Oldott levegő flotációs gép (DAF) Gyártók

Az oldott levegő flotációja mögött meghúzódó fizika és miért teljesíti jobban a gravitációs ülepedést bizonyos hulladékáramok esetén

A gravitációs ülepítés a lebegő szilárd anyagok és a víz közötti sűrűségkülönbségen alapul, hogy elősegítse a részecskék elválasztását. A vízhez közeli sűrűségű szennyeződések – emulgeált olajok, finom kolloid részecskék, algák és biológiai pelyhek – ülepedési sebessége rendkívül lassú, ami gyakran a megkívánt hidraulikus retenciós időhöz képest praktikusan megnöveli a derítő lábnyomát. Oldott levegő flotációs gépek ezt az elválasztási vektor megfordításával oldja meg: ahelyett, hogy megvárná a részecskék lesüllyedését, a nyomás alatt keletkező mikrobuborékok a szennyező részecskékhez tapadnak, és lebegtetett iszaprétegként viszik fel a felszínre.

A folyamat egy túlnyomásos edényben kezdődik, ahol a tisztított szennyvíz visszavezetett áramát levegővel telítik jellemzően 3-6 bar . Amikor ez a túltelített áram a nyomáscsökkentő fúvókákon keresztül a flotációs tartályba kerül, a levegő mikrobuborékok formájában távozik az oldatból, amelyek átmérője körülbelül 10-100 µm . A buborék mérete kritikus: a 40 µm-nél kisebb buborékok elég lassan emelkednek fel ahhoz, hogy maximalizálják a lebegő részecskékkel való érintkezési időt, míg a 150 µm-nél nagyobb buborékok túl gyorsan emelkednek fel, és megkerülik a szennyezőanyag-terhelés nagy részét.

A buborékrészecskék rögzítési mechanizmusát a felületi kémia szabályozza. A hidrofób részecskék – olajok, viaszok és bizonyos szintetikus szálak – kémiai kondicionálás nélkül könnyen tapadnak a légbuborékokhoz. A hidrofil részecskék, például az agyagásványok és a fém-hidroxid-pehely koaguláns és flokkulálószer hozzáadása szükséges ahhoz, hogy felületük kellően hidrofób legyen a buborékok hatékony rögzítéséhez. Ez a megkülönböztetés közvetlen hatással van a vegyszer-adagoló rendszer tervezésére és az üzemeltetési költségek előrejelzésére.

Ipari alkalmazások, ahol a DAF mérhető kezelési előnyöket biztosít

DAF A rendszerek nem általánosan felülmúlják a többi derítési technológiát – előnyeik a legszembetűnőbbek az adott szennyvízprofilban. Annak megértése, hogy a DAF hol teljesít a legjobban, megakadályozza a túlzott specifikációt azokban az alkalmazásokban, ahol az egyszerűbb technológiák is elegendőek, és az alulspecifikációt azokban az alkalmazásokban, ahol a gravitációs derítők nem érik el a kibocsátási határértékeket.

Azok az iparágak, ahol a DAF folyamatosan erős teljesítményt nyújt:

• Élelmiszer és ital feldolgozás — a húsvágásból, tejtermékekből és étolaj-finomításból származó magas zsír-, olaj- és zsírkoncentráció (FOG) rendkívül jól reagál a DAF-ra, így a FOG eltávolítási hatékonysága 90-98% egyetlen menetben megfelelő kémiai kondicionálással
• Szennyvíz nyomtatása és festése — a gravitációs ülepedésnek ellenálló kolloid festékrészecskéket és felületaktív anyaggal stabilizált emulziókat a DAF flotáció hatékonyan felfogja, csökkentve a szín- és KOI-terhelést a későbbi biológiai kezelés során
• Papír- és cellulózgyárak — a finom szálak és a töltőanyag részecskék (kaolin, kalcium-karbonát) könnyen lebegtethetők, lehetővé téve a rostok visszanyerését és a lebegő szilárdanyag mennyiségének csökkentését a malom szennyvízében
• Bőrbőrgyárak — az áztatási és meszezési műveletekből származó krómtartalmú iszap és fehérjevegyületek egy flotációs iszaprétegbe koncentrálódnak, amelynek nedvességtartalma lényegesen alacsonyabb, mint a gravitációs ülepített ekvivalenseknél, csökkentve a víztelenítési terhelést
• Műanyag feldolgozás és felületbevonat — az emulgeált vágóolajok és szilárd festékanyagok esetében koagulációt segítő DAF-ra van szükség az emulziók flotálás előtti széttöréséhez; megfelelő kondicionálás esetén az eltávolítási hatékonyság meghaladja 85% az összes lebegőanyagra

A Hengye Technology ezekben a szektorokban szerzett projekttapasztalata azt mutatja, hogy a DAF teljesítménye rendkívül érzékeny a koagulációs és flokkulációs lépésekre, közvetlenül a flotációs tartály előtt. A megfelelő vegyi kondicionáló rendszer tervezésébe való befektetés következetesen nagyobb megtérülést eredményez, mint magának a DAF-egységnek a túlméretezése.

Főbb tervezési paraméterek, amelyek meghatározzák a DAF hosszú távú megbízhatóságát

A terepen alulteljesítő DAF egységek jellemzően a tervezési kezdeti szakaszig visszavezethető tervezési hiányosságokat mutatnak. Az elválasztás hatékonyságát és a működési stabilitást egyaránt meghatározó legfontosabb paraméterek a hidraulikus felületi terhelési sebesség, az újrahasznosítási arány és a bemeneti áramlás elosztási geometriája.

A hidraulikus felületi terhelési sebesség – a befolyó mennyiség köbméterében, a flotációs tartály felületének négyzetméterében, óránként kifejezve – az elsődleges méretváltozó. A legtöbb ipari alkalmazásnál a tervezési értékek a következő tartományba esnek 3-8 m³/m²·h , a finom, lassan emelkedő pelyhesedést tartalmazó szennyvízre alacsonyabb értékekkel, a durvább, gyorsan lebegő anyagokra pedig magasabb értékekkel. A tervezett terhelési sebesség túllépése csúcsáramlási események során hidraulikus rövidzárlatot okoz, ahol a beáramló áramlás megszakítja a lebegtetett iszaptakarót, és leválasztatlan szilárd anyagokat szállít a tisztított szennyvíz kivezetésébe.

Az újrahasznosítási arány – a nyomás alatt álló és mikrobuborékok keletkezéséhez visszavezetett tisztított szennyvíz hányada – jellemzően 15-50% a befolyó áramlásról. A magasabb újrahasznosítási arány nagyobb buboréktérfogatot generál, és javítja a lebegő részecskékkel való érintkezés valószínűségét, de növeli az újrahasznosító szivattyú és a nyomástartó rendszer energiafogyasztását. Ennek a paraméternek az optimalizálása megköveteli a kezelési teljesítmény és az üzemeltetési költségek közötti egyensúlyt a várható befolyó szilárdanyag-koncentrációk teljes tartományában.

A bemeneti elosztás gyakran alultervezett. A nyomás alatti recirkulációs áramlás és a kondicionált befolyó turbulens, rosszul elosztott módon történő bevezetése megzavarja a mikrobuborékok képződését és egyenetlen terhelést okoz a tartály szélességében – nagy sebességű csatornákat hozva létre, ahol az elválasztás nem hatékony, míg a többi zóna stagnál. A megfelelően megtervezett bemeneti terelőlapok és diffúzor elrendezések elengedhetetlenek a dugós áramlású hidraulikus feltételek eléréséhez, amelyek maximalizálják a flotációs hatékonyságot.

Az úsztatott iszap jellemzői és a downstream kezelési szempontok

A DAF rendszerrel előállított úsztatott iszapréteg mind fizikai jellemzőiben, mind kezelési követelményeiben lényegesen eltér a gravitációs ülepített iszaptól. A DAF float általában tartalmaz 2-6% szárazanyag tömeg szerint – lényegesen magasabb, mint a gravitációs derítő alulfolyásánál megszokott 0,5–1,5%-os szilárdanyag-koncentráció –, ami csökkenti a következő sűrítési és víztelenítési lépések térfogati terhelését.

A DAF iszap összetétele azonban jelentősen eltér a felső szennyvízforrástól függően. Az élelmiszeripari szennyvízből származó úszóanyag túlnyomórészt szerves, magas zsírtartalommal, ami kihívást jelent a csavaros prés víztelenítésében – az összenyomható, zsíros lepény csökkentheti a szűrőgyűrű tisztítási hatékonyságát és növelheti a polimerigényt. Ezzel szemben a kémiai kicsapási folyamatokból származó lebegő szilárd fém-hidroxidot tartalmazhat, amelyek jobban érzékenyek a mechanikai nyomásra, de a nehézfém-koncentrációtól függően veszélyes hulladék ártalmatlanítási módokat igényelhetnek.

Az iszapgyűjtő kialakítása – legyen szó lánchajtású kaparóról, forgó spirális kollektorról vagy hidraulikus lefölözésről – egyaránt befolyásolja az úszóleválasztás konzisztenciáját és az iszapáramba bevezetett hígítóvíz mértékét. Az agresszív kaparás nagy sebességgel visszavezetheti a lebegő szilárd anyagokat a tisztított zónába; a nem kellően gyakori lefölözés lehetővé teszi az úszóréteg túlzott megvastagodását, növelve a fajsúlyát, és a részek visszasüllyedését okozva a tartályba. A Yixing Hengye Environmental Protection Technology Co., Ltd.-nél a DAF rendszereket integrált iszapkezelési útvonalakkal tervezték – biztosítva, hogy a kollektortípust, a lefölözési gyakoriságot és a víztelenítő berendezés kapacitását koordinált rendszerként határozzák meg, nem pedig egymástól függetlenül, ami az elkerülhető teljesítménybeli hiányosságok gyakori forrása a csak berendezés-beszállítók által tervezett berendezésekben.