Флотатор или отстойник: что выбрать для жиросодержащих стоков
Свободный жир всплывает сам, эмульсию приходится выносить пузырьками воздуха. Разбираем, где хватает отстойника и жироуловителя, а где без реагентной флотации норматив водоканала не выдержать.
Почему жир в стоке ведёт себя по-разному?
Жир в сточной воде бывает в трёх формах, и от формы зависит, какое сооружение его снимет.
Свободный жир — крупные капли и плёнка. Он легче воды и всплывает сам за минуты. Его ловят жироуловитель, нефтеловушка, отстойник с устройством для сбора всплывших веществ.
Эмульгированный жир — мелкие капли, которые держатся во взвешенном состоянии. Белок молока и мяса, моющие средства, горячая вода и насосы дробят жир и стабилизируют капли. Скорость всплытия капли по закону Стокса растёт с квадратом её диаметра: капля в десять раз мельче всплывает в сто раз медленнее. Для такого жира разумного времени отстаивания не существует.
Растворённые и связанные с органикой вещества — их не снимет ни отстойник, ни флотатор. Они остаются в ХПК и БПК и уходят на биологическую очистку.
Поэтому первый вопрос при выборе — не «флотатор или отстойник», а какая доля жира в вашем стоке свободная, а какая эмульгированная. Ответ дают анализы и пробная обработка.
Как работает отстойник и что он снимает?
Отстойник разделяет фазы силой тяжести: тяжёлая взвесь оседает, лёгкая всплывает. Для производственных стоков СП 32.13330.2018 разрешает механическую очистку при любой производительности и называет в её составе масло-, жиро-, нефтеловушки, гидроциклоны и флотаторы (п. 9.2.4.1). Первичные отстойники считают по кинетике осаждения конкретной взвеси с учётом нужного эффекта осветления (п. 9.2.4.4). Фиксированного времени отстаивания норма не даёт: его определяют опытом на вашем стоке.
ИТС 8-2022 «Очистка сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях» приводит для отстаивания эффект по взвешенным веществам 60–90 % и остаточное содержание 5–35 мг/л после окончательного осветления (п. 2.4.1, табл. 2.5). В тонкослойных отстойниках высота слоя отстаивания — 70–100 мм (п. 2.4.1): короткий путь частицы ускоряет разделение.
Сильные стороны отстойника: нет компрессора и сатуратора, мало движущихся частей, низкий расход энергии. Слабые: большой объём, загнивание осадка и жира в тёплом пищевом стоке, запах, плохая работа на эмульсиях.
Как работает флотатор и что он даёт?
Во флотаторе к частицам и каплям прилипают пузырьки воздуха и выносят их на поверхность, где пену снимает скребок. При напорной флотации часть очищенной воды насыщают воздухом под давлением в сатураторе, затем давление сбрасывают, и выделяются мелкие пузырьки. Перед флотатором в сток дозируют коагулянт и флокулянт: они разрушают эмульсию и собирают мелкие капли и взвесь в хлопья, которые пузырьки поднимают легко.
По ИТС 8-2022 реагентная напорная флотация снимает 85–96 % взвешенных веществ, остаток — 5–30 мг/л; камеру флотации совмещают с камерой хлопьеобразования (п. 2.4.1, табл. 2.6). Для нефтепродуктов справочник даёт пример нефтепереработки: после нефтеловушек остаётся 100–150 мг/дм³, после тонкослойных ловушек — 50–80, после реагентной флотации — 20–30 мг/дм³ (п. 2.4.2). Порядок цифр показывает, какую работу берёт на себя каждая ступень.
Параметры напорной флотации в действующем СП 32.13330.2018 есть только для поверхностного стока: флотацию применяют при нефтепродуктах или жирах выше 100 мг/дм³, в сатуратор подают 20–50 % расхода при давлении 0,4–0,5 МПа (пп. 7.7.5.6, 7.7.5.7). Для производственных стоков режим подбирают по пробной обработке.
Что выбрать для вашего стока?
| Критерий | Отстойник, жироуловитель | Реагентная напорная флотация |
|---|---|---|
| Свободный жир, крупная взвесь | снимает | снимает |
| Эмульгированный жир | почти не снимает | снимает после коагуляции и флокуляции |
| Взвешенные вещества, по ИТС 8-2022 | 60–90 % (табл. 2.5) | 85–96 % (табл. 2.6) |
| Реагенты | обычно не нужны | коагулянт и флокулянт постоянно |
| Энергия | минимальная | насос рецикла, компрессор, скребок |
| Площадь | большая | компактнее при той же нагрузке |
| Реакция на залпы и скачки pH | терпит, но жир проскакивает | нужен усреднитель и корректировка pH |
| Отход | осадок и жир, склонны к загниванию | флотошлам, его удобно обезвоживать |
Отстойник уместен, когда жир в основном свободный, а норма на выходе мягкая: например, сток идёт на собственные биологические очистные, которые справятся с остатком. Флотатор нужен, когда сток пищевой (молоко, мясо, масложировое производство), после мойки с моющими средствами, и на выходе стоит норматив водоканала. По приложению № 5 к Правилам холодного водоснабжения и водоотведения (ПП РФ от 29.07.2013 № 644) для сброса в канализацию допустимо 50 мг/дм³ жиров, 300 мг/дм³ взвешенных веществ и 500 мг/дм³ ХПК (раздел I). Эмульгированный жир одним отстаиванием до этих значений обычно не довести.
Почему чаще всего нужны обе ступени?
ИТС 8-2022 описывает очистку от нефтепродуктов, масел и жиров как последовательность: сначала задержание основной массы в нефтеловушках (жироловках), затем отделение эмульгированных нефтепродуктов и жиров флотацией и (или) аэробной биологической очисткой (раздел 5, НДТ В-3). Отделение основного количества взвеси допускается и отстаиванием, и флотацией (НДТ В-2).
На практике схема для жирного пищевого стока выглядит так:
- Решётка или сито — задерживает крупный мусор и обрезки.
- Жироуловитель — снимает свободный жир, пока он не застыл в трубах.
- Усреднитель — гасит залпы после мойки и выравнивает pH.
- Реагентная напорная флотация — снимает эмульсию, белок, взвесь.
- При необходимости — биологическая очистка растворённой органики.
Если поставить флотатор без жироуловителя, свободный жир перегружает его и увеличивает расход реагентов. Если поставить только жироуловитель, эмульсия проходит его насквозь. СП 32.13330.2018 для схем с флотацией и последующей биологией советует рассмотреть ещё и биокоагуляцию в усреднителе (п. 9.2.3.6).
Какие данные нужны, чтобы выбрать?
Решение принимают по анализам и пробе, а не по каталогу:
- жиры и нефтепродукты в общем стоке и по цехам, ХПК, БПК5, взвесь, pH, температура;
- расход по часам и сменам, время и объём моек;
- пробное отстаивание в цилиндре: сколько жира и взвеси уходит без реагентов за время, сопоставимое с пребыванием стока в сооружении;
- пробная коагуляция и флотация на стоке: какие реагенты и в каких дозах дают нужный остаток.
Если после пробного отстаивания жир и ХПК почти не снижаются, отстойник в этой схеме решает только задачу предварительной очистки.
Подробнее о технологии — на странице флотации, о сбросе в городскую сеть — в задаче очистки стоков перед сбросом в канализацию.
Что делать с жиром и флотошламом?
Отстойник и флотатор не уничтожают загрязнения, а переводят их из воды в отход. У отстойника это осадок на дне и жировая корка на поверхности. Их выгружают реже, они дольше лежат в тёплой воде и загнивают: отсюда сероводород, запах и закисание стока. У флотатора отход — флотошлам, пена с жиром, белком и хлопьями реагентов. Скребок снимает его непрерывно, шлам не успевает загнить, а влажность у него ниже, чем у осадка отстойника, поэтому его проще уплотнить и обезвоживать.
Объём отхода надо закладывать в проект сразу: ёмкость для шлама, насос, обезвоживание на шнековом дегидраторе, центрифуге или фильтр-прессе, площадку или контейнер для кека. Флотошлам пищевых производств часто можно передать на переработку, а не на полигон. Класс опасности и код отхода определяют по ФККО, подробнее — в статье об осадке после очистки.
Какие ошибки встречаются чаще всего?
- Флотатор подбирают по среднему расходу. После мойки расход и концентрации вырастают в разы, флотатор захлёбывается, жир проходит в канализацию. Без усреднителя флотация на пищевом стоке работает плохо.
- Не корректируют pH. Коагулянт работает в своём диапазоне pH. После кислой или щелочной мойки хлопья не образуются, и флотатор превращается в дорогой отстойник.
- Жироуловитель не чистят. Переполненный жироуловитель сбрасывает накопленный жир залпом, и флотатор получает нагрузку, на которую не рассчитан.
- Реагенты выбирают по каталогу. Дозы и марки коагулянта и флокулянта зависят от стока. Их подбирают на пробах и уточняют при пусконаладке.
- Забывают про температуру. Горячий сток после мойки держит жир в жидком виде, а в холодной трубе он застывает. Место жироуловителя и усреднителя выбирают с учётом того, где жир начнёт застывать.
Что прислать для подбора?
Пришлите протокол анализа стока (жиры, ХПК, взвесь, pH, температура), расход и режим моек, а также норматив водоканала по вашему выпуску. Инженер направления оценит, какая доля жира эмульгирована, предложит схему и, если данных мало, план отбора проб. ООО «ПЛАЗКАТ» работает с 2006 года и ведёт объект полным циклом: проектирование, изготовление, строительно-монтажные и пусконаладочные работы.