Systemy flotacji z rozpuszczonym powietrzem są często wybierane na podstawie nominalnego natężenia przepływu, ale sam przepływ hydrauliczny nie definiuje rzeczywistego obowiązku oczyszczania. Obydwa strumienie ścieków mogą mieć przepływ 30 m3/h i nadal wymagają bardzo różnych konfiguracji DAF, jeśli różnią się w nich zawiesiny stałe, tłuszcze, oleje, smary, charakterystyka kłaczków, przepływ szczytowy i ładunki osadów chemicznych. Prawidłowy dobór DAF wymaga zatem zarówno obliczeń hydraulicznych, jak i obliczeń obciążenia ciałami stałymi.
Dlaczego pojemności DAF nie można wybrać na podstawie samego przepływu
Typowe zapytanie firmy DAF rozpoczyna się od prostego stwierdzenia, takiego jak: „Przepływ moich ścieków wynosi 20 m³/godz. Jakiego rozmiaru DAF potrzebuję?”
Przepływ jest niezbędny, ale to dopiero pierwszy wkład w projekt. Rozważmy dwa strumienie ścieków, które trafiają do systemu DAF z szybkością 20 m3/godz.
Ścieki o niskiej zawartości substancji stałych
- Przepływ: 20 m³/h
- TSS: 150 mg/l
- MGŁA: 20 mg/l
- Stosunkowo stabilny wpływ
Ścieki spożywcze o dużym obciążeniu
- Przepływ: 20 m³/h
- TSS: 2000 mg/l
- MGŁA: 600 mg/l
- Silne piki wsadowe i czyszczące
Przepływ hydrauliczny jest identyczny, ale Projekt B nakłada znacznie większe obciążenie separacyjne na system flotacyjny. Może to wymagać innego składu chemicznego koagulacji, większego dopływu rozpuszczonego powietrza, innych warunków recyklingu, większej efektywnej powierzchni flotacji i większej zdolności do obsługi osadu.
Przepływ określa, ile wody musi przejść przez urządzenie, natomiast właściwości TSS, MGŁA, osadu chemicznego i kłaczków określają, ile materiału należy faktycznie przepuścić i usunąć.
Zacznij od średniego przepływu, ale zaprojektuj rzeczywisty przepływ szczytowy
Średni dzienny przepływ jest przydatny do wstępnych obliczeń, ale ścieki przemysłowe rzadko trafiają do systemu DAF w idealnie stałym tempie.
Harmonogramy produkcji, czyszczenie zbiorników, rozładunek CIP, mycie sprzętu, zrzucanie partii i zmiany zmian mogą powodować krótkie okresy, w których obciążenie hydrauliczne jest znacznie wyższe niż średnia dzienna.
Na przykład zakład produkujący 300 m³/dzień nie wymaga automatycznie pojazdu DAF o wymiarach:
300 m3/dzień ÷ 24 h = 12,5 m3/h
Jeśli fabryka odprowadza ścieki tylko w ciągu 16 godzin produkcji, średni przepływ operacyjny wynosi już:
300 ÷ 16 = 18,75 m³/h
Cykl prania lub zwolnienie partii może tymczasowo podnieść rzeczywistą wartość szczytową do 25 lub 30 m3/h. Zaprojektowanie jedynie około 12,5 m³/h mogłoby zatem spowodować przeciążenie DAF w okresach, gdy oczyszczalnia tego najbardziej potrzebuje.
| Parametr przepływu | Dlaczego to ma znaczenie |
|---|---|
| Średni dzienny przepływ | Przydatne do obliczeń całkowitego dziennego obciążenia i kosztów eksploatacji |
| Średni przepływ operacyjny | Odzwierciedla rzeczywiste godziny produkcji |
| Maksymalny ciągły przepływ | Ważne dla utrzymania stałej wydajności hydraulicznej |
| Przepływ szczytowy | Określa krótkotrwałe naprężenia hydrauliczne w strefie flotacji |
Wyrównanie może zmniejszyć rozmiar DAF i poprawić stabilność
Odpowiednio dobrany zbiornik wyrównawczy może wygładzić szczyty hydrauliczne i zanieczyszczenia, zanim ścieki dotrą do DAF. Może to zmniejszyć maksymalną wymaganą szybkość flotacji i sprawić, że dozowanie chemikaliów będzie bardziej stabilne.
Konwertuj TSS i MGŁA na ładowanie masowe
Stężenie w mg/l mówi tylko część historii. Sprzęt DAF musi co godzinę usuwać masę cząstek stałych, dlatego stężenia należy przeliczyć na obciążenie masowe.
Przykład: ładowanie TSS
Jeśli przepływ wynosi 30 m³/godz, a TSS wynosi 1200 mg/L:
30 × 1200 ÷ 1000 = 36 kg TSS/h
Dlatego system flotacyjny musi obsłużyć około 36 kg/godz dopływających zawiesin stałych, zanim uwzględni się MGŁA, chemicznie wytrącone ciała stałe lub osad wytwarzany przez koagulant.
| Parametr | Typowa jednostka | Dlaczego to ma znaczenie |
|---|---|---|
| Przepływ | m³/h | Definiuje obciążenie hydrauliczne |
| TSS | mg/L | Definiuje obciążenie masowe zawieszonych ciał stałych |
| FOG | mg/L | Definiuje pływające obciążenie olejem i smarem |
| Szlam chemiczny | kg/h | Dodaje ciała stałe powstałe w wyniku koagulacji i wytrącania |
| Szczytowe obciążenie ciałami stałymi | kg/h | Określa maksymalne obciążenie flotacyjne |
Dlatego też nominalna wydajność w m3/h nigdy nie powinna być jedyną podstawą do porównywania ofert DAF.
Hydrauliczne obciążenie powierzchniowe określa obszar flotacji DAF
Gdy znany jest przepływ projektowy, kolejnym ważnym pytaniem hydraulicznym jest wymagana powierzchnia flotacyjna.
Uproszczoną zależność obciążenia hydraulicznego można zapisać jako:
Przekształcanie równania:
gdzie:
- Q = projektowy przepływ hydrauliczny, m³/h;
- A = efektywna powierzchnia flotacji, m²;
- HLR = wybrana wydajność hydrauliczna, m³/m²·h.
Przykład ilustrujący
Załóżmy:
Następnie:
30 ÷ 6 = 5 m² efektywnej powierzchni flotacyjnej
Jest to wyłącznie wstępna kalkulacja hydrauliczna. Wybrana szybkość ładowania musi być nadal odpowiednia dla ścieków, jakości kłaczków, wytwarzania pęcherzyków, stężenia substancji stałych, geometrii zbiornika i wymaganej jakości ścieków.
Kompaktowy pojazd DAF z agresywnym obciążeniem powierzchniowym może zmniejszyć nakłady inwestycyjne, ale zmniejsza także marżę operacyjną w przypadku wahań przepływu, jakości cząstek stałych lub kłaczków.
Stosunek powietrza do substancji stałych jest ważniejszy niż zwykłe dodanie większej ilości powietrza
DAF działa, ponieważ mikroskopijne pęcherzyki powietrza przyczepiają się do zawieszonych ciał stałych i kłaczków, zmniejszając ich efektywną gęstość i przenosząc je na powierzchnię.
Istotnym pytaniem projektowym nie jest po prostu to, czy system wytwarza „dużo pęcherzyków”. Chodzi o to, czy dostępna jest wystarczająca ilość rozpuszczonego powietrza w stosunku do substancji stałych, które muszą być flotowane.
Stosunek powietrza do ciał stałych
Stosunek powietrza do substancji stałych, często w skrócie A/S, opisuje zależność pomiędzy dostępną masą rozpuszczonego powietrza a masą substancji stałych poddanych procesowi flotacji.
Jeśli ilość rozpuszczonego powietrza jest zbyt mała, kłaczek może nie przyjąć wystarczającej ilości pęcherzyków, aby skutecznie urósł. Typowe objawy mogą obejmować mętne ścieki, widoczne zawieszone kłaczki pod warstwą powierzchniową i słabe wychwytywanie cząstek stałych.
Nadmiar powietrza również nie jest automatycznie korzystny. Niepotrzebne pompowanie recyrkulacyjne i zbyt agresywne warunki uwalniania mogą zwiększyć zużycie energii i mogą powodować nadmierne turbulencje w strefie flotacji.
Należy go ocenić łącznie z charakterystyką ścieków, koagulacją, flokulacją, przepływem zawracanym do obiegu, warunkami ciśnienia i, jeśli to konieczne, wynikami testów pilotażowych lub testów w słoikach.
Jak współczynnik recyklingu zmienia rozmiar i wydajność DAF
Wiele konwencjonalnych systemów DAF wykorzystuje przepływ recyrkulacji pod ciśnieniem. Część oczyszczonej wody jest zawracana przez pompę recyrkulacyjną i system nasycania powietrzem, w którym powietrze rozpuszcza się pod ciśnieniem. Kiedy strumień pod ciśnieniem jest uwalniany z powrotem do strefy flotacji, spadek ciśnienia powoduje powstawanie drobnych pęcherzyków.
Współczynnik recyklingu można wyrazić po prostu jako:
Zbyt mały przepływ zawracany może zmniejszyć ilość dostępnego rozpuszczonego powietrza. Zbyt duży recykling zwiększa wewnętrzne obciążenie hydrauliczne, energię pompy i wymaganą wydajność układu nasycania.
Recykling za niski
- Niewystarczające wytwarzanie pęcherzyków
- Słaba flotacja gęstych lub dużych ładunków ciał stałych
- Niższe wychwytywanie ciał stałych
Recykling za wysoki
- Wyższa energia pompowania
- Większe wewnętrzne obciążenie hydrauliczne
- Potencjalne niepotrzebne turbulencje
Dlatego współczynnik recyklingu należy wybierać na podstawie zapotrzebowania na powietrze i wydajności flotacji, a nie dlatego, że jeden procent jest uważany za standardowy dla każdego zastosowania.
Koagulacja i flokulacja mogą zmienić wymagany rozmiar DAF
Wydajność DAF zależy w dużej mierze od tego, co dzieje się, zanim ścieki dotrą do strefy flotacji. Bardzo małe cząstki koloidalne mogą nie przyczepiać się skutecznie do pęcherzyków, chyba że zostaną najpierw zdestabilizowane i połączone w większe kłaczki.
Koagulacja
Koagulanty, takie jak sole glinu lub żelaza, mogą zmniejszać odpychanie elektrostatyczne między cząsteczkami, umożliwiając im rozpoczęcie agregacji.
Flokulacja
Polimer lub kontrolowane mieszanie może następnie spowodować utworzenie większych kłaczków, które będą łatwiejsze do wychwytywania przez mikropęcherzyki.
Drobne cząstki mogą pozostać zawieszone i przedostać się do ścieków.
Wystarczająco mocny, aby można go było przyczepić, a jednocześnie nadaje się do pływania.
Duże, delikatne kłaczki mogą rozpaść się pod wpływem nadmiernego mieszania lub ścinania hydraulicznego.
Obróbka chemiczna tworzy również dodatkowe ciała stałe. Dlatego też DAF dobrany wyłącznie na podstawie przychodzącego TSS może nie docenić końcowego ładunku substancji stałych unoszących się na wodzie, jeśli powstają znaczne opady chemiczne lub osad koagulacyjny.
Przed zwiększeniem powierzchni flotacji sprawdź, czy rzeczywistym ograniczeniem jest kondycjonowanie cząstek, dawka chemiczna, pH, energia mieszania lub czas flokulacji.
FOG zmienia konstrukcję DAF inaczej niż Mineral TSS
Tłuszcze, oleje i smary to jeden z powodów, dla których DAF jest powszechnie stosowany w ściekach z przetwórstwa spożywczego i zawierających białka zwierzęce. Materiały te często mają mniejszą gęstość niż ciała stałe mineralne i dobrze nadają się do flotacji, jeśli są odpowiednio kondycjonowane.
Typowe zastosowania obejmują:
- przetwórstwo mięsa i drobiu;
- rzeźnie;
- zakłady mleczarskie;
- produkcja żywności i napojów;
- przetwarzanie oleju jadalnego;
- rośliny gotowe do spożycia.
Jednakże ścieki o wysokiej zawartości FOG stwarzają własne wyzwania operacyjne. Smar może pokrywać instrumenty, przyklejać się do powierzchni zbiornika, zmieniać zapotrzebowanie na polimer i wytwarzać gęsty, lepki osad pływakowy.
Oznacza to, że 1000 mg/l mineralnego TSS i 1000 mg/l mieszanej FOG i substancji stałych organicznych nie powinno być automatycznie traktowane jako identyczne warunki projektowe.
Często gęstszy
Może wymagać silniejszej flokulacji i odpowiedniego przylegania pęcherzyków, aby pokonać większą gęstość cząstek.
Bardziej naturalnie pływający
Często dobrze nadaje się do DAF, ale może tworzyć lepki osad i utrudniać dalszą obróbkę.
Nie zapomnij o produkcji osadu DAF
DAF, który skutecznie usuwa cząstki stałe, przenosi je ze ścieków do powierzchniowej warstwy osadu. Osad ten należy nadal zbierać, przechowywać, pompować, a ostatecznie odwodnić lub unieszkodliwić.
Jeśli obciążenie dopływającymi cząstkami stałymi wynosi 40 kg/h, a DAF usuwa wysoki procent tych cząstek, w osadzie pływającym będzie gromadzić się znaczna dzienna masa suchych cząstek stałych. Rzeczywista objętość mokrego osadu może być znacznie większa, ponieważ pływający materiał nadal zawiera znaczną ilość wody.
Dlatego projekt DAF powinien uwzględniać:
- pojemność zgarniacza powierzchniowego;
- projekt plaży lub zbiornika osadowego;
- objętość zbiornika do przechowywania osadu;
- wybór pompy osadu;
- kondycjonowanie polimeru;
- znajdująca się poniżej prasa śrubowa, prasa filtracyjna lub inny sprzęt odwadniający.
DAF może osiągnąć swój cel w zakresie ścieków, ale nadal stwarzać problemy operacyjne, jeśli zgarniacz, zbiornik szlamu, pompy lub system odwadniania nie są w stanie obsłużyć odzyskanych cząstek stałych.
Przykład praktyczny: dobór DAF do ścieków z przetwórstwa spożywczego
Poniższy uproszczony przykład pokazuje, jak można połączyć przepływ hydrauliczny i obciążenie ciałami stałymi podczas wstępnego doboru DAF. To jest tylko ilustracja; Ostateczny rozmiar sprzętu należy potwierdzić na podstawie rzeczywistych danych dotyczących ścieków i testów oczyszczania.
Krok 1: Oblicz szczytowe obciążenie TSS
30 × 1000 ÷ 1000 = 30 kg TSS/h
Krok 2: Oblicz szczytowe obciążenie mgłą
30 × 300 ÷ 1000 = 9 kg FOG/h
Krok 3: Oszacuj możliwy do zidentyfikowania ładunek zanieczyszczeń
30 9 = 39 kg/h
Ta wartość 39 kg/h nie obejmuje jeszcze dodatkowych cząstek stałych powstałych w wyniku koagulacji, wytrącania lub kondycjonowania polimeru.
Krok 4: Oszacuj obszar flotacji
Jeżeli we wstępnym projekcie zastosowano przykładowy stopień obciążenia hydraulicznego wynoszący 6 m³/m²·h:
30 m³/godz ÷ 6 m³/m²·h = 5 m² flotation area
Krok 5: Sprawdź wymagania dotyczące powietrza i recyklingu
Następnie należy sprawdzić projekt pod kątem rzeczywistego ładunku ciał stałych, zapotrzebowania na zawartość cząstek stałych, przepływu zawracanego do obiegu, ciśnienia nasycenia, wytwarzania pęcherzyków, jakości kłaczków i oczekiwanej docelowej ilości ścieków.
Krok 6: Sprawdź postępowanie z osadami
Wreszcie, zgarniacz powierzchniowy, zbiornik osadu, pompy i znajdujący się za nim sprzęt odwadniający muszą być dobrane odpowiednio do odzyskanych cząstek stałych.
Praktyczna lista kontrolna dotycząca doboru rozmiarów DAF przed złożeniem zapytania o wycenę
Dostarczenie pełnych informacji o ściekach pozwala dostawcy firmy DAF ocenić obowiązek oczyszczania, zamiast po prostu dopasowywać model sprzętu do jednego numeru przepływu.
Dane hydrauliczne
- Przeciętny przepływ
- Maksymalny przepływ
- Przepływ szczytowy
- Godziny pracy dziennie
- Istniejąca objętość wyrównawcza
Jakość ścieków
- ChZT i BZT
- TSS
- FOG
- pH
- Temperatura
- Inne główne zanieczyszczenia
Obróbka wstępna
- Projekcja
- Wyrównanie
- Koagulacja
- Flokulacja
- Istniejące dawki środków chemicznych
Wymagania dotyczące ścieków
- Celuj w TSS
- Celuj w mgłę
- Wymagana redukcja ChZT
- Dalsze potrzeby oczyszczania biologicznego
Postępowanie z osadami
- Istniejący zbiornik na osad
- Dostępna pompa szlamowa
- Sprzęt do odwadniania
- Wymagane końcowe składniki ciasta
Typowe błędy w doborze rozmiarów DAF
Wybór spośród Tylko średniego przepływu
Krótkie szczyty hydrauliczne mogą przeciążyć jednostkę, która wydaje się wystarczająca w codziennym użytkowaniu.
Ignorowanie masowego obciążenia bryłami
Ten sam m3/h może oznaczać zupełnie różne obciążenia flotacyjne w kg/h.
Traktuj FOG jak zwykły TSS
Oleje i smary w różny sposób wpływają na flotację, kondycjonowanie chemiczne i obsługę osadów.
Zakładając, że więcej recyklingu jest zawsze lepsze
Nadmierny recykling zwiększa obciążenie hydrauliczne i energię bez automatycznej poprawy usuwania.
Ignorowanie koagulacji i flokulacji
Niewłaściwe kondycjonowanie cząstek może uniemożliwić DAFowi o odpowiedniej wielkości osiągnięcie celu.
Zapominając o postępowaniu z osadami
Wychwytywanie dużej ilości cząstek stałych może spowodować przeciążenie zgarniacza, zbiornika osadu, pompy lub znajdującego się za nim systemu odwadniania.
Chcesz dopasować system DAF do swoich ścieków?
NIHAO może pomóc w ocenie wydajności DAF zarówno na podstawie przepływu hydraulicznego, jak i ładunku substancji zanieczyszczających. Prześlij nam swój średni i szczytowy przepływ, TSS, FOG, ChZT, pH, źródło ścieków, istniejącą obróbkę wstępną i wymaganą jakość ścieków.
Nasz zespół może sprawdzić obowiązek flotacji, obszar hydrauliczny, wymagania dotyczące recyklingu, potrzeby kondycjonowania chemicznego i warunki postępowania z osadami, zanim zarekomenduje odpowiednią konfigurację DAF.
Często zadawane pytania
Jak obliczyć pojemność DAF?
Wydajność DAF należy ocenić na podstawie przepływu projektowego, przepływu szczytowego, obciążenia powierzchni hydraulicznej, obciążenia masą ciał stałych, FOG, zapotrzebowania na powietrze-ciało stałe, warunków recyklingu, wydajności flokulacji i zdolności do obsługi osadu.
Czy wielkość DAF można wybrać na podstawie samego przepływu ścieków?
Nie. Przepływ definiuje obciążenie hydrauliczne, ale stężenie i skład cząstek stałych określa obciążenie flotacyjne. Dwa strumienie ścieków o tym samym przepływie mogą wymagać różnych rozmiarów DAF i warunków pracy.
W jaki sposób TSS wpływa na rozmiar DAF?
Stężenie TSS należy przeliczyć na kg/h ładunku substancji stałych. Większe obciążenie cząstkami stałymi zwykle zwiększa obowiązek flotacji, zapotrzebowanie na powietrze, wytwarzanie osadu oraz znaczenie skutecznej koagulacji i flokulacji.
Jaka jest prędkość ładowania hydraulicznego we flotacji rozpuszczonym powietrzem?
Szybkość obciążenia hydraulicznego opisuje przepływ ścieków zastosowany na jednostkę efektywnej powierzchni flotacyjnej, zwykle wyrażany jako m³/m²·h. Jest to jeden z parametrów służących do oszacowania wymaganej powierzchni flotacyjnej.
Jaki jest stosunek powietrza do substancji stałych w DAF?
Stosunek powietrza do substancji stałych opisuje zależność pomiędzy dostępnym rozpuszczonym powietrzem a masą substancji stałych, które muszą być flotowane. Pomaga określić, czy dostępna jest wystarczająca ilość mikropęcherzyków dla rzeczywistego ładunku ciał stałych.
Jak obliczyć współczynnik recyklingu DAF?
Recykling ratio is the recycle flow divided by influent flow. The appropriate value should be based on dissolved-air demand, saturation conditions, solids loading, and actual flotation performance rather than one fixed percentage.
Czy wysoka mgła wymaga większego układu DAF?
Nie automatycznie, ale wysoka FOG zmienia obowiązek flotacji, kondycjonowanie chemiczne, charakterystykę osadu i wymagania konserwacyjne. Dlatego też w przeglądzie wielkości należy uwzględnić stężenie FOG.
Dlaczego DAF potrzebuje koagulacji i flokulacji?
Bardzo drobne cząstki i koloidy mogą nie przyczepiać się skutecznie do pęcherzyków powietrza. Koagulacja powoduje ich destabilizację, podczas gdy flokulacja tworzy większe, unoszące się na wodzie cząstki, które można skuteczniej wychwycić.
Ile osadu wytwarza system DAF?
Produkcja osadu zależy od wpływającego TSS, FOG, wydajności usuwania, dawki koagulanta, użycia polimeru i chemicznie wytrąconych substancji stałych. Przed doborem sprzętu do przechowywania osadu i odwadniania należy oszacować obciążenie masowe.
Jakie dane dotyczące ścieków należy podać, prosząc o wycenę firmy DAF?
Podaj średni i szczytowy przepływ, godziny pracy, ChZT, BZT, TSS, FOG, pH, temperaturę, źródło ścieków, istniejące przesiewanie lub wyrównanie, obróbkę chemiczną, wymaganą jakość wylotu oraz informacje dotyczące dalszej obsługi osadu.
język angielski
عربي
hiszpański
