Сістэма флатацыі растворанага паветра (DAF): тлумачэнне прынцыпу працы
Уводзіны: Што такое DAF?
Флатацыя растворанага паветра (DAF) - гэта фізіка-хімічны працэс ачысткі вады і сцёкавых вод, які асвятляе ваду шляхам выдалення ўзважаных цвёрдых часціц, алеяў, змазак і іншых забруджванняў. У адрозненне ад седыментацыі, якая абапіраецца на гравітацыю для апускання цяжкіх часціц, DAF выкарыстоўвае мільёны малюсенькіх мікрапузыркаў, каб вывесці лёгкія часціцы на паверхню для выдалення.
Ён шырока выкарыстоўваецца ў розных галінах прамысловасці, уключаючы харчовую прамысловасць (мяса-малочныя прадукты, птушкаводства), нафтаперапрацоўчыя заводы, цэлюлозна-папяровыя фабрыкі і муніцыпальную ачыстку пітной вады, асабліва для ачысткі вады часціцамі нізкай шчыльнасці, такімі як багавінне або натуральны колер.
Асноўны навуковы прынцып
Фундаментальны механізм DAF заснаваны на законе Генры растваральнасці газу. Гэты закон абвяшчае, што колькасць паветра, растворанага ў вадкасці, прама прапарцыйная ціску, прыкладзенаму да гэтай вадкасці.
Пры падвышэнні ціску вады да 400–600 кПа (прыблізна 4–6 бар або 60–90 фунтаў на квадратны цаля) у спецыяльна распрацаванай ёмістасці, званай насычальнікам, у раствор нагнятаецца значная колькасць паветра. Калі гэтая вада пад ціскам, насычаная паветрам, раптоўна трапляе ў флотацыстэрну пры атмасферным ціску, падзенне ціску прымушае растворанае паветра выходзіць з раствора, утвараючы вельмі дробныя бурбалкі (звычайна 10–100 мікрон у дыяметры).
Гэтыя мікраскапічныя бурбалкі прымацоўваюцца да ўзважаных часціц або шматкоў, зніжаючы іх агульную шчыльнасць. Як толькі агульная шчыльнасць "агрэгата часціц і бурбалак" становіцца меншай за шчыльнасць вады, сілы плавучасці хутка падымаюць агрэгат на паверхню вады.
Падрабязны пакрокавы працоўны працэс
Працэс DAF можна разбіць на чатыры асноўныя этапы:
КРОК 01
Папярэдняя апрацоўка (каагуляцыя і флокуляция)
● Перш чым паступаць у блок DAF, неачышчаныя сцёкавыя вады звычайна папярэдне ачышчаюцца хімікатамі.
● Каагулянты (напрыклад, сульфат алюмінію, хларыд жалеза або поліалюміній хларыд) дадаюцца для нейтралізацыі электрычных зарадаў дробных часціц, што дазваляе ім зліпацца.
● Флокулянты (палімеры з доўгім ланцугом) дадаюцца для звязвання гэтых згусткаў у больш буйныя бачныя «флокулянты». Гэты этап мае вырашальнае значэнне для ўлоўлівання калоідаў і разбурэння алейных эмульсій, каб бурбалкі маглі эфектыўна прымацоўвацца.
КРОК 02
Ціск і насычэнне паветрам (пакаленне "Whitewater")
● Частка (звычайна 8-30%) асветленай сцёкавай вады рэцыркулюе ў сістэму павышэння ціску.
● Рэцыркуляцыйны помпа накіроўвае ваду ў паветраны барабан або сатуратар.
● У гэты паток падаецца сціснутае паветра, якое растварае паветра ў вадзе пад высокім ціскам (4-6 бар).
Атрыманы паток, вядомы як "белая вада" з-за свайго малочнага выгляду, уяўляе сабой звышнасычаны раствор паветра ў вадзе.
КРОК 03
Кантактная зона (вызваленне бурбалкі і мацаванне)
● Белая вада пад ціскам паступае ў кантактную зону бака DAF праз спецыялізаваныя фарсункі або зваротны клапан.
● Раптоўнае падзенне ціску да атмасфернага прыводзіць да моцнага выкіду мікрабурбалак (20–30 мікрон з'яўляецца аптымальным).
● Гэтыя бурбалкі неадкладна ўступаюць у кантакт з флокуляванай сцёкавай вадой. З дапамогай механізмаў сутыкнення і адсорбцыі бурбалкі прымацоўваюцца да шматкоў.
КРОК 04
Зона падзелу (флотацыя і скімінг)
Сумесь вады, шматкоў і прымацаваных бурбалак трапляе ў вялікую зону падзелу.
● Плавучасць: агрэгаты бурбалкі і шматкоў хутка падымаюцца на паверхню.
● Шлейкавая коўдра: яны назапашваюцца ў выглядзе плывучай глеевай коўдры або «паплавка».
● Скіммер: матарызаваны ланцуговы скімер або скраб, які верціцца, бесперапынна выдаляе гэты плаваючы шлам з паверхні ў зборны бункер для ўтылізацыі або далейшага згушчэння.
● Збор сцёкавых вод: асветленая (ачышчаная) вада, цяпер свабодная ад цвёрдых часціц, збіраецца з дна рэзервуара праз лафеты або вадасцёкі і альбо скідаецца, альбо выкарыстоўваецца паўторна.
Візуальнае рэзюмэ Flow
Ключавыя кампаненты сістэмы DAF
Флотацыйны бак: басейн, дзе адбываецца аддзяленне, часта зроблены са сталі (з пакрыццём ад карозіі) або нержавеючай сталі.
Сістэма насычэння паветрам (сатуратар): ёмістасць пад ціскам, прызначаная для максімальнага растварэння паветра ў вадзе. Для павышэння эфектыўнасці ён можа быць запакаваны носьбітамі.
Рэцыркуляцыйны помпа: стварае ціск у патоку сцёкавай вады.
Клапан зваротнага ціску / сопла: размешчаны на ўваходзе ў DAF; стварае перапад ціску, неабходны для адукацыі микропузырьков.
Зборка скімера: ланцуг і лопастны механізм, які здымае павярхоўны шлам з вады.
Станцыі дазавання хімічных рэчываў: для дадання каагулянтаў, флокулянтов і рэгулятараў pH.
Тры тыпу сістэм герметызацыі
У залежнасці ад характару сцёкавых вод выкарыстоўваюцца розныя канфігурацыі ціску:
● Нагнятанне поўнага патоку: увесь паток знаходзіцца пад ціскам. Лепш за ўсё падыходзіць для сцёкавых вод з высокай канцэнтрацыяй масляністых матэрыялаў.
● Частковы паток пад ціскам: пад ціскам знаходзіцца толькі частка прытоку. Падыходзіць для ўмераных і нізкіх канцэнтрацый цвёрдых рэчываў.
● Рэцыркуляваны паток пад ціскам (найбольш распаўсюджаны): толькі сцёкавая вада (ачышчаная вада) рэцыркулюецца і знаходзіцца пад ціскам. Гэта ідэальны варыянт для апрацоўкі далікатных шматкоў або эмульсій, якія могуць быць разбураны пры інтэнсіўным змешванні помпай, забяспечваючы высокую якасць сцёкаў.
Перавагі DAF перад седыментацыяй
DAF прапануе пэўныя перавагі, якія робяць яго пераважным выбарам для некаторых прыкладанняў:
| Асаблівасць |
DAF |
Адкладанне |
| Тып часціц |
Выдатна падыходзіць для часціц нізкай шчыльнасці (пухнатых), багавіння і масла. |
Лепш за ўсё падыходзіць для цяжкіх часціц высокай шчыльнасці. |
| Час запуску |
Вельмі хутка (прыблізна 30 хвілін). |
Павольна (гадзіны для дасягнення ўстойлівага стану). |
| След |
Маленькі; высокія паказчыкі гідраўлічнай нагрузкі (5–20 галлонаў у хвіліну/фут²). |
Вялікі; патрабуе доўгага ўтрымання. |
| Якасць асадка |
Больш густы асадак (2–4% цвёрдых рэчываў), лягчэй абязводжваецца. |
Тонкі асадак, патрабуе далейшага згушчэння. |
| Тэмпературная адчувальнасць |
Не паддаецца ўздзеянню халоднай вады. |
Эфектыўнасць адстойвання падае ў халоднай вадзе. |
Тыповыя прымянення
● Пітная вада: выдаленне багавіння, натуральны колер і часціцы нізкай мутнасці.
● Харчовая прамысловасць: Выдаленне тлушчаў, алеяў і змазкі (ТУМАН) са сцёкавых вод бойні, малочнай і хлебапякарнай прамысловасці.
● Прамысловы: ачыстка тэхналагічнай вады нафтаперапрацоўчага завода, аздабленне металу і згушчэнне асадка папяровай фабрыкі.
● Марскі: Ачыстка баластных вод і масляністых трюмных вод.
