Miksi ilmalla tapahtuva esikäsittely parantaa biologisen käsittelyn tehokkuutta

Ymmärtäminen Ilmapurkukone ja sen rooli DAF-esikäsittelyssä

Kuinka liuenneen ilman kaasutus (DAF) toimii jäteveden esikäsittelyssä

Dissolved Air Flotation -järjestelmä toimii erottamalla homettavat kiintoaineet, öljyt ja emulgoidut epäpuhtaudet jätevedestä paineilman lisäämisen kautta. Kun paine laskee flotaatiotankissa, alkaa muodostua noin 30–50 mikronin kokoisia pieniä kuplia. Nämä mikrokuplat tarttuvat veden partikkeleihin ja nostavat ne pintaan, josta ne voidaan helposti poistaa imumällillä. Teollisuuslaitokset, jotka käsittelevät suuria kuormia, saavuttavat usein noin 90 %:n vähennyksen kokonaiskiintoaineissa tämän menetelmän ansiosta. Tarkastellaan nyt tarkemmin, miten kaikki tapahtuu vaihe vaiheelta:

• Koagulaatio/flokulointi : Kemikaalit keräävät hienojakoiset partikkelit yhteen parantaakseen kuplien tarttumista.
• Kyllästyskammio : Ilma liukenee 30–90 psi:n paineessa.
• Erotusalue : Mikrokuplat nostavat epäpuhtaudet pintaan, muodostaen liettekerroksen, joka poistetaan mekaanisesti.

Ilmalla varustetun flotaatiolaitteen integrointi biologisiin käsittelyjärjestelmiin

Jäteveden käsittelyssä DAF-esikäsittely auttaa merkittävästi pitämään biologiset prosessit tasapainossa vähentämällä yllättäviä kuormitushuippuja, jotka voivat häiritä koko järjestelmää. Järjestelmissä, jotka käsittelevät elintarviketeollisuuden jätteitä ja joissa BOD-pitoisuudet ylittävät usein 1 500 mg/L, DAF-teknologian yhdistäminen kalvo-eliminaattoreihin parantaa huomattavasti koko järjestelmän suorituskykyä. Tämän havaittiin erityisesti pilottikokeessa vuonna 2022, joka osoitti melko vaikuttavan tuloksen – noin 65 % vähemmän likaantumista reaktoreissa tekstiilinvärsteiden jäteveden käsittelyssä. Kun nämä teknologiat toimivat yhdessä, mikrobit pystyvät tekemään työnsä tehokkaammin. Tuloksena on paljon vakituisemmat COD-poistorateet, jotka ovat parantuneet 25–40 % verrattuna pelkkään perinteiseen biologiseen käsittelyyn.

Milloin DAF on tarpeen? Esikäsittelyn tarpeen arviointi

DAF on välttämätön, kun jätevesi sisältää:

• Rasvat/öljyt/rasva-aineet (FOG) : Pitoisuudet, jotka ylittävät 100 mg/L.
• Hienojaksoiset kiinteät aineet : Hiukkaset, jotka ovat alle 50 µm, eivätkä sedimentaatioaltaat saa kiinni.
• Muuttuvat kuormitukset : Yleisiä maito-, lääke- ja kemikaaliteollisuudessa.
  Laitokset, joiden tuloveden TSS on yli 500 mg/L, ovat vähentäneet lietteen hävityskustannuksia 38 % vuoden 2021 teollisuusvertailun mukaan. Käyttäjien tulisi arvioida emulgoituneet saasteet ja laskeutumiskyky määrittääkseen, sopiiko DAF:n 500–800 $/tonnin käyttökustannus tehokkuuden parannuksiin.

Ilmankaasutuskoneella orgaanisen kuorman ja keskeisten saasteiden poisto

BOD:n, COD:n ja TSS:n alentaminen: DAF-tehokkuuden mekanismit

Liuenneen ilman flotaatio (DAF) hoitaa hankalia orgaanisia saasteita, kuten BOD:n, COD:n ja TSS:n, mikropisaroiden liimaamisen avulla. Pienet ilmakuplat kiinnittyvät erilaisiin kelluviin hiukkasiin ja rasvoihin ja nousevat pintaan, josta ne voidaan poistaa keräämällä. Viime vuonna julkaistun viemäri- ja jätevesialan tutkimuksen mukaan tämä prosessi vähentää biologisiin reaktoreihin menevää kuormitusta noin 40–60 prosenttia. Kun DAF poistaa vaikeasti hajoavat emulgoituneet öljyt ja pienet kiinteät osat, se suojaa myös alavirtaan olevia mikro-organismeja. Näiden estävien aineiden puuttuessa hajotusprosessi toimii huomattavasti tehokkaammin, mikä on hyvä uutinen kaikille jäteveden käsittelylaitoksia käyttäville.

Suorituskyvyn mittaaminen: keskimäärin 40–60 %:n vähennys orgaanisessa kuormituksessa DAF:n avulla

DAF tarjoaa johdonmukaisia vähennyksiä keskeisissä parametreissa:

Tämä varhainen erotus parantaa biologisen järjestelmän tehokkuutta 20–30 %, mikä vähentää kemikaalien käyttöä ja lietteenhoidon kustannuksia.

Tapaus: Teollinen DAF-järjestelmän suorituskyky

Kunnallinen puhdistamo otti käyttöön DAF-järjestelmän teollisten jätevesien vaihtelevan kuormituksen hallintaan. Tulokset sisälsivät:

• 55 % vähennys COD:ssa dAF-käsittelyn aikana
• 40 % vähemmän kalvojen saastumista jälkimmäisissä MBR-yksiköissä
• 22 %:n lisäys biokaasun tuotannossa stabiloidun orgaanisen kuorman vuoksi

Nämä tulokset heijastavat laajempia suuntauksia, joissa DAF parantaa järjestelmän sopeutumiskykyä vaihtelevissa virtausolosuhteissa.

Öljyjen, kiintoaineiden ja emulgoituneiden epäpuhtauksien tehokas poisto

Kuinka DAF poistaa öljyt, rasvat ja hienonjakoiset kiintoaineet

DAF-järjestelmät poistavat öljyt ja rasvat sitomalla mikropallopomppuja (30–50 µm) hydrofobisiin hiukkasiin, mikä vähentää niiden tiheyttä ja edistää niiden nousua. Tällä menetelmällä voidaan poistaa 70–90 % teollisissa jätevesissä olevista emulgoituneista epäpuhtauksista, kohdistuen hiukkasiin, joiden koko on vain 10 µm. Näin muodostuva kelluvan lietteen kerätään pois, estäen öljyn siirtymisen biologisiin prosesseihin.

Tukkeutumisen ja saastumisen estäminen jälkikäsittelyvaiheiden biologisissa prosesseissa

Vähentämällä liuenneita kiintoaineita 60–85 %:lla DAF vähentää biofilmin muodostumista kalvoille ja ilmastimille. Suodattimen takaiskuuhuuhdutusten tiheys laskee 35–50 %, mikä vähentää suoraan ilmastuksen energiankulutusta. Lisäksi hankaavien hiukkasten poistaminen vähentää pumppujen kulumista 2–3-kertaisesti, pidentäen laitteiden käyttöikää toiminnallisessa liettejärjestelmässä.

Korkeiden öljypitoisuuksien ja mikrobiherkkyyden tasapainottaminen biologisissa reaktoreissa

Kun ilmalla käytetään biologisia reaktoreita, ne voivat käsitellä itse asiassa neljästä kuuteen kertaa enemmän öljypitoisuutta samalla kun tärkeät nitrifioivia bakteerit pysyvät terveinä. Joidenkin kenttätestien mukaan DAF-käsittelyyn aluetulta veteen MBR-järjestelmiin johtaa parempiin COD-poistoprosentteihin, tyypillisesti 18–22 prosenttia parannusta. Lisäksi on havaittu huomattava lasku niissä epämiellyttävissä myrkyllisissä shokkitapauksissa, jotka vaivat monia jätevedenpuhdistamoita. Biokaasun tuotannon pysyäkseen vakiona operaattorien on pidettävä öljypitoisuudet DAF-käsittelyn jälkeen alle 50 mg litrassa. Tällöin metaanituotos nousee noin 15 prosenttia, mikä tarkoittaa terveempiä mikrobeja kokonaisuutena ja parempaa resurssien talteenottoa jätteistä.

Alavirtaisen biologisen käsittelyn tehokkuuden ja vakauden parantaminen

Parantunut prosessin stabiilisuus ja käsittelytehokkuus DAF-käsittelyn jälkeen

Ilmakaasu hoitaa noin 40–60 prosenttia orgaanisista aineista (kuten BOD:sta ja COD:sta) sekä noin 70–85 prosenttia kaikista kelluvista hiukkasista jo ennen kuin jätevesi saapuu bioreaktoreihin. Prosessi auttaa todella paljon mikrobien toiminnan vakauttamisessa, koska se huuhtelee pois niitä häiritseviä aineita, kuten vedessä olevia öljyjä ja raskaita metalleja. Vuoden 2023 Water Environment Federationin tuore raportti toi esiin mielenkiintoisen havainnon. Puhdistamot, jotka ottivat käyttöön DAF-järjestelmät, saavuttivat BOD:n poistorateilla noin 92 prosenttia, kolmen prosentin heitto. Tämä on itse asiassa melko vaikuttavaa verrattuna laitoksiin, joissa tätä teknologiaa ei ole, ja jotka pystyivät vain noin 18 prosenttia alhaisempaan tehokkuuteen yhteensä. Kun järjestelmässä on vähemmän vaihtelua, käyttäjät voivat paremmin ylläpitää liuenneen hapen tasoa ja hallita lietteen pidätysaikaa. Nämä tekijät ovat erittäin tärkeitä hyvien tulosten saavuttamiseksi sekä nitrifikaatioprosesseissa että fosforin poistossa vesivirrasta.

Vaikutus lietteen käsittelyyn ja biokaasun tuotantoon biologisissa järjestelmissä

Poistamalla 550–800 mg/L TSS:ää esikäsittelyvaiheessa, DAF vähentää lietteen muodostumista toissijaisissa selkeyttimissä 30–40 %. Tämä johtaa seuraaviin seurauksiin:

• 15–30 % alhaisempian polymeerin kulutukseen kuivatuksessa
• 15–30 % korkeampiin biokaasun tuototuloksiin primäärilietteen korkeamman orgaanisen sisällön ansiosta
• 20 % pidempään kalvon käyttöikään MBR-asennuksissa

Stabiili orgaaninen kuorma estää myös nälkä- ja ylivuotosyklejä anaerobisissa hajottimissa, mikä pitää päivittäisen metaanituotannon vaihtelun ±7 %:n sisällä – merkittävästi parempi kuin ei-DAF-järjestelmissä havaittu ±22 %:n heitto.

UKK

Mikä on liuenneella ilmalla tehtävä kaasutus (DAF)?

DAF on vedenkäsittelyprosessi, jossa poistetaan suspendoituneita kiintoaineita, öljyjä ja muita epäpuhtauksia paineistetun ilman injektoinnilla jäteveteen mikropallopomppujen muodostamiseksi.

Miksi DAF-esikäsittely on tarpeellinen biologisille käsittelyjärjestelmille?

DAF-esikäsittely vähentää iskukuormia biologisissa järjestelmissä, stabiloi niitä ja parantaa orgaanisten saasteiden poistoa, mikä tehostaa kokonaisuudistusta.

Kuinka tehokas DAF on orgaanisen kuorman ja saasteiden poistamisessa?

DAF vähentää johdonmukaisesti BOD-, COD- ja TSS-pitoisuuksia 40–60 %, mikä minimoimaa lietteen määrää ja parantaa biologisen käsittelyn tehokkuutta.

Missä teollisuuden aloilla DAF-järjestelmiä yleisimmin käytetään?

DAF-järjestelmiä käytetään laajalti esimerkiksi maito-, lääke-, kemiallisessa ja elintarviketeollisuudessa niiden kyvyn vuoksi selviytyä vaihtelevista kuormista sekä korkeista rasvojen, öljyjen ja voiteiden pitoisuuksista.

Miten DAF vaikuttaa lietteenhallintaan ja biokaasun tuotantoon?

DAF vähentää lietteen tuotantoa 30–40 % ja lisää biokaasun tuottoa parantaen lietteen orgaanista sisältöä sekä vakauttamalla kuormitusjaksoja.