Flotačný stroj rozpusteného vzduchu (DAF) Výrobcovia

Fyzika stojaca za flotáciou rozpusteného vzduchu a prečo prekonáva gravitačné usadzovanie pre určité prúdy odpadu

Gravitačná sedimentácia závisí od rozdielu hustoty medzi suspendovanými pevnými látkami a vodou, aby poháňala separáciu častíc. V prípade kontaminantov s hustotou blízkou vode – emulgované oleje, jemné koloidné častice, riasy a biologické vločky – sú rýchlosti usadzovania extrémne pomalé, čo často spôsobuje, že stopy čističa sú neprakticky veľké pre požadovaný hydraulický retenčný čas. Stroje na flotáciu rozpusteným vzduchom vyriešte to obrátením separačného vektora: namiesto čakania, kým častice klesnú, sa mikrobubliny vytvorené pod tlakom prichytia k časticiam kontaminantov a vynesú ich hore na povrch ako plávajúca vrstva kalu.

Proces začína v tlakovej nádobe, kde je recyklovaný prúd vyčisteného odpadu nasýtený vzduchom pri typickom 3-6 bar . Keď sa tento presýtený prúd uvoľní cez dýzy na zníženie tlaku do flotačnej nádrže, vzduch vychádza z roztoku ako mikrobubliny s priemerom v rozsahu 10-100 µm . Veľkosť bublín je kritická: bubliny menšie ako 40 µm stúpajú dostatočne pomaly, aby sa maximalizoval čas kontaktu so suspendovanými časticami, zatiaľ čo bubliny väčšie ako 150 µm stúpajú príliš rýchlo a obchádzajú veľkú časť znečistenia.

Mechanizmus pripojenia bubliny k časticiam je riadený povrchovou chémiou. Hydrofóbne častice – oleje, vosky a niektoré syntetické vlákna – sa ľahko viažu na vzduchové bubliny bez chemickej úpravy. Hydrofilné častice, ako sú ílovité minerály a vločky hydroxidu kovu, vyžadujú pridanie koagulantu a flokulantu, aby sa ich povrch stal dostatočne hydrofóbnym na účinné prichytenie bublín. Toto rozlíšenie má priamy vplyv na návrh systému dávkovania chemikálií a projekcie prevádzkových nákladov.

Priemyselné aplikácie, kde spoločnosť DAF poskytuje merateľné výhody spracovania

DAF systémy nie sú univerzálne lepšie ako iné technológie čistenia – ich výhody sú najvýraznejšie v špecifických profiloch odpadových vôd. Pochopenie toho, kde DAF funguje najlepšie, zabraňuje nadmernej špecifikácii v aplikáciách, kde by postačovali jednoduchšie technológie, a nedostatočnej špecifikácii v aplikáciách, kde by gravitačné čističky nespĺňali limity vypúšťania.

Medzi odvetvia, v ktorých DAF neustále poskytuje silný výkon, patria:

• Spracovanie potravín a nápojov — vysoké koncentrácie tuku, oleja a mastnoty (FOG) z porážky mäsa, mliečnych výrobkov a rafinácie jedlého oleja reagujú výnimočne dobre na DAF, čím sa dosahuje efektívnosť odstraňovania FOG 90 – 98 % v jedinom prechode s vhodnou chemickou úpravou
• Tlač a farbenie odpadových vôd — častice koloidného farbiva a emulzie stabilizované povrchovo aktívnymi látkami, ktoré odolávajú gravitačnému usadzovaniu, sú účinne zachytené flotáciou DAF, čím sa znižuje zaťaženie farby a CHSK pri následnom biologickom spracovaní
• Papierne a celulózky — jemné častice vlákien a častice plniva (kaolín, uhličitan vápenatý) sú ľahko nadnášané, čo umožňuje regeneráciu vlákien a súčasne zníženie suspendovaných pevných látok v odpadovej vode z mlyna
• Kožené garbiarne — kaly obsahujúce chróm a bielkovinové zlúčeniny z operácií namáčania a vápnenia sa koncentrujú do vrstvy flotačného kalu s výrazne nižším obsahom vlhkosti ako ekvivalenty usadzované gravitáciou, čím sa znižuje odvodňovanie po prúde
• Spracovanie plastov a povrchová úprava — emulgované rezné oleje a pevné častice farieb vyžadujú DAF s pomocou koagulácie na rozbitie emulzií pred flotáciou; pri správnej kondicionácii presahuje účinnosť odstraňovania 85 % pre celkové nerozpustné látky

Skúsenosti spoločnosti Hengye Technology s projektmi v týchto sektoroch ukázali, že výkon DAF je vysoko citlivý na kroky koagulácie a flokulácie bezprostredne pred flotačnou nádržou. Investícia do správneho návrhu systému chemickej úpravy neustále prináša vyššiu návratnosť ako predimenzovanie samotnej jednotky DAF.

Kľúčové konštrukčné parametre, ktoré určujú dlhodobú spoľahlivosť DAF

Jednotky DAF, ktoré v teréne nedosahujú dostatočný výkon, zvyčajne zdieľajú spoločný súbor konštrukčných nedostatkov, ktoré možno vysledovať až do počiatočnej fázy inžinierstva. Najdôležitejšími parametrami, ktoré riadia tak účinnosť separácie, ako aj prevádzkovú stabilitu, sú rýchlosť hydraulického povrchového zaťaženia, recyklačný pomer a geometria distribúcie vstupného toku.

Rýchlosť hydraulického plošného zaťaženia – vyjadrená ako kubické metre prítoku na štvorcový meter plochy povrchu flotačnej nádrže za hodinu – je primárnou premennou veľkosti. Pre väčšinu priemyselných aplikácií spadajú konštrukčné hodnoty do rozsahu 3–8 m³/m²·h , pričom nižšie hodnoty platia pre odpadové vody obsahujúce jemné, pomaly stúpajúce vločky a vyššie hodnoty sú prípustné pre hrubší, rýchlo plávajúci materiál. Prekročenie projektovanej rýchlosti zaťaženia počas špičkových prietokov spôsobuje hydraulické skraty, kde prichádzajúce prúdenie narúša plávajúci vločkový mrak a odnáša neoddelené pevné látky do vyčisteného odtoku.

Recyklačný pomer – frakcia vyčisteného odpadu stlačeného a vráteného na vytvorenie mikrobublín – sa zvyčajne pohybuje od 15 – 50 % prítoku. Vyššie recyklačné pomery vytvárajú väčší objem bublín a zlepšujú pravdepodobnosť kontaktu so suspendovanými časticami, ale zvyšujú spotrebu energie z recyklačného čerpadla a tlakového systému. Optimalizácia tohto parametra si vyžaduje vyváženie výkonu úpravy voči prevádzkovým nákladom v celom rozsahu očakávaných koncentrácií pevných látok.

Prívodná distribúcia je často poddimenzovaná. Zavedenie tlakového recyklovaného toku a upraveného prítoku turbulentným, zle distribuovaným spôsobom narúša tvorbu mikrobublín a spôsobuje nerovnomerné zaťaženie po šírke nádrže – vytvára vysokorýchlostné kanály, kde je separácia neúčinná, zatiaľ čo ostatné zóny zostávajú stagnujúce. Správne navrhnuté vstupné priehradky a usporiadanie difúzorov sú nevyhnutné na dosiahnutie hydraulických podmienok s piestovým tokom, ktoré maximalizujú účinnosť flotácie.

Charakteristiky plávajúceho kalu a úvahy o nadväzujúcom manažmente

Vrstva plávajúceho kalu vyrobená systémom DAF sa podstatne líši od kalu usadzovaného gravitáciou tak vo fyzikálnych vlastnostiach, ako aj v požiadavkách na manipuláciu po prúde. Plavák DAF zvyčajne obsahuje 2-6% sušiny hmotnostne – výrazne vyššia ako koncentrácia pevných látok 0,5 – 1,5 % bežná v spodnom toku gravitačného čističa – čo znižuje objemové zaťaženie pri následných krokoch zahusťovania a odvodňovania.

Zloženie kalu DAF sa však značne líši v závislosti od zdroja odpadovej vody proti prúdu. Plavák z odpadovej vody zo spracovania potravín je prevažne organický s vysokým obsahom tuku, ktorý vytvára výzvy pre odvodňovanie závitovkovým lisom – stlačiteľný, mastný koláč môže znížiť účinnosť čistenia filtračného prstenca a zvýšiť dopyt po polyméroch. Float z procesov chemického zrážania môže naopak obsahovať tuhé častice hydroxidu kovu, ktoré sú prístupnejšie mechanickému stlačeniu, ale môžu si vyžadovať cesty likvidácie nebezpečného odpadu v závislosti od koncentrácií ťažkých kovov.

Konštrukcia zberača kalu – či už reťazou poháňaný škrabák, rotačný špirálový zberač alebo hydraulický skimming – ovplyvňuje tak konzistenciu odstraňovania plaváka, ako aj stupeň riediacej vody privádzanej do prúdu kalu. Agresívne škrabanie pri vysokej rýchlosti môže znovu strhávať plávajúce pevné látky späť do vyčistenej zóny; nedostatočne časté odstreďovanie umožňuje nadmernému zhrubnutiu vrstvy plaváka, čím sa zvyšuje jej špecifická hmotnosť a spôsobuje, že časti klesajú späť do nádrže. V spoločnosti Yixing Hengye Environmental Protection Technology Co., Ltd. sú systémy DAF navrhnuté s integrovanými cestami na manipuláciu s kalom – zaisťujú, že typ kolektora, frekvencia zberu a kapacita odvodňovacieho zariadenia po prúde sú špecifikované ako koordinovaný systém, a nie vyberané nezávisle, čo je bežným zdrojom nedostatkov vo výkone, ktorým sa dá vyhnúť v inštaláciách navrhnutých iba dodávateľmi zariadení.