Mașină de flotație cu aer dizolvat (DAF) Producători

Fizica din spatele flotației aerului dizolvat și de ce depășește soluția gravitațională pentru anumite fluxuri de deșeuri

Sedimentarea gravitațională se bazează pe diferența de densitate dintre solidele în suspensie și apă pentru a determina separarea particulelor. Pentru contaminanții cu densități apropiate de apă - uleiuri emulsionate, particule fine coloidale, alge și flocul biologic - vitezele de decantare sunt extrem de lente, făcând adesea amprentele clarificatorului nepractic mari pentru timpul necesar de retenție hidraulică. Mașini de flotație cu aer dizolvat rezolvați acest lucru inversând vectorul de separare: în loc să așteptați ca particulele să se scufunde, microbulele generate sub presiune se atașează de particulele contaminante și le transportă în sus la suprafață ca un strat de nămol plutit.

Procesul începe într-un vas de presurizare în care un flux de reciclare de efluent clarificat este saturat cu aer la 3-6 bari . Când acest curent suprasaturat este eliberat prin duzele de reducere a presiunii în rezervorul de flotație, aerul iese din soluție sub formă de microbule cu diametre în intervalul de 10–100 µm . Dimensiunea bulelor este critică: bulele mai mici de 40 µm se ridică suficient de lent pentru a maximiza timpul de contact cu particulele în suspensie, în timp ce bulele mai mari de 150 µm se ridică prea repede și ocolesc o mare parte a încărcăturii de contaminanți.

Mecanismul de atașare a bulelor de particule este guvernat de chimia suprafeței. Particulele hidrofobe - uleiuri, ceară și anumite fibre sintetice - se atașează ușor de bulele de aer fără condiționare chimică. Particulele hidrofile, cum ar fi mineralele de argilă și flocul de hidroxid de metal necesită adăugare de coagulant și floculant pentru a face suprafețele lor suficient de hidrofobe pentru o atașare eficientă a bulelor. Această distincție are implicații directe pentru proiectarea sistemului de dozare chimică și pentru proiecțiile costurilor de operare.

Aplicații industriale unde DAF oferă avantaje măsurabile ale tratamentului

DAF sistemele nu sunt universal superioare altor tehnologii de clarificare – avantajele lor sunt cele mai pronunțate în profilurile specifice de ape uzate. Înțelegerea unde DAF funcționează cel mai bine previne supraspecificarea în aplicațiile în care tehnologiile mai simple ar fi suficiente și subspecificarea în aplicațiile în care clarificatoarele gravitaționale nu ar îndeplini limitele de descărcare.

Industriile în care DAF oferă în mod constant performanțe puternice includ:

• Prelucrarea alimentelor și a băuturilor — concentrațiile ridicate de grăsimi, ulei și grăsimi (FOG) de la sacrificarea cărnii, lactate și rafinarea uleiului comestibil răspund excepțional de bine la DAF, realizând eficiența de îndepărtare a FOG de 90–98% într-o singură trecere cu condiționare chimică corespunzătoare
• Tipărire și vopsire ape uzate — particulele de colorant coloidal și emulsiile stabilizate cu surfactant care rezistă depunerii gravitaționale sunt captate eficient de flotația DAF, reducând încărcările de culoare și COD pe tratamentul biologic din aval
• Fabrici de hârtie și celuloză — fibrele fine și particulele de umplutură (caolin, carbonat de calciu) sunt ușor de plutit, permițând recuperarea fibrelor și reducerea simultană a solidelor în suspensie din efluentul fabricii
• Tăbăcării de piele — nămolurile care conțin crom și compușii proteici de la operațiunile de înmuiere și var sunt concentrate într-un strat de nămol de flotație cu un conținut de umiditate semnificativ mai mic decât echivalentele decantate prin gravitație, reducând sarcina de deshidratare în aval
• Prelucrarea plasticului și acoperirea suprafețelor — uleiurile de tăiere emulsionate și solidele de vopsea necesită DAF asistat de coagulare pentru a sparge emulsiile înainte de flotare; atunci când este condiționat corect, eficiența de îndepărtare depășește 85% pentru solidele totale în suspensie

Experiența proiectului Hengye Technology în aceste sectoare a demonstrat că performanța DAF este foarte sensibilă la etapele de coagulare și floculare imediat în amonte de rezervorul de flotație. Investiția în proiectarea corectă a sistemului de condiționare chimică generează în mod constant profituri mai mari decât supradimensionarea unității DAF în sine.

Parametri cheie de proiectare care determină fiabilitatea DAF pe termen lung

Unitățile DAF care au performanțe slabe în domeniu au în mod obișnuit un set comun de deficiențe de proiectare urmăribile până la etapa inițială de inginerie. Cei mai importanți parametri care guvernează atât eficiența separării, cât și stabilitatea operațională sunt rata de încărcare a suprafeței hidraulice, raportul de reciclare și geometria distribuției debitului de intrare.

Rata de încărcare a suprafeței hidraulice - exprimată în metri cubi de influent pe metru pătrat de suprafață a rezervorului de flotație pe oră - este variabila primară de dimensionare. Pentru majoritatea aplicațiilor industriale, valorile de proiectare se încadrează în intervalul de 3–8 m³/m²·h , cu valori mai mici aplicate apelor uzate care conțin floc fin, cu creștere lentă și valori mai mari permise pentru materialul mai grosier, care plutește rapid. Depășirea ratei de încărcare proiectată în timpul evenimentelor de debit maxim provoacă un scurtcircuit hidraulic, unde debitul de intrare perturbă pătura de nămol plutită și transportă solide neseparate în evacuarea efluentului clarificat.

Raportul de reciclare - fracția de efluent clarificat presurizat și returnat pentru a genera micro-bule - variază de obicei de la 15–50% a fluxului de influent. Rate mai mari de reciclare generează un volum mai mare de bule și îmbunătățesc probabilitatea de contact cu particulele în suspensie, dar cresc consumul de energie de la pompa de reciclare și sistemul de presurizare. Optimizarea acestui parametru necesită echilibrarea performanței tratamentului față de costurile de operare pe întreaga gamă de concentrații așteptate de solide influente.

Distribuția la admisie este adesea subproiectată. Introducerea fluxului de reciclare presurizat și a influențului condiționat într-o manieră turbulentă și prost distribuită perturbă formarea de microbule și provoacă încărcare neuniformă pe lățimea rezervorului - creând canale de mare viteză în care separarea este ineficientă, lăsând alte zone stagnante. Deflectoarele de admisie și aranjamentele difuzoarelor proiectate corespunzător sunt esențiale pentru atingerea condițiilor hidraulice de curgere a blocului care maximizează eficiența de flotare.

Caracteristicile nămolului plutit și considerații de gestionare în aval

Stratul de nămol plutit produs de un sistem DAF diferă substanțial de nămolul decantat prin gravitație atât în ceea ce privește caracteristicile fizice, cât și cerințele de manipulare în aval. DAF float conține de obicei 2-6% solide uscate în masă — semnificativ mai mare decât concentrația de solide de 0,5–1,5% obișnuită în debitul inferior al clarificatorului gravitațional — ceea ce reduce sarcina volumetrică în etapele ulterioare de îngroșare și deshidratare.

Cu toate acestea, compoziția nămolului DAF variază considerabil în funcție de sursa de apă uzată din amonte. Flota din apele uzate din procesarea alimentelor este în principal organică, cu conținut ridicat de grăsime, care creează provocări pentru deshidratarea prin presa cu șurub - turta compresibilă și grasă poate reduce eficacitatea curățării inelului de filtrare și poate crește cererea de polimeri. Flota din procesele de precipitare chimică, dimpotrivă, poate conține solide de hidroxid de metal care sunt mai susceptibile de comprimare mecanică, dar pot necesita căi de eliminare a deșeurilor periculoase, în funcție de concentrațiile de metale grele.

Designul colectorului de nămol – fie că este răzuit cu lanț, colector rotativ spiralat sau curățare hidraulică – afectează atât consistența îndepărtării flotorului, cât și gradul de diluare a apei introduse în fluxul de nămol. Răzuirea agresivă la viteză mare poate retrage solidele plutite înapoi în zona clarificată; îndepărtarea insuficient de frecventă permite stratului plutitor să se îngroașe excesiv, crescându-i greutatea specifică și determinând porțiunile să se scufunde înapoi în rezervor. La Yixing Hengye Environmental Protection Technology Co., Ltd., sistemele DAF sunt proiectate cu căi integrate de manipulare a nămolului - asigurându-se că tipul de colector, frecvența de scurgere și capacitatea echipamentului de deshidratare în aval sunt specificate ca un sistem coordonat și nu selectat independent, ceea ce este o sursă comună de lacune de performanță evitabile în instalațiile proiectate doar de furnizori de echipamente..