Opgeloste luchtflotatie DAF: ontwerp van afvalwaterzuiveringssysteem

Wat doet DAF Sta voor in waterbehandeling en hoe het werkt

Waar staat DAF voor in waterbehandeling? DAF is de afkorting voor Dissolved Air Flotation, een fysisch-chemisch scheidingsproces dat is ontworpen om zwevende vaste stoffen, oliën, vetten en deeltjes met een lage dichtheid uit water te verwijderen. De afvalwaterbehandeling met opgeloste luchtflotatie Het proces begint wanneer het influent een verzamelbak binnenkomt, waardoor de watersnelheid wordt verlaagd en de stroom gelijkmatig over het vat wordt verdeeld. Een waterstroom onder druk die volledig verzadigd is met opgeloste lucht – gewoonlijk witwater genoemd – wordt samen met de benodigde vlokmiddelchemicaliën in de binnenkomende afvalstroom geïnjecteerd.

Wanneer de lucht-wateroplossing onder druk vrijkomt bij atmosferische druk in de DAF-tank, dwingt de plotselinge drukdaling de opgeloste lucht om uit de oplossing neer te slaan als miljarden microscopisch kleine belletjes. Deze bubbels, meestal tussen 30 en 50 micron in diameter, hechten zich aan hydrofobe verontreinigingen en creëren bellenvlokkenaggregaten met een algemeen soortelijk gewicht van minder dan 1,0, waardoor ze snel naar de oppervlakte stijgen. Een mechanisch afschuimapparaat verwijdert de drijvende sliblaag, terwijl geklaard water continu wordt opgevangen op meerdere punten in de DAF en via pijpstuwen in een effluentkamer wordt geloosd. Dit is de basis van elk Afvalwaterzuivering van de DAF-eenheid operatie.

De fysische principes die de drijvende kracht zijn achter de behandeling van opgeloste luchtflotatiewater

De opgeloste lucht flotatie waterbehandeling Dit proces wordt beheerst door de wet van Henry, die stelt dat de hoeveelheid gas die in een vloeistof is opgelost evenredig is met de partiële druk van dat gas boven de vloeistof. Door een recyclestroom van behandeld afvalwater in contact met lucht onder druk te zetten, een flotatiepomp voor opgeloste lucht dwingt aanzienlijk meer lucht in oplossing dan mogelijk is bij atmosferische druk. Wanneer dit verzadigde water opnieuw de DAF-tank binnenkomt, creëert de drukval oververzadigde omstandigheden en ontsnapt de overtollige opgeloste lucht als microbellen variërend van 10 tot 100 micrometer in diameter.

De attachment of air bubbles to contaminant particles relies on hydrophobic interactions. Oils, greases, and chemically conditioned solids present hydrophobic surfaces to which the bubbles readily adhere. Chemical coagulation followed by flocculation enhances this process by building larger, more hydrophobic flocs that capture bubbles more effectively and rise faster. The DAF reactor is conceptually divided into a contact zone, where floc particles collide with and attach to rising bubbles, and a separation zone, where the floc-bubble aggregates ascend undisturbed to form a float layer. This combination of physics and chemistry makes the opgeloste luchtflotatiesysteem uitzonderlijk effectief in het verwijderen van lichte deeltjes die nooit zouden bezinken in een conventioneel zuiveringsapparaat.

DAF-systeemontwerpcriteria die de prestaties bepalen

Juist Ontwerp van het DAF-systeem vereist een zorgvuldige evaluatie van verschillende onderling afhankelijke parameters. De grootte van het flotatiebekken wordt voornamelijk bepaald door de hydraulische laadsnelheid . Conventionele DAF-systemen zijn hiervoor ontworpen 4 tot 8 gallons per minuut per vierkante voet , terwijl moderne systemen met hoge snelheid effectief kunnen werken tot maximaal 20 gpm per vierkante meter . De onderstaande tabel vat de kritische ontwerpparameters samen voor een goed ontworpen ontwerp flotatiesysteem voor opgeloste lucht .

De Verhouding lucht/vaste stoffen (A/S). is de meest fundamentele ontwerpvariabele. Het definieert hoeveel lucht er nodig is om een ​​bepaalde hoeveelheid vaste stoffen te laten drijven. Bij 75 psig en 70 graden F , water bereikt ongeveer 9 procent luchtverzadiging . Voor een afvalstroom met 1.000 milligram TSS per liter komt dit neer op ongeveer a Recyclagepercentage van 50 procent , terwijl stromen met 2.000 milligram per liter TSS een Recyclagepercentage van 100 procent . De laadsnelheid van vaste stoffen legt de relatie vast tussen het effectieve oppervlak van de DAF-cel en de totale massa van TSS en FOG die het systeem binnenkomt. De meeste ervaren ontwerpers raden aan om niet te overschrijden 2,0 pond per uur per vierkante meter om te voorkomen dat vaste stoffen in het geklaarde effluent terechtkomen.

Er bestaan ​​twee veel voorkomende tankconfiguraties: rond en rechthoekig. Ronde tanks worden voornamelijk gebruikt voor het indikken van afvalwater en slib, terwijl rechthoekige tanks vaker voorkomen voor de behandeling van drinkwater. Rechthoekige tanks bieden een eenvoudiger constructie, eenvoudiger introductie van uitgevlokt water en efficiëntere vlotterverwijdering. Conventionele DAF-systemen beperken de tanklengte doorgaans tot 40 voet , met een waterdiepte van ca 10 voet .

De Central Role of Dissolved Air Flotation Pumps

De flotatiepomp voor opgeloste lucht is de meest kritische component bij het bereiken van een efficiënte luchtflotatiescheiding. Deze pomp creëert de onder druk staande wildwaterstroom die de microbellen genereert die verantwoordelijk zijn voor de verwijdering van verontreinigingen. In tegenstelling tot een standaard centrifugaalpomp die alleen maar presteert 20 tot 50 procent verzadigingsefficiëntie , een gespecialiseerde regeneratieve turbine of meertraps flotatiepomp voor opgeloste lucht bereikt meer dan 95 procent verzadigingsefficiëntie voor bubbels in de Bereik van 5 tot 15 micron . Zo'n pomp vervult drie functies in één enkele eenheid: tegelijkertijd lucht en water aanzuigen, deze mengen en vervolgens de lucht oplossen met een turbinewaaier met hoge afschuiving.

Deze hoge efficiëntie maakt recyclingpercentages mogelijk die zo laag zijn als 10 tot 20 procent , vergeleken met de 30 tot 50 procent typisch voor conventionele systemen die afhankelijk zijn van minder efficiënte verzadigingsmethoden. Lagere recyclingpercentages betekenen een effectievere waterretentietijd in de DAF-tank, betere scheiding en een lager energieverbruik. De meest robuuste flotatiepomp voor opgeloste luchts zijn mee gebouwd 316 roestvrij staal constructie, mechanische afdichtingen die geschikt zijn voor continu gebruik onder hoge druk, en motoren met een hoog rendement. Wanneer geïntegreerd in een opgeloste luchtflotatiesysteem , een krachtige pomp levert consistente lucht-waterverhoudingen, bellengroottes van 20 micron of minder , a 10 tot 40 procent reductie in chemicaliënverbruik en een compacte installatievoetafdruk. Deze pompen kunnen worden geïnstalleerd als vervangende recyclepompen voor bestaande DAF-systemen of worden verpakt als onderdeel van een complete wildwateropwekkingsmodule.

Essentiële zaken voor chemische conditionering en voorbehandeling

Chemische voorbehandeling is essentieel voor het bereiken van de hoge verwijderingsefficiëntie die daarmee gepaard gaat afvalwaterbehandeling met opgeloste luchtflotatie systemen staan er bekend om. Het proces omvat doorgaans twee fasen. Een stollingsmiddel – gewoonlijk aluminiumsulfaat, ijzerchloride of polyaluminiumchloride – wordt eerst in het afvalwater gemengd, waardoor de vorming van microvlokken uit colloïdale deeltjes wordt veroorzaakt. Vervolgens wordt een polymeervlokmiddel toegevoegd om de ontwikkeling van grotere, stabielere vlokken te bevorderen die zowel bestand zijn tegen uiteenvallen als voor een uitstekend drijfvermogen zorgen.

Het testen van potten is verplicht om het juiste type, de juiste dosering en de juiste volgorde van chemische toevoeging te bepalen. Belangrijke waterkwaliteitsparameters die de doseringsbeslissingen beïnvloeden, zijn onder meer TSS-concentratie, FOG-type en -concentratie, BZV- en CZV-niveaus, pH, alkaliteit en deeltjesgrootteverdeling. Voor hoge TSS-belastingen groter dan 1.000 milligram per liter Een voorbehandelingsstap zoals zeven of primaire sedimentatie voorkomt dat de DAF-unit overbelast raakt en zorgt voor een consistente effluentkwaliteit.

Gemeten verwijdering van verontreinigingen over belangrijke parameters heen

Een goed ontworpen DAF-systeem voor waterbehandeling bereikt consistent een uitzonderlijke verwijdering van verontreinigingen. De volgende cijfers vertegenwoordigen de gedocumenteerde prestaties van een breed scala aan industriële installaties.

• Totaal zwevende vaste stoffen (TSS) : De verwijderingsefficiëntie varieert van 90 tot 99 procent in combinatie met de juiste dosering van chemicaliën. Zelfs onder variabele beladingsomstandigheden houden DAF-systemen routinematig de TSS van het effluent onder de 30 milligram per liter.
• Vetten, oliën en vetten (FOG) : DAF is uitzonderlijk effectief voor het verwijderen van condens, en veel industriële systemen bereiken dit ook totaal olie- en vetgehalte lager dan 20 delen per miljoen in het behandelde effluent.
• Chemisch zuurstofverbruik (CZV) : Door het verwijderen van de vaste stoffen en FOG-fracties die aanzienlijk bijdragen aan CZV, worden verwijderingsefficiënties bereikt 86 en 91 procent worden vaak waargenomen.
• Troebelheid : Het verwijderingspercentage is consistent hoger 84 procent , waarbij geoptimaliseerde installaties worden gerealiseerd 96 tot 97 procent minder troebelheid .
• Totaal Fosfaat : Verwijderingsefficiëntie tussen 95 en 96 procent zijn haalbaar in goed geoptimaliseerde DAF-installaties met de juiste dosering van metaalzout-coagulant.

Wat maakt opgeloste luchtflotatie DAF Bijzonder opmerkelijk is het compacte formaat. Met een bewaartijd van slechts 3 tot 5 minutens en een tankdiepte zo ondiep als 600 millimeter , leveren DAF-units scheidingsefficiënties waarvoor sedimentatiebassins met bijpassende uren retentietijd nodig zijn. Het door DAF geproduceerde slib is doorgaans ook aanzienlijk dikker 2 tot 4 procent vaste stoffen vergeleken met minder dan 1 procent uit sedimentatie – waardoor de ontwateringskosten stroomafwaarts en de verwerkingsvolumes afnemen.

Voordelen ten opzichte van conventionele sedimentatiezuiveraars

In de meeste industriële toepassingen kan a opgeloste luchtflotatiesysteem is het voorkeursalternatief voor zwaartekrachtsedimentatie. Terwijl een conventioneel zuiveringsapparaat uren nodig heeft om deeltjes te laten bezinken, drijft DAF actief verontreinigende stoffen binnen enkele minuten naar boven, waardoor de verwerking aanzienlijk sneller gaat. De uiteindelijke waterkwaliteit is consistent beter omdat flotatie kleinere, lichtere deeltjes verwijdert die nooit zouden bezinken in een conventionele zuiveringsinstallatie.

Bovendien hebben DAF-systemen aanzienlijk minder ruimte nodig dan vergelijkbare voorbezinkers en zijn ze door hun modulaire opbouw eenvoudig te installeren en snel in bedrijf te stellen. Ze vertonen een grotere tolerantie voor variabele belastingsomstandigheden en produceren een dikker slib dat de ontwateringskosten verlaagt. Modern hoog tarief opgeloste luchtflotatie DAF De ontwerpen omvatten kenmerken zoals progressieve waterextractie, cross-flow configuratie voor lagere interne snelheid, platenafscheiders en slibopvang met kegelbodem, die allemaal de scheidingsprestaties en betrouwbaarheid verder verbeteren.

Belangrijke industriële sectoren die afhankelijk zijn van de afvalwaterbehandeling van de DAF-unit

Afvalwaterzuivering van de DAF-eenheid is onmisbaar gebleken in een breed spectrum van industrieën waar verontreinigingen met een lage dichtheid de boventoon voeren en ruimte schaars is. Belangrijke toepassingssectoren zijn onder meer:

• Voedsel- en drankverwerking : Vlees- en pluimveefabrieken, zuivelverwerkingsfaciliteiten en eetbare olieraffinaderijen gebruiken DAF om hoge concentraties vetten, oliën en organische vaste stoffen uit hun afvalwaterstromen te verwijderen.
• Olie en gas : DAF wordt op grote schaal toegepast bij de behandeling van geproduceerd water en afvalwater van raffinaderijen dat gedispergeerde of geëmulgeerde olie bevat, waarbij olie- en vetniveaus in het afvalwater worden bereikt die voldoen aan strikte lozingsvergunningen.
• Pulp en papier : Afvalwater van papierfabrieken dat vezels, vulstoffen en coatingmaterialen bevat, reageert goed op flotatiescheiding voor zowel proceswaterzuivering als slibverdikking.
• Chemisch en Petrochemisch : Deze faciliteiten gebruiken DAF om olie-wateremulsies, neergeslagen metalen en procesgerelateerde zwevende stoffen te verwijderen voorafgaand aan biologische behandeling of lozing.
• Gemeentelijke afvalwaterzuivering : DAF dient zowel als primaire klaring als als tertiair polijstmiddel om resterende zwevende deeltjes, fosfor en algen te verwijderen vóór de definitieve afvoer.
• Drinkwaterbehandeling : Sinds eind jaren zestig wordt DAF toegepast op de drinkwaterproductie, waarbij het bijzonder efficiënt bleek te zijn bij het verwijderen van algen, natuurlijke kleurstoffen en deeltjes met een lage dichtheid uit oppervlaktewatervoorzieningen.

Operationele praktijken voor duurzaam hoog rendement

Het behouden van topprestaties van a afvalwaterbehandeling met opgeloste luchtflotatie systeem vereist een gedisciplineerde operationele controle van verschillende variabelen. De verzadigingsdruk in het luchtoplossysteem moet binnen de limiet blijven 80 tot 100 psi bereik voor effectieve belvorming; onvoldoende druk resulteert in een slechte luchtafgifte, terwijl overmatige druk energie verspilt. De pH moet doorgaans binnen het optimale bereik voor het geselecteerde coagulatiemiddel worden gehouden 6,0 tot 7,5 , omdat gebruik buiten dit venster het chemicaliënverbruik verhoogt zonder de verwijdering te verbeteren. De totale hydraulische stroom door de DAF – de som van influent en recycling – moet binnen het ontwerplaadvermogen blijven om kortsluiting en overdracht van vaste stoffen te voorkomen. Het afschuimmechanisme van het oppervlak moet worden afgesteld om drijfslib te verwijderen met een snelheid die voorkomt dat de opgehoopte laag te dik wordt en uit elkaar valt, terwijl overmatige waterverwijdering wordt vermeden. Regelmatige inspectie van manometers, detectie van lekken en naleving van een uitgebreid onderhoudsschema zorgen ervoor dat de DAF-systeem voor waterbehandeling blijft ontwerpprestaties leveren gedurende jaren van gebruik.