Dissolved Air Flotation DAF: Wastewater Treatment System Design

Ano ang Ginagawa DAF Stand For in Water Treatment at Paano Ito Gumagana

Ano ang ibig sabihin ng DAF sa water treatment? Ang DAF ay ang acronym para sa Dissolved Air Flotation, isang proseso ng physical-chemical separation na idinisenyo upang alisin ang mga suspendido na solid, langis, grasa, at low-density na particle mula sa tubig. Ang dissolved air flotation wastewater treatment Nagsisimula ang proseso kapag pumasok ang influent sa isang header box na nagpapababa ng bilis ng tubig at namamahagi ng daloy nang pantay-pantay sa sisidlan. Ang isang naka-pressure na stream ng tubig na ganap na puspos ng natunaw na hangin - karaniwang tinatawag na whitewater - ay iniksyon sa papasok na stream ng basura kasama ang anumang kinakailangang mga kemikal na flocculant.

Kapag ang naka-pressurized na air-water solution ay inilabas sa atmospheric pressure sa loob ng DAF tank, pinipilit ng biglaang pagbaba ng presyon ang natunaw na hangin na mamuo mula sa solusyon bilang bilyun-bilyong microscopic na bula. Ang mga bula na ito, karaniwang nasa pagitan 30 at 50 microns sa diameter, ikabit sa mga hydrophobic contaminants at lumikha ng mga bubble-floc aggregates na may pangkalahatang partikular na gravity na mas mababa sa 1.0, na nagiging sanhi ng mabilis na pagtaas ng mga ito sa ibabaw. Tinatanggal ng mekanikal na skimming device ang floated sludge layer, habang ang nilinaw na tubig ay patuloy na kinokolekta mula sa maraming punto sa loob ng DAF at dini-discharge sa ibabaw ng pipe weirs sa isang effluent chamber. Ito ang pundasyon ng anuman DAF unit wastewater treatment operasyon.

Ang Mga Pisikal na Prinsipyo sa Pagmamaneho sa Dissolved Air Flotation Water Treatment

Ang dissolved air flotation water treatment Ang proseso ay pinamamahalaan ng Batas ni Henry, na nagsasaad na ang dami ng gas na natunaw sa isang likido ay proporsyonal sa bahagyang presyon ng gas na iyon sa itaas ng likido. Sa pamamagitan ng pagpindot sa isang recycle stream ng ginagamot na effluent na nadikit sa hangin, a dissolved air flotation pump mas pinipilit ang mas maraming hangin sa solusyon kaysa posible sa atmospheric pressure. Kapag ang puspos na tubig na ito ay muling pumasok sa tangke ng DAF, ang pagbaba ng presyon ay lumilikha ng mga supersaturated na kondisyon, at ang labis na natunaw na hangin ay lumalabas bilang mga microbubble mula sa 10 hanggang 100 micrometers sa diameter.

Ang 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 dissolved air floatation system pambihirang epektibo sa pag-alis ng mga light particle na hindi kailanman tumira sa isang maginoo na clarifier.

Pamantayan sa Disenyo ng DAF System na Tumutukoy sa Pagganap

Tama Disenyo ng sistema ng DAF nangangailangan ng maingat na pagsusuri ng ilang magkakaugnay na mga parameter. Ang laki ng flotation basin ay pangunahing hinihimok ng haydroliko na rate ng pagkarga . Ang mga maginoo na sistema ng DAF ay idinisenyo para sa 4 hanggang 8 galon kada minuto bawat talampakang parisukat , habang ang mga modernong high-rate na sistema ay maaaring gumana nang epektibo hanggang sa 20 gpm bawat square foot . Ang talahanayan sa ibaba ay nagbubuod sa mga kritikal na parameter ng disenyo para sa isang maayos na ininhinyero dissolved air flotation system .

Ang Air sa Solids (A/S) ratio ay ang nag-iisang pinakapangunahing variable ng disenyo. Tinutukoy nito kung gaano karaming hangin ang kinakailangan upang lumutang ang isang naibigay na dami ng mga solido. Sa 75 psig at 70 degrees F , ang tubig ay nakakamit ng humigit-kumulang 9 porsiyentong saturation ng hangin . Para sa isang stream ng basura na naglalaman ng 1,000 milligrams kada litro ng TSS, ito ay nangangahulugang humigit-kumulang isang 50 porsiyentong recycle rate , habang ang mga stream na may 2,000 milligrams kada litro ng TSS ay nangangailangan ng a 100 porsyento na recycle rate . Ang solids loading rate nagtatatag ng ugnayan sa pagitan ng epektibong surface area ng DAF cell at ang kabuuang masa ng TSS at FOG na pumapasok sa system. Inirerekomenda ng karamihan sa mga may karanasan na taga-disenyo na huwag lumampas 2.0 pounds kada oras kada square foot upang maiwasan ang pagdadala ng mga solido sa nilinaw na effluent.

Mayroong dalawang karaniwang configuration ng tangke: pabilog at hugis-parihaba. Ang mga pabilog na tangke ay kadalasang ginagamit para sa wastewater at pampalapot ng putik, habang ang mga hugis-parihaba na tangke ay mas karaniwan para sa maiinom na paggamot ng tubig. Ang mga parihabang tangke ay nag-aalok ng mas simpleng konstruksyon, mas madaling pagpasok ng flocculated na tubig, at mas mahusay na pag-alis ng float. Karaniwang nililimitahan ng mga conventional DAF system ang haba ng tangke sa 40 talampakan , na may humigit-kumulang na lalim ng tubig 10 talampakan .

Ang Central Role of Dissolved Air Flotation Pumps

Ang dissolved air flotation pump ay ang pinaka-kritikal na bahagi sa pagkamit ng mahusay na air flotation separation. Ang pump na ito ay lumilikha ng may presyon ng whitewater stream na bumubuo ng mga microbubble na responsable para sa pag-alis ng kontaminant. Hindi tulad ng isang karaniwang centrifugal pump na nakakamit lamang 20 hanggang 50 porsiyentong kahusayan ng saturation , isang espesyal na regenerative turbine o multi-stage dissolved air flotation pump nakakamit higit sa 95 porsiyentong kahusayan ng saturation para sa mga bula sa 5 hanggang 15 micron range . Ang nasabing bomba ay gumaganap ng tatlong mga pag-andar sa isang solong yunit: sabay-sabay na pagguhit sa hangin at tubig, paghahalo sa kanila, at pagkatapos ay dissolving ang hangin gamit ang isang high-shear turbine impeller.

Ang mataas na kahusayan na ito ay nagbibigay-daan sa mga rate ng pag-recycle na kasing baba 10 hanggang 20 porsiyento , kumpara sa 30 hanggang 50 porsiyento tipikal ng mga kumbensyonal na sistema na umaasa sa hindi gaanong mahusay na mga pamamaraan ng saturation. Ang mas mababang mga rate ng pag-recycle ay nangangahulugan ng mas epektibong oras ng pagpapanatili ng tubig sa loob ng tangke ng DAF, mas mahusay na paghihiwalay, at pinababang pagkonsumo ng enerhiya. Ang pinaka matatag dissolved air flotation pump ay binuo gamit ang 316 hindi kinakalawang na asero konstruksyon, mga mechanical seal na na-rate para sa tuluy-tuloy na high-pressure na operasyon, at premium na kahusayan na mga motor. Kapag isinama sa a dissolved air floatation system , ang isang high-performance pump ay naghahatid ng pare-parehong air-to-water ratios, mga bubble size ng 20 microns o mas mababa , a 10 hanggang 40 porsiyentong pagbawas sa pagkonsumo ng kemikal , at isang compact installation footprint. Ang mga pump na ito ay maaaring i-install bilang kapalit na recycle pump para sa mga umiiral nang DAF system o naka-package bilang bahagi ng isang kumpletong whitewater generation module.

Chemical Conditioning at Pretreatment Essentials

Ang kemikal na pretreatment ay mahalaga para makamit ang mataas na kahusayan sa pag-alis na dissolved air flotation wastewater treatment kilala ang mga system para sa. Ang proseso ay karaniwang nagsasangkot ng dalawang yugto. Ang isang coagulant — karaniwang aluminum sulfate, ferric chloride, o polyaluminum chloride — ay unang hinahalo sa wastewater, na nagti-trigger sa pagbuo ng mga microfloc mula sa mga colloidal na particle. Pagkatapos ay idinagdag ang isang polymer flocculant upang itaguyod ang pagbuo ng mas malaki, mas matatag na mga floc na parehong lumalaban sa breakup at nagbibigay ng mahusay na buoyancy.

Ang pagsubok sa jar ay sapilitan para sa pagtukoy ng tamang uri, dosis, at pagkakasunud-sunod ng pagdaragdag ng kemikal. Kabilang sa mga pangunahing parameter ng kalidad ng tubig na nakakaimpluwensya sa mga desisyon sa dosing ay ang konsentrasyon ng TSS, uri at konsentrasyon ng FOG, mga antas ng BOD at COD, pH, alkalinity, at pamamahagi ng laki ng particle. Para sa mataas na TSS load na lumalampas 1,000 milligrams kada litro , isang hakbang bago ang paggamot tulad ng screening o pangunahing sedimentation ay pumipigil sa DAF unit na mapuspos at tinitiyak ang pare-parehong kalidad ng effluent.

Sinusukat ang Pag-aalis ng Contaminant sa Mga Pangunahing Parameter

Isang maayos na engineered Sistema ng DAF para sa paggamot ng tubig patuloy na nakakamit ang pambihirang pag-alis ng kontaminant. Ang mga sumusunod na numero ay kumakatawan sa dokumentadong pagganap sa isang malawak na hanay ng mga pang-industriyang installation.

• Total Suspended Solids (TSS) : Ang kahusayan sa pag-alis ay mula sa 90 hanggang 99 porsyento kapag pinagsama sa wastong chemical dosing. Kahit na sa ilalim ng variable na kondisyon ng paglo-load, ang mga sistema ng DAF ay regular na nagpapanatili ng maagos na TSS na mas mababa sa 30 milligrams kada litro.
• Mga Fats, Oils, and Grease (FOG) : Ang DAF ay pambihirang epektibo para sa pag-alis ng FOG, na may maraming mga sistemang pang-industriya na nakakamit kabuuang nilalaman ng langis at grasa sa ibaba 20 bahagi bawat milyon sa ginagamot na effluent.
• Chemical Oxygen Demand (COD) : Sa pamamagitan ng pag-alis ng mga solid at FOG fraction na malaki ang kontribusyon sa COD, ang mga kahusayan sa pag-alis sa pagitan ng 86 at 91 porsyento ay karaniwang sinusunod.
• Labo : Ang mga rate ng pag-alis ay patuloy na lumalampas 84 porsyento , na may mga na-optimize na pag-install na nakakamit 96 hanggang 97 porsiyentong pagbabawas ng labo .
• Kabuuang Phosphate : Mga kahusayan sa pag-alis sa pagitan 95 at 96 porsyento ay makakamit sa mahusay na na-optimize na mga pag-install ng DAF na may naaangkop na dosing ng metal salt coagulant.

Ano ang gumagawa dissolved air flotation DAF partikular na kapansin-pansin ang compact size nito. Na may oras ng pagpapanatili ng makatarungan 3 hanggang 5 minutos at isang tangke depth bilang mababaw bilang 600 milimetro , ang mga unit ng DAF ay naghahatid ng mga kahusayan sa paghihiwalay na mangangailangan ng mga sedimentation basin na may mga oras ng oras ng pagpapanatili upang tumugma. Ang putik na ginawa ng DAF ay mas makapal din — karaniwan 2 hanggang 4 na porsiyentong solido kumpara sa mas mababa sa 1 porsyento mula sa sedimentation — na nagpapababa ng mga gastos sa downstream dewatering at dami ng paghawak.

Mga Bentahe Kumpara sa Conventional Sedimentation Clarifiers

Sa karamihan ng mga pang-industriyang aplikasyon, a dissolved air floatation system ay ang ginustong alternatibo sa gravity sedimentation. Habang ang isang kumbensyonal na clarifier ay nangangailangan ng mga oras para sa mga particle upang tumira, ang DAF ay aktibong nagpapalutang ng mga contaminant pataas sa ilang minuto, na naghahatid ng mas mabilis na pagproseso. Ang panghuling kalidad ng tubig ay patuloy na mas mahusay dahil ang flotation ay nag-aalis ng mas maliliit, mas magaan na mga particle na hindi kailanman tumira sa isang maginoo na clarifier.

Ang mga sistema ng DAF ay nangangailangan din ng makabuluhang mas kaunting espasyo kaysa sa maihahambing na mga clarifier at, dahil sa kanilang modular construction, nagbibigay-daan sa madaling pag-install at mabilis na pagsisimula. Nagpapakita sila ng mas mataas na pagpapaubaya para sa mga variable na kondisyon ng paglo-load at gumagawa ng mas makapal na putik na nagpapababa ng mga gastos sa pag-dewater. Modernong mataas na rate dissolved air flotation DAF isinasama ng mga disenyo ang mga tampok tulad ng progresibong pagkuha ng tubig, pagsasaayos ng cross-flow para sa mas mababang panloob na bilis, mga plate separator, at koleksyon ng putik sa ilalim ng cone, na lahat ay higit na nagpapabuti sa pagganap at pagiging maaasahan ng paghihiwalay.

Mga Pangunahing Sektor ng Industriya na Umaasa sa DAF Unit Wastewater Treatment

DAF unit wastewater treatment ay napatunayang kailangang-kailangan sa malawak na spectrum ng mga industriya kung saan nangingibabaw ang mga low-density contaminants at mas mataas ang espasyo. Ang mga pangunahing sektor ng aplikasyon ay kinabibilangan ng:

• Pagproseso ng Pagkain at Inumin : Ang mga halaman ng karne at manok, mga pasilidad sa pagpoproseso ng pagawaan ng gatas, at mga edible oil refinery ay gumagamit ng DAF upang alisin ang mataas na konsentrasyon ng mga taba, langis, at mga organic na solid mula sa kanilang mga wastewater stream.
• Langis at Gas : Ang DAF ay malawakang ginagamit sa paggamot ng ginawang tubig at mga effluent ng refinery na naglalaman ng dispersed o emulsified na langis, na nakakamit ang mga antas ng effluent na langis at grasa na nakakatugon sa mga mahigpit na pahintulot sa paglabas.
• Pulp at Papel : Ang wastewater ng paper mill na naglalaman ng mga fiber, filler, at coating na materyales ay mahusay na tumutugon sa flotation separation para sa parehong proseso ng paglilinaw ng tubig at sludge thickening.
• Kemikal at Petrochemical : Ang mga pasilidad na ito ay gumagamit ng DAF upang alisin ang mga oil-water emulsion, namuo na mga metal, at mga nasuspinde na solidong nauugnay sa proseso bago ang biological na paggamot o discharge.
• Municipal Wastewater Treatment : Ang DAF ay nagsisilbing parehong pangunahing paglilinaw at tertiary polishing upang alisin ang mga natitirang nasuspinde na solids, phosphorus, at algae bago ang huling paglabas.
• Paggamot sa Pag-inom ng Tubig : Mula noong huling bahagi ng 1960s, inilapat ang DAF sa produksyon ng inuming tubig, na nagpapatunay na partikular na mahusay sa pag-alis ng algae, natural na kulay, at mga particle na mababa ang density mula sa mga supply ng tubig sa ibabaw.

Mga Kasanayan sa Pagpapatakbo para sa Sustained High Efficiency

Pagpapanatili ng pinakamataas na pagganap mula sa a dissolved air flotation wastewater treatment ang sistema ay nangangailangan ng disiplinadong kontrol sa pagpapatakbo ng ilang mga variable. Ang saturation pressure sa air dissolution system ay dapat manatili sa loob ng 80 hanggang 100 psi hanay para sa epektibong pagbuo ng bula; ang hindi sapat na presyon ay nagreresulta sa mahinang paglabas ng hangin, habang ang labis na presyon ay nag-aaksaya ng enerhiya. Ang pH ay dapat na mapanatili sa pinakamainam na hanay para sa napiling coagulant, karaniwan 6.0 hanggang 7.5 , dahil pinapataas ng operasyon sa labas ng window na ito ang pagkonsumo ng kemikal nang hindi pinapabuti ang pag-alis. Ang kabuuang haydroliko na daloy sa pamamagitan ng DAF — ang kabuuan ng influent at recycle — ay dapat manatili sa loob ng kapasidad ng paglo-load ng disenyo upang maiwasan ang short-circuiting at solids carryover. Dapat isaayos ang mekanismo ng surface skimming upang maalis ang float sludge sa bilis na pumipigil sa naipon na layer na maging masyadong makapal at masira, habang iniiwasan ang labis na pag-aalis ng tubig. Ang regular na inspeksyon ng mga pressure gauge, pagtuklas ng mga tagas, at pagsunod sa isang komprehensibong iskedyul ng pagpapanatili ay tinitiyak na ang Sistema ng DAF para sa paggamot ng tubig patuloy na naghahatid ng pagganap ng disenyo sa mga taon ng pagpapatakbo.