Stroj za plutanje otopljenim zrakom (DAF) Proizvođači

Fizika koja stoji iza flotacije otopljenog zraka i zašto ona nadmašuje gravitacijsko taloženje za određene tokove otpada

Gravitacijska sedimentacija oslanja se na razliku gustoće između suspendiranih krutih tvari i vode kako bi pokrenula odvajanje čestica. Za kontaminante s gustoćom bliskom vodi - emulgirana ulja, fine koloidne čestice, alge i biološke pahuljice - stope taloženja su izuzetno spore, što često čini otiske čistača nepraktično velikima za potrebno hidrauličko vrijeme zadržavanja. Strojevi za flotaciju otopljenog zraka riješite ovo preokretanjem vektora odvajanja: umjesto da čekaju da čestice potonu, mikro-mjehurići koji nastaju pod pritiskom vežu se za čestice onečišćenja i nose ih prema površini kao lebdeći sloj mulja.

Proces počinje u posudi pod tlakom gdje se reciklirani tok pročišćenog efluenta zasiti zrakom na tipičnoj 3–6 bara . Kada se ovaj prezasićeni tok pusti kroz mlaznice za smanjenje tlaka u flotacijski spremnik, zrak izlazi iz otopine u obliku mikro mjehurića promjera u rasponu od 10–100 µm . Veličina mjehurića je kritična: mjehurići manji od 40 µm dižu se dovoljno sporo da maksimiziraju vrijeme kontakta s suspendiranim česticama, dok se mjehurići veći od 150 µm dižu prebrzo i zaobilaze velik dio opterećenja onečišćenja.

Mehanizam vezivanja mjehurića i čestica je podređen kemiji površine. Hidrofobne čestice - ulja, voskovi i određena sintetička vlakna - lako se vežu za mjehuriće zraka bez kemijskog kondicioniranja. Hidrofilne čestice kao što su minerali gline i metalni hidroksid zahtijevaju dodatak koagulansa i flokulanata kako bi njihove površine bile dovoljno hidrofobne za učinkovito pričvršćivanje mjehurića. Ova razlika ima izravne implikacije na dizajn sustava za doziranje kemikalija i projekcije operativnih troškova.

Industrijske primjene gdje DAF pruža mjerljive prednosti obrade

DAF sustavi nisu univerzalno superiorni drugim tehnologijama bistrenja — njihove su prednosti najizraženije u specifičnim profilima otpadnih voda. Razumijevanje gdje DAF radi najbolje sprječava pretjerane specifikacije u primjenama gdje bi jednostavnije tehnologije bile dovoljne, i premale specifikacije u primjenama gdje gravitacijski pročišćivači ne bi zadovoljili ograničenja ispuštanja.

Industrije u kojima DAF dosljedno pruža snažne performanse uključuju:

• Prerada hrane i pića — visoke koncentracije masti, ulja i masti (FOG) iz klanja mesa, mliječnih proizvoda i rafiniranja jestivog ulja iznimno dobro reagiraju na DAF, postižući učinkovitost uklanjanja FOG-a od 90–98% u jednom prolazu uz odgovarajuće kemijsko kondicioniranje
• Tiskanje i bojanje otpadnih voda — koloidne čestice boje i emulzije stabilizirane surfaktantom koje se odupiru gravitacijskom taloženju učinkovito se hvataju DAF flotacijom, smanjujući opterećenje bojom i KPK na daljnjem biološkom tretmanu
• Tvornice papira i celuloze — sitna vlakna i čestice punila (kaolin, kalcijev karbonat) lako plutaju, omogućujući obnavljanje vlakana i istovremeno smanjujući suspendirane krute tvari u otpadnoj vodi mlina
• Štavionice kože — mulj koji sadrži krom i proteinski spojevi iz postupaka namakanja i kalcifikacije koncentriraju se u sloj flotacijskog mulja sa znatno nižim sadržajem vlage od ekvivalenata taloženih gravitacijom, smanjujući nizvodno opterećenje odvodnjavanjem
• Obrada plastike i površinsko premazivanje — emulgirana rezna ulja i krutine boja zahtijevaju DAF uz pomoć koagulacije za razbijanje emulzija prije flotacije; kada se ispravno kondicionira, učinkovitost uklanjanja premašuje 85% za ukupne suspendirane tvari

Projektno iskustvo tvrtke Hengye Technology u ovim sektorima pokazalo je da su performanse DAF-a vrlo osjetljive na korake koagulacije i flokulacije neposredno uzvodno od flotacijskog spremnika. Ulaganje u ispravan dizajn sustava za kemijsko kondicioniranje dosljedno donosi veće povrate od predimenzioniranja same DAF jedinice.

Ključni parametri dizajna koji određuju dugoročnu pouzdanost DAF-a

Jedinice DAF-a koje imaju slabije rezultate na terenu obično dijele zajednički niz nedostataka u dizajnu koji se mogu pratiti do početne faze inženjeringa. Najposljedičniji parametri koji upravljaju i učinkovitošću odvajanja i radnom stabilnošću su brzina hidrauličkog površinskog opterećenja, omjer recikliranja i geometrija distribucije ulaznog protoka.

Stopa hidrauličkog površinskog opterećenja — izražena kao kubični metri influenta po kvadratnom metru površine flotacijskog spremnika po satu — primarna je varijabla veličine. Za većinu industrijskih primjena, projektirane vrijednosti su u rasponu od 3–8 m³/m²·h , s nižim vrijednostima koje se primjenjuju na otpadnu vodu koja sadrži fine flokule koje se sporo dižu, a više vrijednosti dopuštene za grublje, brzo plutajuće materijale. Prekoračenje projektirane stope opterećenja tijekom događaja vršnog protoka uzrokuje hidraulički kratki spoj, gdje dolazni protok remeti lebdeći pokrivač mulja i nosi nerazdvojene krutine u izlaz pročišćenog efluenta.

Omjer recikliranja — udio pročišćenog efluenta pod pritiskom i vraćenog radi stvaranja mikro mjehurića — obično se kreće od 15–50% dotočnog toka. Veći omjeri recikliranja generiraju veći volumen mjehurića i poboljšavaju vjerojatnost kontakta s suspendiranim česticama, ali povećavaju potrošnju energije iz pumpe za recikliranje i sustava za nadtlačenje. Optimiziranje ovog parametra zahtijeva balansiranje učinka tretmana u odnosu na operativne troškove u cijelom rasponu očekivanih utjecajnih koncentracija krutih tvari.

Ulazna distribucija je često nedovoljno projektirana. Uvođenje reciklažnog toka pod tlakom i kondicioniranog dotoka na turbulentan, slabo raspoređen način ometa stvaranje mikro mjehurića i uzrokuje neravnomjerno opterećenje po širini spremnika — stvarajući kanale velike brzine gdje je odvajanje neučinkovito dok druge zone ostavljaju stagnirajući. Ispravno dizajnirane ulazne pregrade i rasporedi difuzora bitni su za postizanje hidrauličkih uvjeta protoka koji povećavaju učinkovitost flotacije.

Karakteristike plutajućeg mulja i nizvodno upravljanje

Plutajući sloj mulja proizveden DAF sustavom značajno se razlikuje od mulja taloženog gravitacijom i po fizičkim karakteristikama i po zahtjevima za rukovanje nizvodno. DAF plovak obično sadrži 2–6% suhe tvari po masi — znatno više od koncentracije krutih tvari od 0,5–1,5 % uobičajene u donjem dijelu gravitacijskog pročišćivača — što smanjuje volumetrijsko opterećenje u sljedećim koracima zgušnjavanja i odvodnjavanja.

Međutim, sastav DAF mulja znatno varira ovisno o uzvodnom izvoru otpadne vode. Plutak iz otpadnih voda prerade hrane je pretežno organski, s visokim udjelom masti koji stvara izazove za odvodnjavanje vijčane preše — stlačivi, masni kolač može smanjiti učinkovitost čišćenja prstena filtera i povećati potražnju za polimerima. Nasuprot tome, plutajuće sredstvo iz procesa kemijskog taloženja može sadržavati krutine metalnog hidroksida koje su podložnije mehaničkoj kompresiji, ali mogu zahtijevati puteve odlaganja opasnog otpada ovisno o koncentracijama teških metala.

Dizajn sakupljača mulja — bilo da se radi o strugaču s lančanim pogonom, rotirajućem spiralnom kolektoru ili hidrauličkom skidanju mulja — utječe i na dosljednost uklanjanja plovkom i na stupanj razrijeđene vode koja se uvodi u tok mulja. Agresivno struganje velikom brzinom može ponovno uvući plutajuće krutine natrag u pročišćenu zonu; nedovoljno često skidanje omogućuje prekomjerno zgušnjavanje plutajućeg sloja, povećavajući njegovu specifičnu težinu i uzrokujući da dijelovi potonu natrag u spremnik. U Yixing Hengye Environmental Protection Technology Co., Ltd., DAF sustavi dizajnirani su s integriranim putevima rukovanja muljem — osiguravajući da su tip kolektora, učestalost obrade i kapacitet opreme za odvodnjavanje navedeni kao koordinirani sustav, a ne neovisno odabrani, što je čest izvor nedostataka u performansama koje je moguće izbjeći u instalacijama koje su projektirali dobavljači samo opreme.