышленность: удаление нефтепродуктов, масел, жиров.
• Пищевая промышленность: осветление воды, удаление белков и жиров.
• Гальваническое производство: очистка от тяжёлых металлов (медь, цинк, никель, хром).
• Микробиологические производства: обработка отработанной культуральной жидкости.

Преимущества электрофлотации и осветления

• Высокая эффективность удаления тонкодисперсных и коллоидных загрязнений.
• Возможность глубокой очистки воды.
• Относительно низкое потребление химических реагентов.
• Температурный режим. Напорные флотаторы имеют ограничение по температуре (обычно до 50–60 °C), тогда как электрофлотация может работать с более горячими стоками (до 95 °C без охлаждения).

Процесс электрофлотационной очистки воды

При электрофлотации взвешенные примеси удаляются из промывных и сточных вод с помощью газовых пузырьков, образующихся при электролизе воды. На аноде выделяются мельчайшие пузырьки кислорода (O₂), а на катоде — водорода (H₂). Поднимаясь к поверхности, пузырьки увлекают взвешенные частицы. При использовании растворимых электродов электрофлотация сопровождается электрокоагуляцией, что повышает эффективность очистки.

Более высокая степень очистки по сравнению с обычной флотацией достигается за счёт небольшого размера пузырьков газа (менее 100 мкм). Размер пузырьков зависит от состава и формы электродов, плотности тока, температуры среды и других условий электролиза. Управляя процессом, можно задавать распределение пузырьков по размерам. Высокая степень диспергирования газа при электролизе позволяет использовать электрофлотаторы для очистки водных растворов от устойчивых коллоидных примесей.

Устройство электрофлотатора: применение для очистки сточных вод

Электрофлотатор — установка для электрофлотации с патрубками для подачи исходной воды, отвода очищенной воды и удаления флотационной пены. Вода поступает в приёмную камеру, отделённую перегородкой от основного резервуара. В нижней части полипропиленового корпуса расположены анод и катод — в горизонтальной или вертикальной плоскости. Электроды изготавливают в виде пластин или проволочной сетки из растворимых металлов (железа, меди, алюминия) либо нерастворимых материалов (например, титана). Модульные электрофлотаторы могут быть прямоточными или противоточными — в зависимости от направления движения воды и газовых пузырьков. Установки бывают одно- и многокамерными. В состав многокамерного электрофлотатора входят успокоитель, электродная камера и флотоотстойник.

Связь электрофлотации, электрокоагуляции и флотации

Основные особенности электрофлотации — возможность очищать воду без коагулирующих реагентов и высокая дисперсность газовых пузырьков (от 15 до 100 мкм). Для сравнения: при механической флотации средний диаметр пузырьков газа составляет 0,7–0,9 мм, в пневматических флотаторах — около 2 мм, а при вакуумной и напорной флотации — 0,15–0,45 мм. Мелкие пузырьки помогают удалять тонкодисперсные коллоидные загрязнения.

В электрофлотационных установках воду пропускают в поле между электродами, на поверхности которых образуются пузырьки кислорода и водорода. При использовании растворимого материала электродов электрофлотация сопровождается процессом электрокоагуляции, что повышает электрофлотационный эффект.

Выделение и удержание газовых пузырьков на поверхности частиц при электрофлотации происходят одновременно с коагуляцией под действием электрического поля, что отличает этот метод от электрокоагуляции. При электрохимической коагуляции растворяющийся металл электрода выделяет ионы, которые образуют нерастворимые гидроксиды — основные коагулянты. Пузырьки газа прилипают к сформировавшимся агломератам и ускоряют их всплытие на поверхность.

Электрофлотация — эффективный метод очистки воды

При очистке промывных и сточных вод электрофлотация позволяет снизить концентрацию взвешенных примесей с 1000 до 10 мг/л; при этом цветность воды может уменьшиться на 93–96%. К недостаткам метода относятся ограниченная производительность электрофлотаторов, выделение водорода, затраты на покупку и обслуживание электродов, а также образование значительного объёма флотационного шлама. Перспективность электрофлотации связана с возможностью существенно сократить время отстаивания и отделения осадка, которое в среднем составляет 3–6 часов.