System flotacji rozpuszczonym powietrzem (DAF) usuwa olej, smary i zawiesiny stałe ze ścieków, powodując ich wypłynięcie na powierzchnię zamiast osiadania na dnie. Odbywa się to za pomocą chmur mikroskopijnych pęcherzyków powietrza, które przyczepiają się do zanieczyszczeń i unoszą je w górę, skąd są one zbierane przez skimmer. Niniejszy przewodnik szczegółowo opisuje, jak dokładnie działa system DAF, etap po etapie, oraz co odróżnia urządzenie, które osiąga wyznaczone cele dotyczące jakości ścieków, od takiego, które nie spełnia tych wymagań.
Niniejszy dokument jest przeznaczony dla inżynierów i operatorów zakładów zajmujących się doborem lub usuwaniem usterek urządzeń DAF. Jeśli interesuje Cię sam sprzęt, zapoznaj się z naszą system flotacji z wykorzystaniem rozpuszczonego powietrza strona poświęcona modelom i danym technicznym.
Czym jest system flotacji z wykorzystaniem rozpuszczonego powietrza?
System flotacji rozpuszczonym powietrzem to separator ciał stałych od cieczy, który wykorzystuje drobne pęcherzyki powietrza do wynoszenia zawiesin na powierzchnię wody w celu ich usunięcia. Jest to standardowe rozwiązanie w przypadku zanieczyszczeń lżejszych od wody lub o gęstości zbliżonej do neutralnej — olejów, tłuszczów, włókien oraz chemicznie koagulowanych ciał stałych, które osiadają powoli lub w ogóle nie osiadają. System DAF jest szeroko stosowany do redukcji zawartości zawiesin stałych, obniżania wartości ChZT i BZT oraz usuwania oleju przed ponownym wykorzystaniem lub odprowadzeniem wody.
Główna idea jest prosta: sprawić, by zanieczyszczenia unosiły się na powierzchni. Osadniki grawitacyjne polegają na tym, że cząstki stałe opadają na dno, co jest procesem powolnym i nieskutecznym w przypadku lekkich substancji. Technologia DAF odwraca ten proces, przyłączając do cząstek stałych powietrze o właściwościach wypornościowych, dzięki czemu unoszą się one na powierzchnię w ciągu kilku minut, a nie godzin.
Krótko mówiąc: Technologia DAF powoduje, że zanieczyszczenia unoszą się na powierzchni dzięki mikropęcherzykom, zamiast opadać na dno — działa to szybciej i sprawdza się w przypadku oleju oraz lekkich cząstek stałych, których grawitacja nie jest w stanie wychwycić.
Jak działa system DAF – krok po kroku
System DAF działa na zasadzie nasycania strumienia wody sprężonym powietrzem, a następnie zmniejszenia ciśnienia w celu utworzenia mikropęcherzyków, które przyczepiają się do koagulowanych cząstek stałych i unoszą je na powierzchnię. Poniższe pięć etapów opisuje pełny cykl od surowej wody dopływającej do oczyszczalni do oczyszczonej wody odpływającej.
1. Koagulacja i flokulacja
Surowe ścieki trafiają najpierw do strefy reakcji chemicznej, gdzie koagulant, taki jak PAC, neutralizuje ładunek cząstek drobnych, a flokulant, taki jak PAM, łączy je w większe, lżejsze kłaczki. To właśnie tutaj zaczyna się skuteczna flotacja: pęcherzyki znacznie chętniej przyczepiają się do kłaczków niż do rozproszonych drobnych cząstek, więc dozowanie i mieszanie wyznaczają górną granicę skuteczności usuwania.
2. Rozpuszczanie w powietrzu pod ciśnieniem
Pompa recyrkulacyjna pobiera czystą, uzdatnioną wodę i kieruje ją do zbiornika z rozpuszczonym powietrzem, gdzie sprężarka powietrza wtłacza do niego powietrze pod ciśnieniem (zazwyczaj 400–600 kPa). Pod ciśnieniem w wodzie rozpuszcza się znacznie więcej powietrza niż mogłaby ona pomieścić w warunkach atmosferycznych. Ta nasycona powietrzem woda stanowi siłę napędową całego procesu.
3. Uwalnianie mikropęcherzyków
Woda nasycona powietrzem przepływa przez zawór uwalniający do strefy kontaktu pod normalnym ciśnieniem. Nagły spadek ciśnienia powoduje wydostanie się rozpuszczonego powietrza z roztworu w postaci chmury mikropęcherzyków o średnicy zazwyczaj wynoszącej 10–30 μm. Im mniejsze i bardziej jednolite są pęcherzyki, tym większą mają powierzchnię i tym lepiej przylegają do ciał stałych — wysokowydajny generator pęcherzyków zapewnia stały dopływ drobnych pęcherzyków.
4. Flotacja i separacja
W strefach kontaktu i separacji mikropęcherzyki przyczepiają się do skoagulowanych kłaczków. W miarę gromadzenia się pęcherzyków skupisko kłaczków i pęcherzyków staje się lżejsze od wody i unosi się na powierzchnię, tworząc warstwę kożucha. Oczyszczona woda gromadzi się w znajdującej się poniżej strefie czystej wody.
5. Oddzielanie śmietanki i odprowadzanie czystej wody
Skimmer powierzchniowy zbiera unoszącą się na powierzchni warstwę osadu i kieruje ją do kanału osadowego w celu odwodnienia, podczas gdy oczyszczona woda jest pobierana z dna i odprowadzana do kolejnego etapu lub ponownie wykorzystywana. Część czystej wody wraca do pompy recyrkulacyjnej w celu przygotowania kolejnej partii wody nasyconej powietrzem, a cykl się powtarza.
Główne elementy systemu DAF
Każdy element systemu DAF pełni jedną funkcję w cyklu flotacji i oddzielania szumowiny. W poniższej tabeli przedstawiono powiązania między głównymi elementami a ich funkcjami.
| Część | Funkcjonować |
|---|---|
| Zbiornik do reakcji chemicznych | Koagulacja i flokulacja drobnych cząstek stałych w kłaczki |
| Pompa recyrkulacyjna | Dostarcza czystą wodę do zbiornika z rozpuszczonym powietrzem |
| Sprężarka powietrza | Dostarcza sprężone powietrze do rozpuszczania |
| Zbiornik z rozpuszczonym powietrzem | Wzbogaca wodę w powietrze pod ciśnieniem |
| Urządzenie do uwalniania mikropęcherzyków | Obniża ciśnienie, tworząc pęcherzyki o średnicy 10–30 μm |
| Skrobak do skimmera | Usuwa unoszącą się na powierzchni warstwę osadu do kanału osadowego |
| Panel sterowania | Obsługuje pompy, dozowanie i regulację poziomu |
Co decyduje o sprawnym działaniu systemu DAF
Różnica między instalacją DAF, która utrzymuje wymagane parametry ścieków, a taką, w której parametry te ulegają odchyleniom, sprowadza się do jakości pęcherzyków, wymieszania i obciążenia hydraulicznego. Największe znaczenie mają trzy wartości.
- Wielkość pęcherzyków wynosi 10–30 μm. Mniejsze, jednolite pęcherzyki zapewniają większą powierzchnię i zwiększają prawdopodobieństwo przyłączenia się do każdego kłębka, co poprawia skuteczność usuwania przy tym samym natężeniu przepływu powietrza.
- Wydajność mieszania gazu z wodą powyżej 95%. Im więcej powietrza faktycznie rozpuszcza się w strumieniu recyrkulacyjnym, tym więcej pęcherzyków przypada na litr i tym większa jest siła nośna dla cząstek stałych.
- Obciążenie powierzchniowe wynoszące 10–30 m³/(m²·h). Ta wartość określa, jaką ilość wody może oczyścić dany obszar zbiornika. Jeśli przekroczysz tę wartość, pęcherzyki nie zdążą unieść cząstek stałych, zanim woda opuści zbiornik.
Stabilny przepływ ścieków dopływających ma równie duże znaczenie jak sprzęt. Zbiornik wyrównawczy umieszczony przed urządzeniem DAF wygładza wahania przepływu, dzięki czemu dozowanie i obciążenie pęcherzykami pozostają dostosowane do obciążenia cząstkami stałymi, jak opisano w naszym Przewodnik po oczyszczaniu ścieków w obiegu zamkniętym.
DAF a osadniki grawitacyjne i osadniki lamelowe
Zarówno separatory DAF, jak i osadniki grawitacyjne oraz osadniki lamelowe oddzielają cząstki stałe od wody, ale każda z tych metod sprawdza się w innych sytuacjach. Separatory DAF powodują wypłynięcie na powierzchnię lekkich i oleistych substancji, natomiast osadniki grawitacyjne i lamelowe powodują opadanie gęstych cząstek stałych na dno. Wybór zależy od tego, czy zanieczyszczenia są lżejsze, czy cięższe od wody.
W przypadku gęstych cząstek stałych, które szybko osiadają, a klarownik lamelowy zapewnia większą powierzchnię osadzania przy niewielkiej zajmowanej powierzchni i jest tańszy w eksploatacji. W przypadku oleju, smaru, włókien i lekkich cząstek stałych koagulowanych chemicznie lepszym rozwiązaniem jest system DAF. Wiele zakładów stosuje oba rozwiązania — najpierw osadza się frakcję ciężką, a następnie poddaje się resztę procesowi flotacji.
Co usuwa system DAF
System DAF jest przeznaczony do usuwania zawiesin, olejów i smarów oraz związanych z nimi wskaźników ChZT i BZT. Ponieważ radzi sobie z lekkimi i zemulgowanymi substancjami, znajduje zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu — petrochemicznym, spożywczym i ubojowym, poligraficznym i farbiarskim, papierniczym, farmaceutycznym oraz w sektorze ponownego wykorzystania wody oczyszczonej. W praktyce stanowi on podstawowy etap procesu redukcji zawiesin i olejów przed oczyszczaniem biologicznym, odprowadzeniem lub ponownym wykorzystaniem wody.
Czesto zadawane pytania
W systemie DAF powietrze jest rozpuszczane pod ciśnieniem w wodzie z recyklingu, a następnie ciśnienie jest zmniejszane, co powoduje powstanie mikropęcherzyków o wielkości 10–30 μm. Pęcherzyki przyczepiają się do skoagulowanych cząstek stałych i unoszą je na powierzchnię, skąd skimmer usuwa kożuch. Oczyszczona woda jest pobierana z dna w celu odprowadzenia lub ponownego wykorzystania.
W systemie DAF zanieczyszczenia są unoszone na powierzchnię za pomocą pęcherzyków powietrza, dlatego nadaje się on do oleju, smaru oraz lekkich lub skoagulowanych cząstek stałych. Osadniki grawitacyjne lub lamelowe powodują opadanie gęstych cząstek stałych. System DAF działa szybciej w przypadku lekkich zanieczyszczeń; osadniki są prostsze i tańsze w przypadku ciężkich, szybko osiadających cząstek stałych.
Zazwyczaj 10–30 μm. Mniejsze, jednolite pęcherzyki zapewniają większą powierzchnię na litr wody recyrkulacyjnej, co poprawia ich przyczepność do kłaczków i zwiększa skuteczność usuwania zanieczyszczeń przy tym samym natężeniu przepływu powietrza.
Cząstki stałe zawieszone, oleje i smary oraz związane z nimi obciążenie w postaci ChZT i BZT. Metodę DAF stosuje się również do usuwania fosforu w procesie oczyszczania trzeciego stopnia oraz do odzyskiwania drobnych cząstek w niektórych strumieniach recyklingowych. Jest ona najbardziej skuteczna w przypadku zanieczyszczeń lekkich i zemulgowanych.
Środek koagulujący, taki jak PAC, neutralizuje ładunek cząstek, a środek flokulujący, taki jak PAM, łączy drobne cząstki w większe kłaczki, które mogą zostać uniesione przez pęcherzyki powietrza. Prawidłowe dozowanie i delikatne mieszanie w zbiorniku reakcyjnym decydują o maksymalnej wydajności urządzenia DAF.
Potrzebujesz systemu DAF dostosowanego do Twoich ścieków? Podaj nam natężenie przepływu, charakterystykę ścieków dopływających oraz wymagania dotyczące ścieków odprowadzanych, a nasz zespół dobierze odpowiedni model — zobacz system DAF lub poproś o wycenę.
