Флотация растворенным воздухом DAF: Проектирование системы очистки сточных вод

Что делает DAF Поддержка в области очистки воды и как это работает

Что означает DAF в области очистки воды? DAF — это аббревиатура от «флотации растворенным воздухом», процесса физико-химического разделения, предназначенного для удаления из воды взвешенных твердых веществ, масел, жиров и частиц низкой плотности. очистка сточных вод флотацией растворенного воздуха Процесс начинается, когда приток попадает в коллектор, который снижает скорость воды и равномерно распределяет поток по сосуду. Поток воды под давлением, полностью насыщенный растворенным воздухом, обычно называемый белой водой, впрыскивается в входящий поток отходов вместе с необходимыми химикатами-флокулянтами.

Когда находящийся под давлением воздушно-водный раствор выпускается при атмосферном давлении внутри бака DAF, внезапное падение давления заставляет растворенный воздух выпадать из раствора в виде миллиардов микроскопических пузырьков. Эти пузырьки, обычно между 30 и 50 микрон в диаметре, прикрепляются к гидрофобным загрязнениям и образуют пузырчато-хлопья с общим удельным весом ниже 1,0, заставляя их быстро подниматься на поверхность. Механическое скиммерное устройство удаляет слой всплывшего ила, в то время как осветленная вода непрерывно собирается из нескольких точек внутри DAF и сбрасывается через водосливы труб в камеру сточных вод. Это основа любого Очистка сточных вод установки DAF операция.

Физические принципы, лежащие в основе флотации растворенного воздуха и очистки воды

Флотационная очистка воды растворенным воздухом Процесс регулируется законом Генри, который гласит, что количество газа, растворенного в жидкости, пропорционально парциальному давлению этого газа над жидкостью. Создавая давление в рециркуляционном потоке очищенных сточных вод, контактирующем с воздухом, флотационный насос с растворенным воздухом втягивает в раствор значительно больше воздуха, чем это возможно при атмосферном давлении. Когда эта насыщенная вода снова попадает в бак DAF, падение давления создает условия перенасыщения, и избыток растворенного воздуха выходит в виде микропузырьков размером от от 10 до 100 микрометров в диаметре.

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 система флотации растворенным воздухом исключительно эффективен при удалении легких частиц, которые никогда не осядут в обычном осветлителе.

Критерии проектирования системы DAF, определяющие производительность

Правильный Конструкция системы ДАФ требует тщательной оценки нескольких взаимозависимых параметров. Размер флотационного бассейна определяется в первую очередь гидравлическая скорость загрузки . Обычные системы DAF предназначены для От 4 до 8 галлонов в минуту на квадратный фут , тогда как современные высокоскоростные системы могут эффективно работать на скорости до 20 галлонов в минуту на квадратный фут . В таблице ниже приведены критические параметры конструкции для правильно спроектированного устройства. система флотации растворенным воздухом .

Соотношение воздуха и твердых частиц (A/S) является единственной наиболее фундаментальной переменной дизайна. Он определяет, сколько воздуха требуется для всплывания заданного количества твердых веществ. В 75 фунтов на квадратный дюйм и 70 градусов по Фаренгейту , вода достигает примерно 9 процентов насыщения воздуха . Для потока отходов, содержащего 1000 миллиграммов на литр TSS, это примерно соответствует 50-процентная степень переработки , тогда как потоки с 2000 миллиграммами на литр TSS требуют 100-процентная степень переработки . скорость загрузки твердых веществ устанавливает связь между эффективной площадью поверхности ячейки DAF и общей массой TSS и FOG, поступающих в систему. Большинство опытных дизайнеров рекомендуют не превышать 2,0 фунта в час на квадратный фут для предотвращения переноса твердых частиц в осветленные сточные воды.

Существуют две распространенные конфигурации резервуаров: круглая и прямоугольная. Цилиндрические резервуары преимущественно используются для сточных вод и сгущения осадка, тогда как прямоугольные резервуары чаще используются для очистки питьевой воды. Прямоугольные резервуары имеют более простую конструкцию, более легкий ввод флокулированной воды и более эффективное удаление поплавков. Обычные системы DAF обычно ограничивают длину бака до 40 футов , при глубине воды около 10 футов .

Central Role of Dissolved Air Flotation Pumps

флотационный насос с растворенным воздухом является наиболее важным компонентом в достижении эффективной воздушной флотационной сепарации. Этот насос создает поток сточной воды под давлением, в котором образуются микропузырьки, ответственные за удаление загрязнений. В отличие от стандартного центробежного насоса, который обеспечивает только Эффективность насыщения от 20 до 50 процентов , специализированная регенеративная турбина или многоступенчатая флотационный насос с растворенным воздухом достигает эффективность насыщения более 95 процентов для пузырей в Диапазон от 5 до 15 микрон . Такой насос выполняет в одном агрегате три функции: одновременно всасывает воздух и воду, смешивает их, а затем растворяет воздух с помощью турбинного колеса с большими сдвиговыми усилиями.

Такая высокая эффективность позволяет снизить уровень переработки от 10 до 20 процентов , по сравнению с от 30 до 50 процентов типично для традиционных систем, которые полагаются на менее эффективные методы насыщения. Более низкие показатели рециркуляции означают более эффективное время удержания воды внутри бака DAF, лучшее отделение и снижение энергопотребления. Самый надежный флотационный насос с растворенным воздухомs построены с нержавеющая сталь 316 конструкция, механические уплотнения, рассчитанные на непрерывную работу под высоким давлением, и двигатели премиум-класса. При интеграции в система флотации растворенным воздухом , высокопроизводительный насос обеспечивает постоянное соотношение воздуха и воды, размер пузырьков 20 микрон или меньше , а Снижение потребления химикатов на 10–40 процентов. , аnd a compact installation footprint. These pumps can be installed as replacement recycle pumps for existing DAF systems or packaged as part of a complete whitewater generation module.

Основы химического кондиционирования и предварительной обработки

Предварительная химическая обработка необходима для достижения высокой эффективности удаления, очистка сточных вод флотацией растворенного воздуха системы известны. Обычно этот процесс включает в себя два этапа. Коагулянт — обычно сульфат алюминия, хлорид железа или хлорид полиалюминия — сначала добавляется в сточные воды, вызывая образование микрохлопьев из коллоидных частиц. Затем добавляется полимерный флокулянт, способствующий образованию более крупных и стабильных хлопьев, которые противостоят разрушению и обеспечивают отличную плавучесть.

Тестирование банки является обязательным для определения правильного типа, дозировки и последовательности добавления химикатов. Ключевые параметры качества воды, которые влияют на решения о дозировании, включают концентрацию TSS, тип и концентрацию FOG, уровни БПК и ХПК, pH, щелочность и распределение частиц по размерам. Для высоких нагрузок TSS, превышающих 1000 миллиграмм на литр , а pre-treatment step such as screening or primary sedimentation prevents the DAF unit from being overwhelmed and ensures consistent effluent quality.

Измеренное удаление загрязнений по ключевым параметрам

Правильно спроектированный Система DAF для очистки воды последовательно обеспечивает исключительное удаление загрязнений. Следующие цифры представляют документально подтвержденную производительность для широкого спектра промышленных установок.

• Общее количество взвешенных веществ (TSS) : Эффективность удаления варьируется от от 90 до 99 процентов в сочетании с правильной дозировкой химикатов. Даже в условиях переменной нагрузки системы DAF обычно поддерживают TSS выхлопных газов на уровне ниже 30 миллиграммов на литр.
• Жиры, масла и смазки (FOG) : DAF исключительно эффективен для удаления тумана, при этом многие промышленные системы достигают общее содержание масла и смазки ниже 20 частей на миллион в очищенных сточных водах.
• Химическая потребность в кислороде (ХПК) : Путем удаления твердых частиц и фракций тумана, которые вносят значительный вклад в ХПК, эффективность удаления между 86 и 91 процент обычно наблюдаются.
• Мутность : Скорость удаления постоянно превышает 84 процента , благодаря оптимизированным установкам, достигающим Снижение мутности от 96 до 97 процентов .
• Общий фосфат : Эффективность удаления между 95 и 96 процентов достижимы в хорошо оптимизированных установках DAF с соответствующим дозированием коагулянта на основе солей металлов.

Что делает флотация растворенным воздухом ДАФ особенно примечателен его компактный размер. Со временем хранения всего от 3 до 5 минутs и глубина резервуара такая маленькая, как 600 миллиметров Установки DAF обеспечивают эффективность разделения, для которой потребуются отстойники с соответствующим временем удерживания. Шлам, производимый DAF, также значительно толще — обычно от 2 до 4 процентов твердых веществ по сравнению с менее чем 1 процентом от осаждения, что снижает затраты на обезвоживание и объемы обработки.

Преимущества перед обычными седиментационными осветлителями

В большинстве промышленных применений система флотации растворенным воздухом является предпочтительной альтернативой гравитационному осаждению. В то время как обычному осветлителю требуются часы для осаждения частиц, DAF активно поднимает загрязнения вверх за считанные минуты, обеспечивая значительно более быструю обработку. Конечное качество воды постоянно улучшается, поскольку флотация удаляет более мелкие и легкие частицы, которые никогда не осядут в обычном осветлителе.

Системы DAF также требуют значительно меньше места, чем сопоставимые отстойники, и благодаря своей модульной конструкции обеспечивают простую установку и быстрый запуск. Они демонстрируют более высокую устойчивость к переменным условиям нагрузки и образуют более густой осадок, что снижает затраты на обезвоживание. Современный высокоскоростной флотация растворенным воздухом ДАФ конструкции включают в себя такие функции, как постепенное отвод воды, конфигурация поперечного потока для более низкой внутренней скорости, пластинчатые сепараторы и сбор осадка с конусным дном, все из которых еще больше улучшают производительность и надежность сепарации.

Ключевые отрасли промышленности полагаются на очистку сточных вод установки DAF

Очистка сточных вод установки DAF доказал свою незаменимость в широком спектре отраслей, где преобладают загрязнения с низкой плотностью и где пространство ограничено. Основные области применения включают:

• Производство продуктов питания и напитков : Мясные и птицефабрики, предприятия по переработке молочной продукции и заводы по переработке пищевого масла используют DAF для удаления высоких концентраций жиров, масел и органических твердых веществ из потоков сточных вод.
• Нефть и Газ : DAF широко применяется при очистке пластовой воды и сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, содержащих диспергированную или эмульгированную нефть, обеспечивая уровни выходящего масла и жира, соответствующие строгим разрешениям на сброс.
• Целлюлозно-бумажная промышленность : Сточные воды бумажной фабрики, содержащие волокна, наполнители и материалы покрытия, хорошо поддаются флотационной сепарации как для осветления технологической воды, так и для сгущения осадка.
• Химическая и нефтехимическая промышленность : Эти предприятия используют DAF для удаления водонефтяных эмульсий, осажденных металлов и взвешенных твердых веществ, связанных с технологическими процессами, перед биологической очисткой или сбросом.
• Муниципальная очистка сточных вод : DAF служит как для первичного осветления, так и для третичной очистки для удаления остаточных взвешенных веществ, фосфора и водорослей перед окончательным сбросом.
• Очистка питьевой воды : С конца 1960-х годов DAF применяется для производства питьевой воды, доказав свою эффективность при удалении водорослей, естественного цвета и частиц низкой плотности из поверхностных источников воды.

Практика эксплуатации для устойчивой высокой эффективности

Поддержание максимальной производительности очистка сточных вод флотацией растворенного воздуха Система требует дисциплинированного оперативного контроля нескольких переменных. Давление насыщения в системе растворения воздуха должно оставаться в пределах от 80 до 100 фунтов на квадратный дюйм диапазон эффективного образования пузырьков; недостаточное давление приводит к плохому выпуску воздуха, а чрезмерное давление приводит к потере энергии. Уровень pH должен поддерживаться в оптимальном диапазоне для выбранного коагулянта, обычно от 6,0 до 7,5 , аs operation outside this window increases chemical consumption without improving removal. Total hydraulic flow through the DAF — the sum of influent and recycle — must stay within the design loading capacity to prevent short-circuiting and solids carryover. The surface skimming mechanism must be adjusted to remove float sludge at a rate that prevents the accumulated layer from becoming too thick and breaking apart, while avoiding excessive water removal. Regular inspection of pressure gauges, detection of leaks, and adherence to a comprehensive maintenance schedule ensure that the Система DAF для очистки воды продолжает обеспечивать проектные характеристики на протяжении многих лет эксплуатации.