Флотація розчиненим повітрям (DAF): Опис процесу та системи
Вступ до флотації розчиненого повітря
Флотація розчиненим повітрям (DAF) – це високоефективний процес очищення, який використовується в різних галузях промисловості для відокремлення зважених речовин, масел, мастил та інших твердих частинок від води або стічних вод. Основна мета систем DAF – виробляти очищену воду високої прозорості, зменшуючи при цьому об’єм осаду, який необхідно обробляти далі за течією. Це досягається шляхом введення мікробульбашок, які прикріплюються до забруднень і виносять їх на поверхню для видалення. Процес DAF особливо цінний у таких галузях, як харчова промисловість, нафтогазова, нафтохімічна, целюлозно-паперова та муніципальна очистка стічних вод, де видалення дрібнодисперсних частинок і незмішуваних рідин має важливе значення.
Вхідна вода на вході
Процес DAF починається з подачі вхідної води в систему через вхідний патрубок. Цей крок має вирішальне значення для рівномірного розподілу сирої води, яка часто містить високий вміст зважених речовин, жирів, масел і мастил (FOG), органічних речовин та інших забруднювачів. Конструкція впускного отвору спроектована таким чином, щоб забезпечити ламінарний і рівномірний розподіл потоку в системі DAF, що має вирішальне значення для максимальної ефективності подальших процесів. У деяких конструкціях вхідний потік може вже містити хімічні добавки для сприяння коагуляції перед входом на наступну фазу.
Флокуляційна труба
Після входу через вхідний патрубок стічні води проходять через трубу флокуляції, яка є критично важливим компонентом системи DAF. У цій секції коагулянти і флокулянти дозуються в потік для дестабілізації і агрегації дрібних частинок і емульгованих масел в більші, легше відокремлювані флокули. Флокуляційна труба, як правило, довга і змієподібна, що сприяє м’якому перемішуванню без зсуву новоутворених пластівців. Ефективність стадії флокуляції безпосередньо впливає на ефективність флотації частинок на більш пізніх стадіях процесу, оскільки більші і щільніші флокули легше піднімаються на поверхню за допомогою бульбашок повітря.
Камера насичення
Після флокуляції вода потрапляє в камеру насичення, де застосовується принцип повітряного розчинення. У камері насичення частина попередньо освітленої води, відомої як оборотна вода, насичується стисненим повітрям під високим тиском. Цей збагачений повітрям потік змішується з флокульованою сирою водою. Коли тиск згодом знімається, коли суміш потрапляє у флотаційний резервуар, розчинене повітря утворює мікроскопічні бульбашки повітря. Ці бульбашки мають вирішальне значення, оскільки вони прикріплюються до флокул, зменшуючи їх щільність і полегшуючи їх підйом на поверхню води. Камера насичення повинна бути точно спроектована, щоб максимізувати кількість розчиненого повітря і забезпечити постійне утворення дрібних бульбашок, необхідних для ефективної флотації.
Флотаційний резервуар
Серцем системи DAF є флотаційний резервуар, де відбувається фактичне відокремлення твердих речовин від води. Коли бульбашки повітря піднімаються, вони виносять прикріплені до них пластівці на поверхню води, утворюючи товстий шар мулу. Під цим плаваючим мулом залишається освітлена вода. Флотаційний резервуар спроектований таким чином, щоб забезпечити достатній час перебування для повного підняття агрегатів повітряних пластівців. Гідравлічні характеристики потоку в резервуарі ретельно контролюються для мінімізації турбулентності, гарантуючи, що плаваючий осад залишається недоторканим і що тверді частинки, які осідають, не потрапляють в суспензію. У деяких конструкціях для подальшої оптимізації гідравлічних умов встановлюються перегородки або розподільники потоку.
Скребковий механізм
На поверхні флотаційного резервуара скребковий механізм безперервно або періодично видаляє накопичений шар осаду. Цей механічний скребок зазвичай складається з ряду лопатей або ланцюгів, що повільно рухаються по поверхні. Скребок спрямовує мул в муловий бункер або розвантажувальний жолоб для подальшої обробки або утилізації. Ефективне видалення мулу має вирішальне значення для підтримання продуктивності установки DAF, запобігаючи надмірному накопиченню мулу, що може погіршити продуктивність і призвести до експлуатаційних труднощів.
Циркуляційний насос
Важливим компонентом системи DAF є циркуляційний насос. Цей спеціалізований насос забирає частину очищеної води з флотаційного резервуара, нагнітає її під тиском і направляє в камеру насичення для розчинення повітря. Насос повинен бути здатним перекачувати воду, що містить повітря, без кавітації або погіршення продуктивності. Його часто розробляють зі змочуваними деталями з нержавіючої сталі, щоб протистояти корозійному середовищу і запобігти забрудненню оброблюваної води. Правильний вибір типорозміру циркуляційного насоса та керування ним мають вирішальне значення для підтримання необхідної швидкості рециркуляції та досягнення оптимальної продуктивності системи.
Вихід очищеної води
Після відділення твердих частинок і збору поверхневого осаду освітлена вода виходить з установки DAF через вихід очищеної води. Цей вихід призначений для того, щоб дозволити чистій воді залишати систему в контрольованих умовах, запобігаючи перенесенню дрібних пластівців або бульбашок повітря. Очищена вода може бути направлена на подальшу полірувальну обробку, повторне використання або скидання в залежності від конкретних вимог на підприємстві. У багатьох галузях промисловості якість води, виробленої системами DAF, є достатньо високою, щоб відповідати суворим нормативним стандартам скидання.
Блок керування та автоматизація за допомогою ПЛК
Сучасні системи DAF, як правило, оснащені програмованим логічним контролером (ПЛК), розміщеним у шафі управління. ПЛК координує і контролює роботу ключових компонентів, таких як насоси, компресори, системи дозування хімікатів, датчики рівня і скребкові механізми. За допомогою інтуїтивно зрозумілого людино-машинного інтерфейсу (HMI) оператори можуть налаштовувати задані значення, контролювати продуктивність в режимі реального часу, отримувати сигнали тривоги та ініціювати автоматичне очищення або вимкнення. Автоматизація забезпечує стабільну та ефективну роботу системи DAF, знижує ризик людських помилок і дозволяє здійснювати дистанційний моніторинг і контроль на складних очисних спорудах.
Основні завдання систем флотації розчиненого повітря
Основними завданнями систем DAF є видалення зважених речовин, розділення незмішуваних рідин, таких як масла і мастила, а також зниження біологічного споживання кисню (БСК) і хімічного споживання кисню (ХСК) в очищеній воді. Крім того, установки DAF відіграють важливу роль у попередньому очищенні промислових стічних вод перед біологічним очищенням, очищенні вторинних стоків і відновленні цінних побічних продуктів у виробничих процесах. Покращуючи фізичні характеристики води шляхом видалення дрібних частинок і нафтопродуктів, системи DAF значно підвищують продуктивність і надійність подальших процесів очищення, таких як біологічні реактори, системи фільтрації та мембранні установки.
Варіанти матеріалів: Нержавіюча сталь і пластикові конструкції
Системи DAF можуть бути виготовлені з різних матеріалів залежно від конкретних вимог застосування. Нержавіюча сталь, особливо такі марки, як 304 або 316L, має високу корозійну стійкість, механічну міцність і гігієнічні властивості, що робить її ідеальним матеріалом для харчової, хімічної промисловості та міських очисних споруд. Альтернативно, поліетилен високої щільності (HDPE) або поліпропілен (PP) вибирають для систем, де хімічна стійкість до агресивних агентів є критично важливою, або де економічність і легка вага є пріоритетами. Пластмасові вузли також мають чудову стійкість до корозії у високосольових або кислотних середовищах.
Висновок
Технологія флотації розчиненим повітрям є важливим досягненням у галузі очищення води та стічних вод. Завдяки точно контрольованій послідовності, що включає управління потоком, флокуляцію, розчинення повітря, флотацію і видалення осаду, системи DAF забезпечують стабільно високий рівень очищення. Їх універсальність, надійність і можливість виготовлення з матеріалів, придатних для конкретних умов експлуатації, ще більше підвищують їх привабливість у широкому спектрі промислових і муніципальних секторів. Завдяки інтеграції автоматики ПЛК, системи DAF сьогодні є надійними, зручними та високоефективними рішеннями для складних завдань водопідготовки.
