Dissolved Air Flotation DAF: Jätevedenkäsittelyjärjestelmän suunnittelu

Mitä tekee DAF Vedenkäsittely ja miten se toimii

Mitä DAF tarkoittaa vedenkäsittelyssä? DAF on lyhenne sanoista Dissolved Air Flotation, fysikaalis-kemiallinen erotusprosessi, joka on suunniteltu poistamaan kiintoaineet, öljyt, rasvat ja pienitiheyksiset hiukkaset vedestä. The liuenneen ilman vaahdotusjäteveden käsittely prosessi alkaa, kun sisäänvirtaus tulee kokoojalaatikkoon, mikä vähentää veden nopeutta ja jakaa virtauksen tasaisesti aluksen poikki. Saapuvaan jätevirtaan ruiskutetaan paineistettu vesivirta, joka on täysin kyllästetty liuenneella ilmalla (jota kutsutaan yleisesti whitewateriksi) yhdessä tarvittavien flokkulointikemikaalien kanssa.

Kun paineistettu ilma-vesiliuos vapautuu ilmakehän paineessa DAF-säiliön sisällä, äkillinen paineen lasku pakottaa liuenneen ilman saostumaan liuoksesta miljardeina mikroskooppisina kuplina. Nämä kuplat, tyypillisesti välillä 30 ja 50 mikronia halkaisijaltaan, kiinnittyvät hydrofobisiin epäpuhtauksiin ja muodostavat kupla-floc-aggregaatteja, joiden kokonaisominaispaino on alle 1,0, jolloin ne nousevat nopeasti pintaan. Mekaaninen kuorintalaite poistaa kelluneen lietekerroksen, kun taas kirkastettua vettä kerätään jatkuvasti useista kohdista DAF:n sisällä ja johdetaan putkipatojen yli jätevesikammioon. Tämä on kaiken perusta DAF-yksikön jätevedenkäsittely toimintaa.

Fysikaaliset periaatteet Liuenneen ilman vaahdotusveden käsittelyssä

The liuenneen ilman vaahdotusvesikäsittely prosessia ohjaa Henryn laki, jonka mukaan nesteeseen liuenneen kaasun määrä on verrannollinen kaasun osapaineeseen nesteen yläpuolella. Paineistamalla käsitellyn jäteveden kierrätysvirta, joka on kosketuksissa ilman kanssa, a liuenneen ilman vaahdotuspumppu pakottaa huomattavasti enemmän ilmaa liuokseen kuin on mahdollista ilmakehän paineessa. Kun tämä kyllästetty vesi palaa DAF-säiliöön, painehäviö luo ylikyllästyt olosuhteet ja ylimääräinen liuennut ilma poistuu mikrokuplina, jotka vaihtelevat 10-100 mikrometriä halkaisijaltaan.

Ilmakuplien kiinnittyminen kontaminanttihiukkasiin riippuu hydrofobisista vuorovaikutuksista. Öljyt, rasvat ja kemiallisesti käsitellyt kiinteät aineet muodostavat hydrofobisia pintoja, joihin kuplat tarttuvat helposti. Kemiallinen koagulaatio, jota seuraa flokkulaatio, tehostaa tätä prosessia rakentamalla suurempia, hydrofobisempia flokkeja, jotka sitovat kuplia tehokkaammin ja nousevat nopeammin. DAF-reaktori on käsitteellisesti jaettu kontaktivyöhykkeeseen, jossa flokkihiukkaset törmäävät nouseviin kupliin ja kiinnittyvät niihin, ja erotusvyöhykkeeksi, jossa flokki-kuplaaggregaatit nousevat häiriintymättä ja muodostavat kelluvan kerroksen. Tämä fysiikan ja kemian yhdistelmä tekee liuenneen ilman kelluntajärjestelmä poikkeuksellisen tehokas poistamaan kevyitä hiukkasia, jotka eivät koskaan laskeutuisi tavanomaiseen selkeyttimeen.

DAF-järjestelmän suunnittelukriteerit, jotka määrittävät suorituskyvyn

Oikea DAF-järjestelmän suunnittelu vaatii useiden toisistaan riippuvaisten parametrien huolellisen arvioinnin. Vaahdotusaltaan koko määräytyy ensisijaisesti hydraulinen kuormitusnopeus . Perinteiset DAF-järjestelmät on suunniteltu 4-8 gallonaa minuutissa per neliöjalka , kun taas modernit nopeat järjestelmät voivat toimia tehokkaasti jopa 20 gpm per neliöjalka . Alla olevassa taulukossa on yhteenveto kriittisistä suunnitteluparametreista oikein suunnitellulle liuenneen ilman vaahdotusjärjestelmä .

The Ilma/kiintoainesuhde (A/S). on tärkein yksittäinen suunnittelumuuttuja. Se määrittää, kuinka paljon ilmaa tarvitaan tietyn kiintoainemäärän kellumiseen. klo 75 psig ja 70 astetta F , vesi saavuttaa noin 9 prosentin ilman kyllästys . Jätevirralle, joka sisältää 1 000 milligrammaa litraa kohti TSS:ää, tämä tarkoittaa noin 50 prosentin kierrätysaste , kun taas virrat, joiden TSS-pitoisuus on 2 000 milligrammaa litrassa, vaativat a 100 prosentin kierrätysaste . The kiintoaineiden latausnopeus määrittää suhteen DAF-kennon tehollisen pinta-alan ja järjestelmään tulevan TSS:n ja FOG:n kokonaismassan välillä. Useimmat kokeneet suunnittelijat suosittelevat olemaan ylittämättä 2,0 puntaa tunnissa neliöjalkaa kohti kiintoaineiden kulkeutumisen estämiseksi kirkastettuun jäteveteen.

On olemassa kaksi yleistä säiliökonfiguraatiota: pyöreä ja suorakulmainen. Pyöreitä säiliöitä käytetään pääasiassa jäteveden ja lietteen sakeuttamiseen, kun taas suorakaiteen muotoisia säiliöitä käytetään yleisemmin juomaveden käsittelyyn. Suorakaiteen muotoiset säiliöt tarjoavat yksinkertaisemman rakenteen, helpomman flokkuloituneen veden sisääntulon ja tehokkaamman kelluntapoiston. Perinteiset DAF-järjestelmät rajoittavat tyypillisesti säiliön pituuden 40 jalkaa , jonka veden syvyys on noin 10 jalkaa .

Liuenneen ilman vaahdotuspumppujen keskeinen rooli

The liuenneen ilman vaahdotuspumppu on kriittisin komponentti tehokkaan ilmakehityserotuksen saavuttamisessa. Tämä pumppu luo paineistetun vesivirran, joka tuottaa mikrokuplia, jotka vastaavat epäpuhtauksien poistamisesta. Toisin kuin tavallinen keskipakopumppu, joka saavuttaa vain 20-50 prosentin kyllästysteho , erikoistunut regeneratiivinen turbiini tai monivaiheinen liuenneen ilman vaahdotuspumppu saavuttaa yli 95 prosentin kyllästystehokkuus kuplia varten 5-15 mikronia . Tällainen pumppu suorittaa kolme tehtävää yhdessä yksikössä: samanaikaisesti imee ilmaa ja vettä, sekoittaa niitä ja liuottaa sitten ilmaa suuren leikkausvoiman turbiinin juoksupyörällä.

Tämä korkea hyötysuhde mahdollistaa niinkin alhaiset kierrätysasteet kuin 10-20 prosenttia , verrattuna 30-50 prosenttia tyypillistä perinteisille järjestelmille, jotka luottavat vähemmän tehokkaisiin kyllästysmenetelmiin. Pienemmät kierrätysmäärät tarkoittavat tehokkaampaa vedenpidätysaikaa DAF-säiliössä, parempaa erotusta ja pienempää energiankulutusta. Kaikkein vahvin liuenneen ilman vaahdotuspumppus on rakennettu 316 ruostumatonta terästä rakenne, mekaaniset tiivisteet, jotka on mitoitettu jatkuvaan korkeapainekäyttöön, ja huipputehokkaita moottoreita. Kun integroitu a liuenneen ilman kelluntajärjestelmä , korkean suorituskyvyn pumppu tuottaa tasaiset ilma-vesi-suhteet, kuplien koot 20 mikronia tai vähemmän , a Kemikaalien kulutus vähenee 10-40 prosenttia ja kompakti asennustila. Nämä pumput voidaan asentaa korvaavina kierrätyspumpuina olemassa oleviin DAF-järjestelmiin tai pakata osaksi täydellistä jäteveden tuotantomoduulia.

Kemiallinen hoito ja esikäsittely

Kemiallinen esikäsittely on välttämätöntä korkean poistotehokkuuden saavuttamiseksi liuenneen ilman vaahdotusjäteveden käsittely järjestelmät tunnetaan. Prosessi sisältää tyypillisesti kaksi vaihetta. Saostusaine - tavallisesti alumiinisulfaatti, rautakloridi tai polyalumiinikloridi - sekoitetaan ensin jäteveteen, mikä laukaisee mikroflokkien muodostumisen kolloidisista hiukkasista. Sitten lisätään polymeerihöytälöintiainetta edistämään suurempien, vakaampien flokkien kehittymistä, jotka sekä vastustavat hajoamista että tarjoavat erinomaisen kelluvuuden.

Tölkkitestaus on pakollinen oikean tyypin, annoksen ja kemikaalien lisäysjärjestyksen määrittämiseksi. Tärkeimmät veden laatuparametrit, jotka vaikuttavat annostelupäätöksiin, ovat TSS-pitoisuus, FOG-tyyppi ja -pitoisuus, BOD- ja COD-tasot, pH, alkalisuus ja hiukkaskokojakauma. Suurille TSS-kuormille, jotka ylittävät 1000 milligrammaa litrassa , esikäsittelyvaihe, kuten seulonta tai primaarinen sedimentaatio, estää DAF-yksikön ylikuormituksen ja varmistaa tasaisen jäteveden laadun.

Mitattu epäpuhtauksien poisto avainparametrien mukaan

Oikein suunniteltu DAF-järjestelmä vedenkäsittelyyn saavuttaa jatkuvasti poikkeuksellisen epäpuhtauksien poiston. Seuraavat luvut edustavat dokumentoitua suorituskykyä useissa teollisuusasennuksissa.

• Suspendoituneiden kiintoaineiden kokonaismäärä (TSS) : Poistotehot vaihtelevat 90-99 prosenttia kun yhdistetään oikeaan kemikaalien annostukseen. Jopa vaihtelevissa kuormitusolosuhteissa DAF-järjestelmät pitävät jäteveden TSS:n rutiininomaisesti alle 30 milligrammassa litrassa.
• Rasvat, öljyt ja rasvat (FOG) : DAF on poikkeuksellisen tehokas sumunpoistoon, ja monet teollisuusjärjestelmät onnistuvat öljyn ja rasvan kokonaispitoisuus alle 20 miljoonasosaa käsitellyssä jätevedessä.
• Kemiallinen hapentarve (COD) : Poistamalla kiinteät aineet ja sumufraktiot, jotka vaikuttavat merkittävästi COD:hen, poistotehokkuus 86 ja 91 prosenttia havaitaan yleisesti.
• Sameus : Poistomäärät ylittävät jatkuvasti 84 prosenttia , optimoiduilla asennuksilla Sameuden väheneminen 96-97 prosenttia .
• Kokonaisfosfaatti : Poistotehokkuus välillä 95 ja 96 prosenttia ovat saavutettavissa hyvin optimoiduissa DAF-asennuksissa sopivalla metallisuolan koagulanttiannostelulla.

Mikä tekee liuenneen ilman vaahdotus DAF erityisen merkittävä on sen kompakti koko. Säilytysajalla vain 3-5 minuuttias ja säiliön syvyys yhtä matala kuin 600 millimetriä , DAF-yksiköt tarjoavat erottelutehokkuutta, joka edellyttäisi sedimentaatioaltaita, joiden retentioaika on tunnin verran. DAF:n tuottama liete on myös huomattavasti paksumpaa – tyypillisesti 2-4 prosenttia kiintoaineita verrattuna alle 1 prosenttiin sedimentaatiosta, mikä vähentää vedenpoistokustannuksia ja käsittelymääriä.

Edut tavanomaisiin sedimentaatiokirkastimiin verrattuna

Useimmissa teollisissa sovelluksissa a liuenneen ilman kelluntajärjestelmä on edullinen vaihtoehto painovoimasedimentaatiolle. Vaikka perinteinen selkeytin vaatii tunteja hiukkasten laskeutumiseen, DAF kelluu aktiivisesti epäpuhtaudet ylöspäin minuuteissa, mikä nopeuttaa käsittelyä huomattavasti. Lopullinen vedenlaatu on jatkuvasti parempi, koska vaahdotus poistaa pienempiä, kevyempiä hiukkasia, jotka eivät koskaan laskeutuisi perinteisessä selkeyttimessä.

DAF-järjestelmät vaativat myös huomattavasti vähemmän tilaa kuin vastaavat selkeyttimet, ja ne mahdollistavat modulaarisen rakenteensa ansiosta helpon asennuksen ja nopean käynnistyksen. Ne kestävät paremmin vaihtelevia kuormitusolosuhteita ja tuottavat paksumpaa lietettä, joka alentaa vedenpoistokustannuksia. Moderni korkeatasoinen liuenneen ilman vaahdotus DAF malleissa on ominaisuuksia, kuten progressiivinen vedenpoisto, poikkivirtauskonfiguraatio pienempään sisäiseen nopeuteen, levyerottimet ja kartiopohjalietteen keräys, jotka kaikki parantavat edelleen erotuksen suorituskykyä ja luotettavuutta.

Tärkeimmät teollisuussektorit, jotka luottavat DAF-yksikön jätevedenkäsittelyyn

DAF-yksikön jätevedenkäsittely on osoittautunut välttämättömäksi monilla teollisuudenaloilla, joilla matalatiheyksiset epäpuhtaudet ovat vallitsevia ja tila on ylivoimainen. Tärkeimpiä sovellusalueita ovat:

• Ruoan ja juoman jalostus : Liha- ja siipikarjatehtaissa, meijeriteollisuudessa ja syötävän öljyn jalostamoissa käytetään DAF:a poistamaan suuria määriä rasvoja, öljyjä ja orgaanisia kiintoaineita jätevesivirroistaan.
• Öljy ja kaasu : DAF:ia käytetään laajalti tuotetun veden ja dispergoitua tai emulgoitua öljyä sisältävien jalostamoiden jätevesien käsittelyssä, jolloin saavutetaan tiukat päästöluvat täyttävät jätevesien öljy- ja rasvatasot.
• Massa ja paperi : Kuituja, täyteaineita ja päällystysmateriaaleja sisältävä paperitehtaan jätevesi reagoi hyvin vaahdotuserotukseen sekä prosessiveden selkeytyksessä että lietteen sakeuttamisessa.
• Kemia ja petrokemia : Nämä laitokset käyttävät DAF:ia öljy-vesi-emulsioiden, saostuneiden metallien ja prosessiin liittyvien suspendoituneiden kiintoaineiden poistamiseen ennen biologista käsittelyä tai poistoa.
• Kunnallinen jätevesien käsittely : DAF toimii sekä primaarisena selkeytyksenä että tertiäärisenä kiillotuksena poistamaan jäännössuspendoituneet kiintoaineet, fosfori ja levät ennen lopullista purkamista.
• Juomaveden käsittely : 1960-luvun lopulta lähtien DAF:ia on käytetty juomaveden tuotannossa, mikä on osoittautunut erityisen tehokkaaksi levien, luonnollisen värin ja matalatiheyksisten hiukkasten poistamisessa pintavedestä.

Toimintakäytännöt jatkuvaan korkeaan tehokkuuteen

Huippusuorituskyvyn ylläpitäminen alkaen a liuenneen ilman vaahdotusjäteveden käsittely järjestelmä vaatii useiden muuttujien kurinalaista toiminnanohjausta. Ilman liuotusjärjestelmän kyllästyspaineen on pysyttävä 80-100 psi alue tehokkaaseen kuplien muodostukseen; riittämätön paine johtaa huonoon ilman vapautumiseen, kun taas liiallinen paine hukkaa energiaa. pH on tyypillisesti pidettävä valitun koagulantin optimaalisella alueella 6,0 - 7,5 , koska toiminta tämän ikkunan ulkopuolella lisää kemikaalien kulutusta parantamatta poistamista. DAF:n läpi kulkevan hydraulisen kokonaisvirtauksen – sisäänvirtauksen ja kierrätyksen summan – on pysyttävä suunnitellun kuormituskapasiteetin sisällä oikosulkujen ja kiintoaineiden kulkeutumisen estämiseksi. Pinnan kuorintamekanismia on säädettävä poistamaan kelluvaa lietettä sellaisella nopeudella, joka estää kertyneen kerroksen muodostumisen liian paksuksi ja hajoamisen välttäen samalla liiallista vedenpoistoa. Säännöllinen painemittarien tarkastus, vuotojen havaitseminen ja kattavan huoltoaikataulun noudattaminen varmistavat, että DAF-järjestelmä vedenkäsittelyyn jatkaa suunnittelusuorituskykyä vuosien aikana.