Flotacja rozpuszczonego powietrza DAF: Projekt systemu oczyszczania ścieków

Co robi DAF Stanowisko w uzdatnianiu wody i jak to działa

Co oznacza DAF w uzdatnianiu wody? DAF to skrót od Dissolved Air Flotation, fizyczno-chemicznego procesu separacji mającego na celu usuwanie z wody zawieszonych ciał stałych, olejów, smarów i cząstek o małej gęstości. The Oczyszczanie ścieków metodą flotacji rozpuszczonym powietrzem proces rozpoczyna się, gdy dopływ wpływa do kolektora, który zmniejsza prędkość wody i równomiernie rozprowadza przepływ w naczyniu. Do napływającego strumienia ścieków wtryskiwany jest strumień wody pod ciśnieniem całkowicie nasycony rozpuszczonym powietrzem — powszechnie nazywany wodą podsitową — wraz z wymaganymi flokulantami.

Kiedy roztwór wody i powietrza pod ciśnieniem zostaje uwolniony pod ciśnieniem atmosferycznym wewnątrz zbiornika DAF, nagły spadek ciśnienia powoduje wytrącenie się rozpuszczonego powietrza z roztworu w postaci miliardów mikroskopijnych pęcherzyków. Te bąbelki, zazwyczaj pomiędzy 30 i 50 mikronów średnicy, przyłączają się do zanieczyszczeń hydrofobowych i tworzą agregaty kłaczków pęcherzykowych o całkowitym ciężarze właściwym poniżej 1,0, powodując ich szybkie unoszenie się na powierzchnię. Mechaniczne urządzenie odpieniające usuwa warstwę pływającego osadu, podczas gdy oczyszczona woda jest w sposób ciągły zbierana z wielu punktów wewnątrz DAF i odprowadzana przez jazy rurowe do komory ściekowej. To jest podstawa każdego Oczyszczalnia ścieków na instalacji DAF operacja.

Zasady fizyczne napędzające uzdatnianie wody poprzez flotację rozpuszczonego powietrza

The Uzdatnianie wody flotacyjnej w postaci rozpuszczonego powietrza Proces ten reguluje prawo Henry'ego, które stanowi, że ilość gazu rozpuszczonego w cieczy jest proporcjonalna do ciśnienia cząstkowego tego gazu nad cieczą. Poprzez zwiększenie ciśnienia zawracanego strumienia oczyszczonych ścieków w kontakcie z powietrzem, za pompa flotacyjna rozpuszczonego powietrza wtłacza do roztworu znacznie więcej powietrza niż jest to możliwe pod ciśnieniem atmosferycznym. Kiedy nasycona woda ponownie dostanie się do zbiornika DAF, spadek ciśnienia powoduje powstanie warunków przesycenia, a nadmiar rozpuszczonego powietrza ucieka w postaci mikropęcherzyków o różnej wielkości od 10 do 100 mikrometrów średnicy.

Przyłączanie pęcherzyków powietrza do cząstek zanieczyszczeń opiera się na oddziaływaniach hydrofobowych. Oleje, smary i chemicznie kondycjonowane ciała stałe mają powierzchnie hydrofobowe, do których łatwo przylegają pęcherzyki. Koagulacja chemiczna, po której następuje flokulacja, usprawnia ten proces poprzez tworzenie większych, bardziej hydrofobowych kłaczków, które skuteczniej wychwytują pęcherzyki i szybciej rosną. Reaktor DAF jest koncepcyjnie podzielony na strefę kontaktu, w której cząstki kłaczków zderzają się i przyłączają do wznoszących się pęcherzyków, oraz strefę separacji, w której agregaty kłaczków i pęcherzyków unoszą się niezakłócone, tworząc warstwę pływającą. To połączenie fizyki i chemii sprawia, że system unoszenia rozpuszczonego powietrza wyjątkowo skuteczny w usuwaniu lekkich cząstek, które nigdy nie osadziłyby się w konwencjonalnym odstojniku.

Kryteria projektowe systemu DAF określające wydajność

Właściwe Projekt systemu DAF wymaga dokładnej oceny kilku współzależnych parametrów. O wielkości basenu flotacyjnego decydują przede wszystkim: prędkość ładowania hydraulicznego . Konwencjonalne systemy DAF są przeznaczone do: 4 do 8 galonów na minutę na stopę kwadratową , natomiast nowoczesne systemy o dużej wydajności mogą efektywnie działać do 20 gpm na stopę kwadratową . Poniższa tabela podsumowuje krytyczne parametry projektowe dla prawidłowo zaprojektowanego system flotacji rozpuszczonego powietrza .

The Stosunek powietrza do ciał stałych (A/S). jest najbardziej podstawową zmienną projektową. Określa, ile powietrza potrzeba, aby unieść określoną ilość ciał stałych. O godz 75 psig i 70 stopni F , woda osiąga ok Nasycenie powietrzem 9%. . W przypadku strumienia odpadów zawierającego 1000 miligramów TSS na litr oznacza to w przybliżeniu: 50-procentowy wskaźnik recyklingu , podczas gdy strumienie zawierające 2000 miligramów na litr TSS wymagają: 100-procentowy współczynnik recyklingu . The szybkość ładowania ciał stałych ustala zależność pomiędzy efektywną powierzchnią ogniwa DAF a całkowitą masą TSS i FOG wchodzących do układu. Większość doświadczonych projektantów zaleca, aby nie przekraczać 2,0 funty na godzinę na stopę kwadratową aby zapobiec przedostawaniu się substancji stałych do oczyszczonych ścieków.

Istnieją dwie popularne konfiguracje zbiorników: okrągła i prostokątna. Do zagęszczania ścieków i osadów stosuje się głównie zbiorniki okrągłe, natomiast do uzdatniania wody pitnej częściej stosuje się zbiorniki prostokątne. Zbiorniki prostokątne oferują prostszą konstrukcję, łatwiejsze wprowadzanie flokulowanej wody i skuteczniejsze usuwanie pływaków. Konwencjonalne systemy DAF zazwyczaj ograniczają długość zbiornika do 40 stóp , przy głębokości wody ok 10 stóp .

Centralna rola pomp flotacyjnych z rozpuszczonym powietrzem

The pompa flotacyjna rozpuszczonego powietrza jest najważniejszym elementem osiągnięcia skutecznej separacji flotacji powietrza. Pompa ta wytwarza strumień pod ciśnieniem wody podsitowej, który generuje mikropęcherzyki odpowiedzialne za usuwanie zanieczyszczeń. W przeciwieństwie do standardowej pompy odśrodkowej, która osiąga jedynie Wydajność nasycenia od 20 do 50 procent , specjalistyczną turbiną regeneracyjną lub wielostopniową pompa flotacyjna rozpuszczonego powietrza osiąga skuteczność nasycenia powyżej 95%. dla bąbelków w Zakres od 5 do 15 mikronów . Taka pompa w jednym urządzeniu spełnia trzy funkcje: jednocześnie zasysa powietrze i wodę, miesza je, a następnie rozpuszcza powietrze za pomocą wirnika turbiny o wysokim ścinaniu.

Ta wysoka wydajność umożliwia recykling na tak niskim poziomie, jak 10 do 20 procent , w porównaniu do 30 do 50 procent typowe dla konwencjonalnych systemów, które opierają się na mniej wydajnych metodach nasycania. Niższe wskaźniki recyklingu oznaczają efektywniejszy czas zatrzymywania wody w zbiorniku DAF, lepszą separację i mniejsze zużycie energii. Najbardziej wytrzymały pompa flotacyjna rozpuszczonego powietrzas są zbudowane z Stal nierdzewna 316 konstrukcja, uszczelnienia mechaniczne przystosowane do ciągłej pracy pod wysokim ciśnieniem i silniki o najwyższej wydajności. Po zintegrowaniu z a system unoszenia rozpuszczonego powietrza , wysokowydajna pompa zapewnia stały stosunek powietrza do wody, a wielkość pęcherzyków wynosi 20 mikronów lub mniej , a Zmniejszenie zużycia środków chemicznych o 10 do 40 procent i kompaktową powierzchnię instalacyjną. Pompy te można instalować jako zamienne pompy recyrkulacyjne do istniejących systemów DAF lub pakować jako część kompletnego modułu wytwarzania wody podsitowej.

Podstawy kondycjonowania chemicznego i obróbki wstępnej

Chemiczna obróbka wstępna jest niezbędna do osiągnięcia wysokiej wydajności usuwania Oczyszczanie ścieków metodą flotacji rozpuszczonym powietrzem systemy są znane. Proces ten zazwyczaj składa się z dwóch etapów. Koagulant — zwykle siarczan glinu, chlorek żelaza lub chlorek poliglinu — jest najpierw mieszany ze ściekami, co powoduje tworzenie się mikrokłaczków z cząstek koloidalnych. Następnie dodaje się flokulant polimerowy, aby ułatwić rozwój większych, bardziej stabilnych kłaczków, które są odporne na rozpad i zapewniają doskonałą pływalność.

Testowanie słoików jest obowiązkowe w celu ustalenia prawidłowego rodzaju, dawki i kolejności dodawania środków chemicznych. Kluczowe parametry jakości wody, które wpływają na decyzje dotyczące dawkowania, obejmują stężenie TSS, rodzaj i stężenie FOG, poziomy BZT i ChZT, pH, zasadowość i rozkład wielkości cząstek. Dla dużych obciążeń TSS przekraczających 1000 miligramów na litr etap wstępnej obróbki, taki jak przesiewanie lub sedymentacja pierwotna, zapobiega przeciążeniu jednostki DAF i zapewnia stałą jakość ścieków.

Zmierzone usuwanie zanieczyszczeń według kluczowych parametrów

Odpowiednio zaprojektowany System DAF do uzdatniania wody konsekwentnie zapewnia wyjątkową skuteczność usuwania zanieczyszczeń. Poniższe liczby przedstawiają udokumentowaną wydajność w szerokiej gamie instalacji przemysłowych.

• Całkowita ilość zawieszonych substancji stałych (TSS) : Skuteczność usuwania waha się od 90 do 99 procent w połączeniu z właściwym dawkowaniem środków chemicznych. Nawet przy zmiennych warunkach obciążenia systemy DAF rutynowo utrzymują TSS na ściekach na poziomie poniżej 30 miligramów na litr.
• Tłuszcze, oleje i smary (FOG) : DAF jest wyjątkowo skuteczny w usuwaniu FOG, co sprawdza się w wielu systemach przemysłowych całkowita zawartość oleju i smaru poniżej 20 części na milion w oczyszczonych ściekach.
• Chemiczne zapotrzebowanie na tlen (COD) : Poprzez usuwanie ciał stałych i frakcji FOG, które znacząco przyczyniają się do ChZT, efektywność usuwania pomiędzy 86 i 91 proc są powszechnie obserwowane.
• Zmętnienie : Wskaźniki usuwania stale przekraczają 84 proc , przy zoptymalizowanych instalacjach Redukcja zmętnienia od 96 do 97 procent .
• Całkowity fosforan : Skuteczność usuwania pomiędzy 95 i 96 proc są osiągalne w dobrze zoptymalizowanych instalacjach DAF przy odpowiednim dozowaniu koagulanta w postaci soli metali.

Co sprawia flotacja rozpuszczonym powietrzem DAF szczególnie niezwykły jest jego kompaktowy rozmiar. Z czasem przechowywania wynoszącym zaledwie 3 do 5 minuts i głębokość zbiornika tak płytka jak 600 milimetrów jednostki DAF zapewniają skuteczność separacji, która wymagałaby zbiorników sedymentacyjnych z godzinnym czasem retencji. Szlam wytwarzany przez firmę DAF jest również znacznie gęstszy – zazwyczaj 2 do 4 procent substancji stałych w porównaniu z mniej niż 1 procentem sedymentacji, co zmniejsza koszty odwadniania w dalszej części rzeki i objętość przeładunku.

Zalety w porównaniu z konwencjonalnymi osadnikami

W większości zastosowań przemysłowych a system unoszenia rozpuszczonego powietrza jest preferowaną alternatywą dla sedymentacji grawitacyjnej. Podczas gdy konwencjonalny osadnik potrzebuje godzin, aby cząsteczki opadły, firma DAF aktywnie unosi zanieczyszczenia w górę w ciągu kilku minut, zapewniając znacznie szybsze przetwarzanie. Końcowa jakość wody jest niezmiennie lepsza, ponieważ flotacja usuwa mniejsze, lżejsze cząsteczki, które nigdy nie osadziłyby się w konwencjonalnym osadniku.

Systemy DAF wymagają również znacznie mniej miejsca niż porównywalne osadniki, a dzięki swojej modułowej budowie umożliwiają łatwą instalację i szybkie uruchomienie. Wykazują większą tolerancję na zmienne warunki obciążenia i wytwarzają grubszy osad, co zmniejsza koszty odwadniania. Nowoczesne, wysokiej klasy flotacja rozpuszczonym powietrzem DAF konstrukcje obejmują takie funkcje, jak progresywna ekstrakcja wody, konfiguracja przepływu krzyżowego dla niższej prędkości wewnętrznej, separatory płytowe i stożkowe zbieranie osadu dennego, co dodatkowo poprawia wydajność i niezawodność separacji.

Kluczowe sektory przemysłowe korzystające z instalacji oczyszczania ścieków firmy DAF

Oczyszczalnia ścieków na instalacji DAF okazał się niezastąpiony w szerokim spektrum branż, w których dominują zanieczyszczenia o małej gęstości, a przestrzeń jest na wagę złota. Główne sektory zastosowań obejmują:

• Przetwarzanie żywności i napojów : Zakłady mięsne i drobiarskie, zakłady mleczarskie oraz rafinerie olejów jadalnych wykorzystują technologię DAF do usuwania wysokich stężeń tłuszczów, olejów i substancji stałych organicznych ze strumieni ścieków.
• Ropa i Gaz : DAF jest szeroko stosowany w oczyszczaniu wyprodukowanej wody i ścieków rafineryjnych zawierających rozproszony lub zemulgowany olej, osiągając poziomy oleju i smaru w ściekach spełniające rygorystyczne pozwolenia na zrzut.
• Pulpa i Papier : Ścieki z papierni zawierające włókna, wypełniacze i materiały powłokowe dobrze reagują na separację flotacyjną, zarówno w celu klarowania wody technologicznej, jak i zagęszczania osadu.
• Chemiczny i Petrochemiczny : Zakłady te wykorzystują DAF do usuwania emulsji olejowo-wodnych, wytrąconych metali i zawiesin stałych związanych z procesem przed obróbką biologiczną lub zrzutem.
• Miejskie Oczyszczanie Ścieków : DAF służy zarówno do wstępnego klarowania, jak i do trzeciorzędnego polerowania w celu usunięcia pozostałości zawieszonych ciał stałych, fosforu i glonów przed końcowym rozładowaniem.
• Uzdatnianie wody pitnej : Od końca lat 60. XX w. do produkcji wody pitnej stosuje się technologię DAF, która okazała się szczególnie skuteczna w usuwaniu glonów, naturalnych barwników i cząstek o małej gęstości z wód powierzchniowych.

Praktyki operacyjne zapewniające trwałą wysoką wydajność

Utrzymanie najwyższej wydajności od A Oczyszczanie ścieków metodą flotacji rozpuszczonym powietrzem system wymaga zdyscyplinowanej kontroli operacyjnej kilku zmiennych. Ciśnienie nasycenia w układzie rozpuszczania powietrza musi mieścić się w granicach 80 do 100 psi zakres efektywnego tworzenia pęcherzyków; niewystarczające ciśnienie powoduje słabe uwalnianie powietrza, podczas gdy nadmierne ciśnienie powoduje marnowanie energii. Zwykle pH musi być utrzymywane w optymalnym zakresie dla wybranego koagulantu 6,0 do 7,5 , ponieważ działanie poza tym oknem zwiększa zużycie środków chemicznych, nie poprawiając usuwania. Całkowity przepływ hydrauliczny przez DAF — suma dopływu i recyklingu — musi mieścić się w granicach projektowej nośności, aby zapobiec zwarciom i przenoszeniu ciał stałych. Mechanizm szumowania powierzchniowego należy wyregulować w taki sposób, aby usuwał osad pływający z taką szybkością, która zapobiega nadmiernemu zgrubianiu i rozpadaniu się nagromadzonej warstwy, unikając jednocześnie nadmiernego usuwania wody. Regularna kontrola manometrów, wykrywanie wycieków i przestrzeganie kompleksowego harmonogramu konserwacji zapewniają, że System DAF do uzdatniania wody w dalszym ciągu zapewnia wydajność projektową przez lata eksploatacji.