Ауа флотациясы дегеніміз не және ол суарынды суды тазартуда қалай жұмыс істейді?

Еріген қалай Аерация машинасы : Принциптері мен механизмдері

Судағы бөлінудегі ауа флотациясының негізгі принциптері

Еріген ауа флотациясы процесі, әдетте DAF деп аталады, шаң-тозан және эмульгирленген майларды өте кішкентай ауа көпіршіктері арқылы бетіне қалқып шығатындай етіп, тұрмыстық қалдық сулардан бөліп алу арқылы жұмыс істейді. Бұл әдеттегі гравитациялық бөлуден немен ерекшеленеді? Шынында да, DAF ысырау астындағы суда қысылған ауаны ерітеді, диаметрі шамамен 40-70 микрон болатын өте кішкентай көпіршіктер түзеді. Флотация резервуарына түскенде, бұл микроскопиялық көпіршіктер кездескен бөлшектерге жабысады. Осының негізінде адсорбция процестері мен зарядтарды бейтараптау эффектілері жатыр, нәтижесінде көпіршіктер ластанған заттар үшін кішкентай магнит сияқты әрекет етеді. Олар бірге жоғары көтерілгенде, операторлар оны жою үшін скиммермен алатын балшық қабаты деп аталатын зат пайда болады. Бұл жүйені орнатудың екі негізгі тәсілі бар. Біріншісі — 30-90 psi қысымдар аралығында қайтарым ауа инъекциясы, онда ауа резервуар ішінде тыныштық сақтау үшін бөлек бокалық ағынға барады. Екінші әдіс — толық ағынды ысыру, онда ауа тікелей келе жатқан қалдық су ағынына енгізіледі. Уақыт өте келе өнеркәсіп көшбасшылары бұл екі әдісті де жетілдірді және көбінесе 85%-дан 95%-ға жуық май мен майларды өнеркәсіптің нақты жағдайларында алып тастауға қол жеткізді.

DAF-та микробульбулдарды жасау және бөлшектерге жабысу

DAF-тың тиімді жұмыс істеуі мақсатты бөлшектермен пайдалану деңгейін максималдандыратын микробульбулдарды жасауға байланысты. Сыйымдылықтар судағы ауаны 60–90 psi қысымда ерітеді, ал флотация камерасында қысым төмендегенде миллиондаған көпіршіктер босап шығады. Көпіршік пен бөлшектің жабысуы үш механизм арқылы жүзеге асады:

• Тіркемелер : Көтерілетін көпіршіктер мен суспенділенген қатты заттардың соқтығысуы
• Сыйлықты қабылдау : Көпіршіктер мен коагулянтпен өңделген бөлшектердің арасындағы зарядтық тартылыс
• Ұстау : Флок құрылымдарының ішіндегі физикалық ұстау

Оптималды көпіршік өлшемі (50–80 мкм) үлкен көпіршіктерге (>100 мкм) қарағанда жабысу жылдамдығын 25% арттырады және DAF жүйелерінің 2–5 мкм дейінгі бөлшектерді алып тастауына мүмкіндік береді — бұл дәстүрлі тұндырудан үш есе тиімді.

Еру, нуклеация және көпіршіктердің түзілу процесі

DAF жүйелері үш сатылы процесс арқылы көлем бойынша 8–12% ауаны ерітеді:

1. Қысымды көтеру 4-6 бар қысымда су-ауа қоспасы сыйымдылыққа түседі
2. Нуклеация қысымның төмендеуі қоспаларда микрокөпіршіктердің пайда болуын тудырады
3. Өсу көтерілу кезінде көпіршіктер 70-120 мкм дейін ұлғаяды

Сатурациялаушыда 65-75 фунт/кв.дюйм қысымды ұстау көпіршіктердің тығыздығын 18%-ға арттырады, бұл жүктемесі жоғары (≥800 мг/л ТСС) өндірістік суларды тазарту үшін маңызды. Бұл бақыланатын нуклеация 150 мкм-ден жоғары көпіршіктердің өлшемдерінің тұрақсыздығымен ерекшеленетін еріген газды флотациядан (DGF) тиімдірек.

DAF-тің гравитациялық тұнбаға қалай артықшылық беретіні

Микрокөпіршіктер физикасын флокуланудың оптималды түзілуімен үйлестіру арқылы DAF алмасу уақытын шөгуден 85% жылдамдау жеткізеді, әсіресе суспензия мен май тамшылары сияқты аздап тығыздықты бөлшектер үшін. Өнеркәсіптік деректер тамақ өнеркәсібінің қалдық суларын тазарту кезінде индукцияланған газдың флотация (IGF) жүйелеріне қарағанда химиялық заттардың пайдаланылуын 40% азайтатынын растайды.

Ауалы флотация машинасының негізгі компоненттері мен жүйе дизайны

Тиімді ауалы флотация жүйелері үш түйінді компоненттің бірлесіп жұмыс істеуіне сүйенеді: флотация резервуары, ауамен қанықтыру құрылғысы және скиммер жүйесі. Олардың әрқайсысы жоғары бөлшектерді алу көрсеткішін қамтамасыз ете отырып, операциялық тиімділікті сақтауда нақты рөл атқарады.

Флотация резервуарының конфигурациясы мен гидравликалық жүктеме

Ауа қабатының пішіні шығындалу көлеміне қаншалықты әсер ететінін анықтайды, бұл негізінен гидравликалық жүктеме нормалары деп аталады. Бөгеттер дұрыс орнатылған тікбұрышты немесе дөңгелек резервуарлар судың тегіс қозғалуын қамтамасыз етеді және шөгінді қабатын бұзатын турбуленттікке әкелетін хаостық ағындарды болдырмауға мүмкіндік береді. Көптеген мамандар бұл жүктеме нормалары үшін минутына шаршы футына 3-5 галлон шамасында болуын ұсынады. Бұл аралық су жүйесінің тиімді қозғалуын және жақсы бөліну нәтижесін қамтамасыз етеді. Алайда операторлар бұл көрсеткіштен асып кетсе, олар тез арада проблемаларға тап болады. Ауаның кішкентай көпіршілері тым ерте ыдырап, жүйе судан ілініп тұрған бөлшектерді қажетінше шығара алмай қалады. Кейбір зерттеулер мұндай жағдайда шығару деңгейі шамамен ширегіне дейін төмендейтінін көрсетті.

Ауа қанығу қондырғысы: Қанығу қондырғысының тиімділігін максималдандыру

Қысымды ауа қанығу қондырғылары суда ауаны ерітеді 50-70 фунт/кв. дюйм , диаметрі 30-50 мкм болатын микрокөпіршіктердің пайда болуына әкеледі — бұл гидрофобты бөлшектерге жабысу үшін идеалды. Дамыған сатылар қоспа заттарды көп рет қайта айналдыру арқылы ауаны еріту тиімділігінің 70-80% қамтамасыз етеді, бір реттік өткізу құрылғыларына қарағанда 200% жақсарту температурадан төменде көпіршіктердің тұрақтылығы одан әрі арта түседі және флотация кезінде олардың бірігуінен сақтайды. 25°C скиммер жүйелері мен тиімді шламдарды алу

Жылдамдығы реттелетін скиммер жапырақшалары жоғары қалқып тұрған шлам қабаттарын

95-98% ылғалдылықпен алып тастайды , бұл төменгі ағындағы суды тазарту шығындарын азайтуға көмектеседі. Синхрондалған қоқыс жинағыштың айналуы (2-5 айн/мин) өңделген сұйықтың бұзылуына мүмкіндік бермей, үздіксіз қоқысты алуға қамтамасыз етеді. Айнымалы бұрыштағы екі қоқыс жинағыш құрылғысы жалғыз пластиналы конфигурациялармен салыстырғанда 18% жоғары шлам ұстау көрсеткішіне ие болады.

Бұл компоненттерді оптимизациялау арқылы заманауи ауа флотация машиналары әртүрлі салаларда 90-95% ТҚҚ-ды алады — бұл түрбіділігі жоғары қолданыстарда дәстүрлі гравитациялық тазартқыштарға қарағанда 35% жоғары тиімділікке ие болып табылады.

Химиялық алдын-ала өңдеу: Коагуляция, флокуляция және флокулаларды оптимизациялау

DAF жұмыс істеуінде коагулянттар мен флокулянттардың рөлі

Коагулянттар жұмыс істей бастаған кезде, олар тұнба бөлшектерінің айналасында болатын электр зарядтарын бейтараптайды. Бұл коллоидты суспензиялардың тұрақтылығын жояды және бізге белгілі және ұнататын кішкентай хлопьялардың пайда болуын бастайды. Алюминий сульфат (жиі «алюминий» деп аталады) мен темір хлориді сияқты дәстүрлі заттар көптеген уақыт бойы бұл зарядты бейтараптау процесі арқылы ұсақ қатты бөлшектерді байланыстыратын бейорганикалық нұсқалар болып қызмет етті. Микрохлопьялар пайда болғаннан кейін, флокулянттардың қолданылуы келеді. Бұл синтетикалық полимерлер кішкентай хлопьяларды үлкен топтарға біріктіру үшін көпірлер сияқты әрекет етеді, бұл оларды тазарту кезінде жақсырақ жүзетін етеді. Кейбір адамдар қазіргі уақытта өсімдік экстракттарынан жасалған табиғи альтернативаларға көшу үстінде. Олар шынымен де бөлшектерді дәстүрлі әдістерге қарағанда 30 пайызға аз қалдық шөгінді қалдырып, 85-92 пайызына жуық ұқсас жылдамдықпен алады. Бұл коагулянт өнімдерінің көбі су 5,4-7,4 аралығындағы pH мәніне ие болған кезде ең жақсы жұмыс істейді. Суық ауа-райы? Бұл реакциялар үшін қолайсыз, себебі температураның төмендеуі барлық процесті баяулатады, ал бұл тиімділік маңызды болған кезде жақсы нәтиже бермейді.

Қалыптың өлшемі бөлшектер мен көпіршіктердің жабысуына қалай әсер етеді

Қалыптардың өлшемі DAF жүйелерінің қаншалықты жақсы жұмыс істеуінде маңызды рөл атқарады. Бөлшектер шамамен 10-дан 100 микронға дейінгі аралықта болғанда, олар бетте бір-бірімен соқтығысу мүмкіндігі жоғары болғандықтан, 70 пайызға жақсырақ микрокөпіршіктерге жабысады. Алайда қалыптар 500 микроннан асқанда, олар жақсы көтерілмейді және гидравликалық түрде жүйе кернеу кезінде жиі ыдырап кетеді. Сондықтан операторлар қалыптар 50-ден 300 микронға дейінгі 'алтын аймақта' қалатындай етіп, араластыру жылдамдығы мен коагулянт мөлшерін дұрыс таңдауы керек. Мұны дұрыс орындау көптеген зауыттардың өндірістік суларынан майлар мен майлы заттардың 95%-ын алып тастауына мүмкіндік береді. Көптеген объектілер енді түбірліктілікті нақты уақыт режимінде тексеру арқылы флокулянт дозасын нақты уақытта реттейді, бұл келіп түскен судың сипаты күнделікті өзгерген кезде де жұмысты тегін жүргізуге көмектеседі.

Алдын-ала дайындау химиясын жетілдіру ауа флотация қондырғысының жұмыс сапасын арттырады және химикаттардың тұтынуын, сондай-ақ жұмыс шығындарын азайтады.

DAF процесінің жұмысы: Тазартылмаған судың келуінен тазартылған судың шығуына дейінгі оптималдау

DAF өндірістік суларды тазарту процесінің қадамдық технологиялық сызығы

DAF алдымен суға түсетін үлкен заттардан тазарту үшін оны сүзгіден өткізеді. Одан кейін когулянт деп аталатын ерекше химикаттар көмегімен кішкентай, бізге көрінбейтін бөлшектерді жинақтайтын химиялық өңдеу жүргізіледі. Бұл өңделген су ауамен флотациялау қондырғысына түскеннен кейін болатын келесі процестің не екені өте қызық. Қысым астындағы ауа суда ерітіліп, диаметрі шамамен 20-50 микрон болатын өте кішкентай көпіршіктер түзеді, бұл көпіршіктер судағы тұрып қалған әртүрлі заттарға жабысады. Осы кішкентай көпіршіктер топтасып, үстіне қарай жүзіп шығады. Жоғарыда жиналған шөгіндіні скребок деп аталатын механикалық құрылғы жинап алады, ал тазарған су ыдыстың түбіндегі ерекше жасалған перелив беттері арқылы төменнен ағып шығады. Бәрі дұрыс жұмыс істесе, бұл жақсартылған DAF жүйелері ескі, дәстүрлі әдістерге қарағанда тұрып қалған заттарды шамамен 40 пайызға дейін азайта алады.

Гидравликалық жүктемені және ауа мен қатты заттар қатынасын оптимизациялау

Бұл жүйелердің қаншалықты жақсы жұмыс істеуіне әсер ететін негізгі факторларға гидравликалық жүктеме нормалары, әдетте шаршы футына минутына 2 мен 5 галлон аралығында болатын, сондай-ақ ауа мен қатты заттар қатынасы жатады. Егер судың ағыны тым көп болса, ол нақты бір уақытта маңызды көпіршік-бөлшектердің байланысын бұзады. Керісінше, егер A/S қатынасы 0,01 мг-ауа / мг-қатты заттан төмен түссе, онда біз нашар флотация нәтижесін аламыз. Қазіргі заманғы орнатылымдар түссіздікті нақты уақыт режимінде бақылау құралдарын енгізуді бастады, бұл автоматты түрде ауа енгізу деңгейлерін реттеп, A/S қатынасын 0,03-тен 0,06-ға дейін ұстайды. Бұл практикалық тұрғыдан не дегенді білдіреді? Операторлар көптеген жағдайларда су түссіздігін 10 NTU-дан төменгі деңгейге дейін түсірумен қатар, энергия шығындарының шамамен ширегін үнемдейтінін хабарлайды.

Ауалы флотация машиналарының өнеркәсіптегі қолданылуы

Тамақ өнеркәсібіндегі және өнеркәсіптік өндірістегі өндірістік суларды тазартудағы DAF

Ауаға көтеру қондырғылары ет өңдеу зауыттарынан, сүт өнімдерін өндіру кәсіпорындары мен пиво зауыттарынан шығатын май, майлы заттар және ілеспе қатты бөлшектерді (ММІҚ) тазартуда өте жақсы жұмыс істейді. Нақтырақ айтқанда, құс өнімдерін өңдеу кезінде еріген ауаға негізделген флотация жүйелері биологиялық оттегіге дегидратацияны (БОД) 40-60 пайызға дейін төмендетуі мүмкін. Бұл үдерісте өте ұсақ көпіршіктер май бөлшектеріне жабысып, оларды бетіне көтереді. Азық-түлік өнеркәсібінен тыс, осындай жүйелер химиялық өндірісте де қолданылады. Мұнда олар эмульгирленген көмірсутектер мен ауыр металдар сияқты күрделі заттарды бөліп алуға көмектеседі, тіпті судың минутына 500 галлоннан астам жылдамдықпен ағып өтуі кезінде де. Сондықтан көптеген зауыттар осы технологияға сүйеніп жүргені түсінікті.

Коммуналдық және ішуге болатын су қондырғыларында DAF-тың қолданылуының кеңеюі

Бүкіл ел бойынша су араластыру құрылғылары жиі кездесетін әртүрлі балдырлар және басқа да жеңіл бөлшектерді өңдеу кезінде ауамен флотация қондырғыларын орнатуды бастады. 2024 жылғы ішуге арналған судың стандарттары туралы EPA-ның соңғы есебіне сәйкес, еріген ауамен флотация жүйелері беткі сулардан шамамен 92% батпақты тазартады, бұл дәстүрлі құмдық сүзгілерден жуық 20 пайыздық көрсеткішке асып түседі. Қызықты жаңа жетістіктер де орын алып жатыр. Бұл машиналар енді қайта өңделген су жүйелеріндегі микропластиктерді де ұстай алады. Тәжірибелік қондырғылардағы алғашқы сынақтар сульфаттаушы заттарды дәл таңдағанда және ауа көпіршіктері мен қатты материал арасындағы теңдестікті дұрыс орнатқанда олар микропластиктердің шамамен 85%-ын жоятынын көрсетті.

ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)

Еріген Ауамен Флотация (DAF) дегеніміз не?

DAF — суға қысым астында ауаны еріту арқылы кішкентай ауа көпіршіктерін тудыратын суды тазарту үдерісі. Бұл көпіршіктер су ішіндегі бөлшектерге, майлар мен басқа да ластағыш заттарға жабысады және олардың бетіне қалқып шығуына әкеледі, содан кейін оларды алуға болады.

DAF дәстүрлі тұндырудан қалай айырмашылық жасайды?

DAF дәстүрлі тұндырудан гравитацияға сүйенуге қарағанда бөлшектерді бөлу үшін микроскопиялық ауа көпіршіктерін пайдалану арқылы ерекшеленеді. Бұл өте ұсақ бөлшектерді, майлар мен майлы заттарды алу үшін өте тиімді.

DAF қай жерде қолданылады?

DAF тамақ өнеркәсібі, химиялық өндіріс және коммуналдық су арнасы сияқты әртүрлі салаларда қолданылады. Ол өндірістік өндірілетін суды тазарту, майлар, майлы заттар және микропластикалық заттарды алу үшін тиімді.

DAF-ты қолданудың пайдасы неде?

DAF жүйелері басқа әдістермен салыстырғанда бөлшектерді тез бөлу, ұсақ бөлшектерді тиімді алу, химикаттарды аз қолдану, кіші аумақты алу және энергияны үнемдеу артықшылықтарын ұсынады.