Máy tuyển nổi không khí hòa tan (DAF) Nhà sản xuất

Vật lý đằng sau quá trình tuyển nổi không khí hòa tan và tại sao nó lại vượt trội hơn quá trình lắng trọng lực đối với một số dòng chất thải

Quá trình lắng đọng trọng lực dựa vào sự chênh lệch mật độ giữa chất rắn lơ lửng và nước để phân tách hạt. Đối với các chất gây ô nhiễm có mật độ gần với nước - dầu nhũ hóa, hạt keo mịn, tảo và bông sinh học - tốc độ lắng là cực kỳ chậm, thường làm cho dấu chân của bể lắng lớn không thực tế trong thời gian lưu thủy lực cần thiết. Máy tuyển nổi không khí hòa tan giải quyết vấn đề này bằng cách đảo ngược vectơ phân tách: thay vì đợi các hạt chìm xuống, các bong bóng siêu nhỏ được tạo ra dưới áp suất sẽ bám vào các hạt gây ô nhiễm và mang chúng lên trên bề mặt dưới dạng lớp bùn nổi.

Quá trình này bắt đầu trong một bình điều áp, nơi dòng nước thải tái chế được làm sạch được bão hòa với không khí ở tốc độ điển hình. 3–6 thanh . Khi dòng siêu bão hòa này được giải phóng qua các vòi giảm áp vào bể tuyển nổi, không khí thoát ra khỏi dung dịch dưới dạng các bong bóng siêu nhỏ có đường kính trong khoảng 10–100 µm . Kích thước bong bóng rất quan trọng: bong bóng nhỏ hơn 40 µm nổi lên đủ chậm để tối đa hóa thời gian tiếp xúc với các hạt lơ lửng, trong khi bong bóng lớn hơn 150 µm nổi lên quá nhanh và bỏ qua phần lớn tải lượng chất gây ô nhiễm.

Cơ chế gắn hạt bong bóng bị chi phối bởi hóa học bề mặt. Các hạt kỵ nước - dầu, sáp và một số loại sợi tổng hợp - dễ dàng bám vào bọt khí mà không cần điều hòa hóa học. Các hạt ưa nước như khoáng sét và khối hydroxit kim loại cần bổ sung chất keo tụ và chất keo tụ để làm cho bề mặt của chúng đủ kỵ nước để gắn bong bóng hiệu quả. Sự khác biệt này có ý nghĩa trực tiếp đối với việc thiết kế hệ thống định lượng hóa chất và dự báo chi phí vận hành.

Các ứng dụng công nghiệp trong đó DAF mang lại lợi ích điều trị có thể đo lường được

DAF các hệ thống không hoàn toàn vượt trội so với các công nghệ lọc khác - ưu điểm của chúng thể hiện rõ nhất trong các hồ sơ nước thải cụ thể. Việc hiểu rõ nơi DAF hoạt động tốt nhất sẽ ngăn ngừa việc yêu cầu quá cao về thông số kỹ thuật trong các ứng dụng mà công nghệ đơn giản hơn sẽ đáp ứng được, cũng như việc xác định dưới mức thông số kỹ thuật trong các ứng dụng mà thiết bị làm sạch bằng trọng lực sẽ không đáp ứng được giới hạn xả thải.

Các ngành mà DAF luôn mang lại hiệu suất mạnh mẽ bao gồm:

• Chế biến thực phẩm và đồ uống — nồng độ chất béo, dầu và mỡ (FOG) cao từ quá trình giết mổ thịt, sữa và tinh chế dầu ăn phản ứng đặc biệt tốt với DAF, đạt được hiệu quả loại bỏ FOG ở mức 90–98% trong một lần duy nhất với điều hòa hóa học thích hợp
• Nước thải in và nhuộm — các hạt thuốc nhuộm keo và nhũ tương ổn định bề mặt chống lại sự lắng đọng trọng lực được thu giữ một cách hiệu quả bằng quá trình tuyển nổi DAF, làm giảm tải lượng màu và COD trong quá trình xử lý sinh học tiếp theo
• Nhà máy giấy và bột giấy — các hạt mịn và hạt độn (cao lanh, canxi cacbonat) dễ dàng nổi lên, cho phép thu hồi chất xơ và đồng thời giảm chất rắn lơ lửng trong nước thải nhà máy
• Xưởng thuộc da — Bùn chứa crom và các hợp chất protein từ hoạt động ngâm và bón vôi được cô đặc thành lớp bùn tuyển nổi có độ ẩm thấp hơn đáng kể so với lớp bùn lắng tương đương bằng trọng lực, giảm tải lượng khử nước ở hạ lưu
• Gia công nhựa và phủ bề mặt - dầu cắt và chất rắn sơn được nhũ hóa yêu cầu DAF được hỗ trợ đông tụ để phá vỡ nhũ tương trước khi tuyển nổi; khi được điều hòa chính xác, hiệu quả loại bỏ vượt quá 85% cho tổng chất rắn lơ lửng

Kinh nghiệm dự án của Hengye Technology trong các lĩnh vực này đã chứng minh rằng hiệu suất của DAF rất nhạy cảm với các bước đông tụ và tạo bông ngay phía thượng nguồn của bể tuyển nổi. Đầu tư vào thiết kế hệ thống điều hòa hóa học phù hợp luôn mang lại lợi nhuận cao hơn so với việc kích thước quá lớn của thiết bị DAF.

Các thông số thiết kế chính xác định độ tin cậy DAF dài hạn

Các đơn vị DAF hoạt động kém trên hiện trường thường có chung một số thiếu sót về thiết kế có thể truy nguyên từ giai đoạn kỹ thuật ban đầu. Các thông số quan trọng nhất chi phối cả hiệu suất tách và độ ổn định vận hành là tốc độ tải bề mặt thủy lực, tỷ lệ tái chế và hình dạng phân bố dòng chảy vào.

Tốc độ tải bề mặt thủy lực - được biểu thị bằng mét khối nước thải trên một mét vuông diện tích bề mặt bể tuyển nổi trong một giờ - là biến số kích thước chính. Đối với hầu hết các ứng dụng công nghiệp, giá trị thiết kế nằm trong khoảng 3–8 m³/m2·h , với các giá trị thấp hơn áp dụng cho nước thải có chứa các bông cặn mịn, tăng chậm và các giá trị cao hơn cho phép đối với các vật liệu thô hơn, nổi nhanh hơn. Việc vượt quá tốc độ tải thiết kế trong các sự kiện lưu lượng cao điểm sẽ gây ra hiện tượng đoản mạch thủy lực, trong đó dòng chảy vào sẽ phá vỡ lớp bùn nổi và mang các chất rắn không tách rời vào đầu ra nước thải đã được làm sạch.

Tỷ lệ tái chế - tỷ lệ nước thải được làm sạch được điều áp và quay trở lại để tạo ra các bong bóng vi mô - thường dao động từ 15–50% của dòng chảy ảnh hưởng. Tỷ lệ tái chế cao hơn tạo ra thể tích bong bóng lớn hơn và cải thiện khả năng tiếp xúc với các hạt lơ lửng, nhưng làm tăng mức tiêu thụ năng lượng từ bơm tái chế và hệ thống điều áp. Việc tối ưu hóa thông số này đòi hỏi phải cân bằng hiệu suất xử lý với chi phí vận hành trên toàn bộ phạm vi nồng độ chất rắn đầu vào dự kiến.

Phân phối đầu vào thường không được thiết kế kỹ lưỡng. Đưa dòng tuần hoàn có áp suất và dòng nước thải được điều hòa theo cách hỗn loạn, phân bố kém sẽ phá vỡ sự hình thành bong bóng vi mô và gây ra tải không đồng đều trên chiều rộng bể - tạo ra các kênh vận tốc cao, nơi việc phân tách không hiệu quả trong khi khiến các vùng khác bị ứ đọng. Các vách ngăn đầu vào được thiết kế phù hợp và bố trí bộ khuếch tán là rất cần thiết để đạt được các điều kiện thủy lực dòng cắm nhằm tối đa hóa hiệu quả tuyển nổi.

Đặc điểm bùn nổi và những cân nhắc quản lý ở hạ lưu

Lớp bùn nổi được tạo ra bởi hệ thống DAF khác biệt đáng kể so với lớp bùn lắng bằng trọng lực cả về đặc tính vật lý và yêu cầu xử lý ở hạ lưu. Phao DAF thường chứa 2–6% chất rắn khô theo khối lượng - cao hơn đáng kể so với nồng độ chất rắn 0,5–1,5% phổ biến trong dòng chảy dưới của thiết bị làm sạch bằng trọng lực - giúp giảm tải thể tích trong các bước cô đặc và khử nước tiếp theo.

Tuy nhiên, thành phần bùn DAF thay đổi đáng kể tùy theo nguồn nước thải đầu nguồn. Chất nổi từ nước thải chế biến thực phẩm chủ yếu là chất hữu cơ, có hàm lượng chất béo cao tạo ra thách thức cho việc khử nước bằng máy ép trục vít - lớp bánh nhờn có thể nén được có thể làm giảm hiệu quả làm sạch vòng lọc và tăng nhu cầu polymer. Ngược lại, chất nổi từ các quá trình kết tủa hóa học có thể chứa chất rắn hydroxit kim loại dễ chịu nén cơ học hơn nhưng có thể yêu cầu các lộ trình xử lý chất thải nguy hại tùy thuộc vào nồng độ kim loại nặng.

Thiết kế máy thu bùn - dù là máy cạo truyền động bằng dây xích, máy thu gom xoắn ốc quay hay máy hớt thủy lực - đều ảnh hưởng đến cả tính ổn định của quá trình loại bỏ phao và mức độ pha loãng của nước được đưa vào dòng bùn. Việc cạo mạnh ở tốc độ cao có thể cuốn lại các chất rắn nổi trở lại vùng được làm rõ; Việc hớt váng không thường xuyên sẽ làm cho lớp phao dày lên quá mức, làm tăng trọng lượng riêng của nó và khiến các phần chìm trở lại bể. Tại Công ty TNHH Công nghệ Bảo vệ Môi trường Yixing Hengye, hệ thống DAF được thiết kế với các lộ trình xử lý bùn tích hợp - đảm bảo rằng loại bộ thu, tần suất hớt và công suất thiết bị khử nước ở hạ lưu được chỉ định là một hệ thống phối hợp thay vì được chọn độc lập, đây là nguyên nhân phổ biến tạo ra những khoảng cách hiệu suất có thể tránh được trong quá trình lắp đặt được thiết kế bởi các nhà cung cấp chỉ có thiết bị.