Flotační čistírny, flotátory

FLOTAČNÍ ČISTÍRNY 

A. ÚVOD

A.1. FLOTACE,  CO TO JE?

Flotace je fyzikální proces, při kterém  dochází k vynášení pevných, ve vodě suspendovaných částic jemnými bublinkami vzduchu na hladinu. Na hladině se tak postupně vytváří kompaktní vrstva zahuštěného kalu, která se vhodným způsobem stírá.

Flotátor je zařízení určené zejména k čištění koncentrovaných odpadních vod. S vynikajícími výsledky je provozován v masných závodech, jatkách, drůbežářských závodech, mlékárnách a jiných provozovnách potravinářského průmyslu.

Flotací je výrazně redukováno především extrahovatelné znečištění (tuky), významné jsou i redukce ukazatelů organického znečištění BSK5 a CHSK. Před flotátor je zpravidla předřazeno zařízení na zachycení a následně odstranění zachycených hrubých nečistot (česle, rotační síto a pod.) - např. části kostí, kůže, štětin, skla, papíru apod.

Voda zbavená uvedených hrubých nečistot je zpravidla shromážděna v zásobní nádrži, odkud je čerpadlem dodávána do procesu flotace.

Flotace rozpuštěným vzduchem (DAF - dissolved air flotation) je separační proces, který se zařazuje jako první separační stupeň při úpravě vody. Jedná se o nejnovější proces, který se jako první separační stupeň uplatňuje. Flotace je pro úpravu vody používána již zhruba 30 let.

Příprava suspenze pro flotaci se zajistí  dávkováním koagulantu, rychlé a pomalé míchání.

A.2. VÝHODY FLOTACE

Ze srovnání se sedimentací vyplyne základní charakteristický návrhový parametr - povrchové zatížení [m^3.m^−2.h⁻¹]. Zatímco sedimentace má charakteristické hodnoty povrchového zatížení v rozmezí 0,8 - 1,7 m/h, flotace má charakteristické hodnoty povrchového zatížení 5 - 15 m/h.

Flotace je navíc podstatně účinnější pro separaci malých částic velikosti desítek µm, které prakticky nesedimentují. Z kinetického hlediska tvorby agregátů při koagulaci plyne další výhoda DAF - velmi dobře se separují agregáty (vločky) i o velikosti 10 - 30 µm. Uvážíme-li, že částice velikosti 100 µm by vyžadovala pro separaci v sedimentací povrchové zatížení 0,125 m/h a tato částice je téměř tou nejvhodnější velikostí pro separaci flotací, vidíme, jaký obrovský přínos účinnosti separace proces flotace přináší. Výhody jsou také v tom, že flotací se velmi účinně separují i částice se specifickou hmotností blízkou specifické hmotnosti vody, které velmi neochotně sedimentují. Takovými částicemi je například většina organismů.

Dalšími přínosy flotace jsou pochopitelně výhody celkově podstatně menšího zařízení, dané právě poměrem charakteristických hodnot povrchového zatížení. Vyšší separační účinnost oproti sedimentaci se pak také pozitivně projevuje na provozu následného separačního stupně. V případě filtrace je dosahováno delších filtračních cyklů a nebo pří návrhu nových úpraven je možné snížit požadavky na filtrační plochu a pracovat při vyšších filtračních rychlostech.

Výhodou je také vysoká sušina kalu, kterou flotace produkuje, a která se podle konstrukce flotace, způsobu odtahu kalu a dalších provozních požadavků pohybuje od 0,2% do 6%.

A.3. 1. Použití v oblasti průmyslových odpadních vod

Metalurgie, petrochemie, celulóza, papír. V papírenských provozech jsou významným zdrojem ztrát podsítové vody z papírenských strojů. Stávající řešení ve většině případů odvádí tyto vody do sedimentační nádrže. Účinnost sedimentace je velmi nízká a množství buničiny odchází s odpadní vodou na čistírnu. Zkušenosti prokázaly vysokou účinnost flotace při zpracování těchto vod a ekonomicky zajímavé úspory.

Další oblastí použití flotace je čištění chladících vod z různých technologických procesů. Voda která cirkuluje v chladícím okruhu se postupně znečišťuje různými mastnotami (oleji, mazacími tuky, prachem apod.). Během času znečištění narůstá a po dosažení kritické hodnoty je nutné chladící okruh vypustit a znečištěnou vodu zlikvidovat, což je ekonomicky značně náročné. Zařazení flotátoru do chladícího okruhu řeší průběžné odstraňování mastnot a ostatních nečistot z chladící vody.

A.3.2. Použití v oblasti pitné vody

Flotace se na úpravnách pitných vod z výhodou používá před pískovou filtrací. Její využití v technologii úpravny pitné vody nahrazuje sedimentaci, zvyšuje účinnost filtrace a snižuje prostorové nároky úpravny.

A.3.3. Použití v oblasti komunálních odpadních vod

V oblasti komunálních ČOV lze s výhodou použít flotace náhradou za sedimentaci všude tam, kde vznikající kaly špatně sedimentují a mají přirozený sklon k flotaci. Flotace má oproti sedimentaci podstatně menší prostorové nároky.

A.3.4. Flotace použitá pro zahušťování kalů

Použití flotace při zahušťování kalu před odvodněním vykazuje velkou úsporu prostoru a zrychlení procesu oproti klasickým způsobům.

B. Popis flotační jednotky /příklad flotátoru pro malé výkony do cca 12 m³/hod./

Flotační jednotky malého výkonu (Např. Flotátor Krofta SPC 6) jsou doporučeny dodávat kompletní, smontované na rámu. Tím odpadá nutnost montáže u zákazníka a v případě potřeby lze tuto jednotku kdykoliv přemístit na jiné místo. Z výrobního závodu je dodávaná jednotka na rámu zhotoveného z nerezových kovových materiálů. To s ohledem na dlouhou životnost vlastního flotátoru a všech částí flotační technologie (potrubí, ADT reaktoru a jeho částí). Rámová koncepce flotačního celku umožňuje manipulovat s jednotkou pomocí vysokozdvižného vozíku - rám má pro vidle vozíku připraveny zesílené kanály, takže manipulace je bezpečná při nakládce i vykládce zařízení, při vodorovném usazování na betonovou podlahu u zákazníka a podobně.

2. Reaktor ADT

V tomto zařízení je připravena tlaková voda obohacená rozpuštěným vzduchem. Vzduch je rozpuštěn v mikrobublinkách, takže tato voda je na první pohled podobná mléku. V otevřené nádobě vzduch postupně vystoupí na povrch. Tohoto principu je využito ve flotátoru. Kde spolu s polymerem nabalené nečistoty pomocí vzduchových mikrobublin vystupují ve formě shluků na povrch hladiny. Reaktor ADT je vybaven soustavou kohoutů, pomocí kterých je nastaven reaktor na optimální chod. Vzduch pro ADT reaktor je připravován v kompresoru a potom odveden do panelu rozvodu vzduchu. Zde je vzduch očištěn od vlhkosti, seřízen tlak na požadovanou hodnotu (6 bar pro ADT reaktor, 2 bary pro pneumatický hadicový ventil). Množství vzduchu přicházejícího do ADT je regulované pomocí ventilu na průtokoměru.

3. Tlakové čerpadlo

Toto čerpadlo s minimálním tlakem na výstupu 60 m vodního sloupce (6 bar) dopravuje vodu recyklovanou do ADT. Její odběr je z výpustného prostoru čisté vody získané ve flotátoru. Její množství je přibližně 20 – 25% z průtočného množství vody flotátorem.

4. Kompresor

Kompresor je dodáván buď pístový, nebo šroubový. Typ je upřesněn požadavkem zákazníka.

Zařízení může být dodáno i bez kompresoru, pokud zákazník má k dispozici dostatek vzduchu o tlaku min. 9 bar .

5. Elektro rozvaděč

Tento rozvaděč je osazen programátorem Siemens se 6 moduly, umožňující ovládání min. 6 funkcí v automatickém režimu. Rozvaděč řídí chod celé flotační jednotky a je možnost volby automatického nebo ručního provozu.

6. Nádrž na koagulant s čerpadlem a míchadlem,

7. Nádrž na přípravu polymeru s míchadlem a čarpadlem,

8. Zásobní nádrž na polymer s míchadlem a čerpadlem,

9. Nádrž na louh sodný (NaOH ) s čerpadlem,

10.. Propojovací potrubí s armaturami

To je příklad malého flotátoru.

Flotátory jsme schopni zajistit pro výkony od 4 m³/hod do výkonu 2700 m³/hod .

Náhradní díly pro flotátory:

Mezi nejčastěji dodávané náhradní díly patří:

Pojezdová kola mostu s vulkolanovou obručí

Provzdušňovací elementy ADT reaktoru

Pneumatické prvky pro vzduchové rozvody a přípravu vzduchu firmy FESTO

Kroužkový sběrač německého výrobce Conductix,

Hadicový ventil pro automatické vypouštění kalu z flotátoru odrůzných výrobců / např. AKO, Milton Roy, a další/

Sady gumových manžet a stíracích elementů

Solenoidy pro vzduch a pro vodu firmy FESTO

Průtokoměry pro vodu a pro vzduch od firmy Hoensberg

a další, podle potřeby a požadavků zákazníků