溶解空気浮遊選別 DAF: 廃水処理システムの設計

何をするのか DAF 水処理における立場とその仕組み

DAF は水処理の何を表しますか? DAF は、Dissolved Air Flotation の頭字語で、水から浮遊固体、油、グリース、低密度粒子を除去するように設計された物理化学的分離プロセスです。の 溶存空気浮選廃水処理 このプロセスは、流入水がヘッダー ボックスに入ると始まり、水の速度が低下し、流れが容器全体に均等に分配されます。溶存空気で完全に飽和した加圧水流 (一般に白水と呼ばれる) が、必要な凝集剤化学物質とともに流入する廃棄物の流れに注入されます。

加圧された空気と水の溶液が DAF タンク内で大気圧で放出されると、急激な圧力降下により溶解空気が数十億の微細な泡として溶液から沈殿します。これらの泡は通常、 30ミクロンと50ミクロン 直径が大きく、疎水性汚染物質に付着すると、全体の比重が 1.0 未満の気泡凝集体が形成され、表面に急速に上昇します。機械的なスキミング装置が浮遊したスラッジ層を除去し、同時に浄化された水が DAF 内の複数のポイントから継続的に収集され、パイプ堰を越えて排水チャンバーに排出されます。これはあらゆるものの基礎です DAFユニット排水処理 操作。

溶解空気浮選水処理を推進する物理的原理

の 溶存空気浮選水処理 このプロセスは、液体に溶解している気体の量が液体上の気体の分圧に比例するというヘンリーの法則によって支配されます。処理済み排水のリサイクル流を空気と接触させて加圧することにより、 溶存空気浮選ポンプ 大気圧で可能な量よりも大幅に多くの空気を溶液に送り込みます。この飽和水が DAF タンクに再び入ると、圧力降下により過飽和状態が形成され、過剰な溶解空気が次の範囲のマイクロバブルとして排出されます。 10～100マイクロメートル 直径で。

の attachment of air bubbles to contaminant particles relies on hydrophobic interactions. Oils, greases, and chemically conditioned solids present hydrophobic surfaces to which the bubbles readily adhere. Chemical coagulation followed by flocculation enhances this process by building larger, more hydrophobic flocs that capture bubbles more effectively and rise faster. The DAF reactor is conceptually divided into a contact zone, where floc particles collide with and attach to rising bubbles, and a separation zone, where the floc-bubble aggregates ascend undisturbed to form a float layer. This combination of physics and chemistry makes the 溶存空気浮上システム 従来の清澄機では決して沈降しない軽い粒子を除去するのに非常に効果的です。

パフォーマンスを決定する DAF システム設計基準

適切な DAFシステム設計 相互に依存するいくつかのパラメータを慎重に評価する必要があります。浮遊選鉱池のサイズは主に、 油圧負荷率 。従来の DAF システムは次のように設計されています。 平方フィートあたり毎分 4 ～ 8 ガロン 一方、最新の高速システムは最大で効率的に動作できます。 20 gpm/平方フィート 。以下の表は、適切に設計されたシステムの重要な設計パラメータをまとめたものです。 溶存空気浮選システム .

の 空気対固体 (A/S) 比 は単一の最も基本的な設計変数です。一定量の固体を浮かせるのに必要な空気の量を定義します。で 75 psig および 70 °F 、水は約 空気飽和率 9% 。 1 リットルあたり 1,000 ミリグラムの TSS を含む廃棄物ストリームの場合、これはおよそ リサイクル率 50% 一方、TSS が 2,000 ミリグラム/リットルのストリームには、 リサイクル率100% 。の 固形物負荷率 DAF セルの有効表面積と、システムに入る TSS および FOG の総質量との関係を確立します。ほとんどの経験豊富な設計者は、次の値を超えないようにすることを推奨しています。 平方フィートあたり 1 時間あたり 2.0 ポンド 浄化された排水への固体のキャリーオーバーを防止します。

一般的なタンクの構成には、円形と長方形の 2 つがあります。円形タンクは主に廃水や汚泥の濃縮に使用されますが、長方形タンクは飲料水の処理によく使用されます。角形タンクは構造が簡単で、凝集水の導入が容易で、浮きの除去がより効率的です。従来の DAF システムでは通常、タンクの長さが次のように制限されます。 40フィート 、水深は約 10フィート .

の Central Role of Dissolved Air Flotation Pumps

の 溶存空気浮選ポンプ 効率的な空気浮選分離を達成する上で最も重要な要素です。このポンプは、汚染物質の除去に関与するマイクロバブルを生成する加圧白水流を生成します。のみを実現する標準的な渦巻ポンプとは異なり、 20 ～ 50% の飽和効率 、特殊な回生タービンまたは多段式 溶存空気浮選ポンプ 達成する 95%以上の飽和効率 中の泡のために 5～15ミクロンの範囲 。このようなポンプは、空気と水を同時に引き込み、混合し、高せん断タービン羽根車で空気を溶解するという 3 つの機能を 1 つのユニットで実行します。

この高い効率により、リサイクル率を最小限に抑えることができます。 10～20パーセント 、と比較して、 30～50パーセント これは、効率の低い飽和方法に依存する従来のシステムの典型的なものです。リサイクル率が低いということは、DAF タンク内の水の滞留時間がより効果的になり、分離が改善され、エネルギー消費が削減されることを意味します。最も堅牢な 溶存空気浮選ポンプs で構築されています 316 ステンレス鋼 構造、連続高圧運転に耐えるメカニカルシール、高効率モーターを採用しています。に統合されると、 溶存空気浮上システム 、高性能ポンプが一貫した空気対水比、気泡サイズを実現します。 20ミクロン以下 、 化学物質の消費量を 10 ～ 40% 削減 、nd a compact installation footprint. These pumps can be installed as replacement recycle pumps for existing DAF systems or packaged as part of a complete whitewater generation module.

化学的コンディショニングと前処理の必需品

化学的前処理は、高い除去効率を達成するために不可欠です。 溶存空気浮選廃水処理 システムで知られています。通常、このプロセスには 2 つの段階が含まれます。凝固剤 (通常は硫酸アルミニウム、塩化第二鉄、またはポリ塩化アルミニウム) が最初に廃水に混合され、コロイド粒子からのマイクロフロックの形成が引き起こされます。次に、ポリマー凝集剤を添加して、破壊に耐え、優れた浮力を提供する、より大きくてより安定した凝集塊の生成を促進します。

化学物質の添加の正しい種類、投与量、順序を決定するには、瓶のテストが必須です。投与量の決定に影響を与える主要な水質パラメータには、TSS 濃度、FOG の種類と濃度、BOD および COD レベル、pH、アルカリ度、粒度分布などがあります。を超える高TSS負荷の場合 1,000ミリグラム/リットル 、 pre-treatment step such as screening or primary sedimentation prevents the DAF unit from being overwhelmed and ensures consistent effluent quality.

主要なパラメータ全体で測定された汚染物質除去率

適切に設計された 水処理用DAFシステム 優れた汚染物質除去を一貫して実現します。次の図は、幅広い産業設備にわたる文書化されたパフォーマンスを表しています。

• 総浮遊物質 (TSS) : 除去効率の範囲は次のとおりです。 90 ～ 99 パーセント 適切な化学物質の投与と組み合わせると。変動する負荷条件下でも、DAF システムは排水 TSS を定期的に 30 ミリグラム/リットル未満に維持します。
• 脂肪、油、グリース (FOG) : DAF は FOG 除去に非常に効果的であり、多くの産業システムで達成されています。 オイルとグリースの総含有量は 20 ppm 未満 処理排水中に含まれます。
• 化学的酸素要求量 (COD) ：CODに大きく寄与する固形分とFOG画分を除去することで、 86パーセントと91パーセント が一般的に観察されます。
• 濁度 : 除去率が常に上回っている 84パーセント 、最適化されたインストールにより、 96 ～ 97 パーセントの濁度の減少 .
• 全リン酸塩 : 間の除去効率 95 パーセントと 96 パーセント 適切な金属塩凝固剤の投与により、十分に最適化された DAF 設備で達成可能です。

何がそうさせるのか 溶存空気浮遊選別 DAF 特に注目すべきはそのコンパクトなサイズです。保持時間はわずか 3～5分s タンクの深さは浅い 600ミリメートル DAF ユニットは、それに匹敵する数時間の滞留時間を備えた沈殿池を必要とする分離効率を実現します。 DAF によって生成されるスラッジも非常に厚くなり、通常は 固形分 2 ～ 4% 沈殿によるものは 1% 未満であるのに対し、これにより下流の脱水コストと処理量が削減されます。

従来の沈降清澄装置と比較した利点

ほとんどの産業用途では、 溶存空気浮上システム 重力沈降の代替として推奨されます。従来の浄化装置は粒子が沈降するまでに数時間を要しますが、DAF は汚染物質を数分でアクティブに浮遊させ、劇的に高速な処理を実現します。浮遊選鉱により、従来の清澄機では決して沈殿しない、より小さく軽い粒子が除去されるため、最終的な水質は一貫して向上します。

また、DAF システムは、同等の清澄器よりも必要なスペースが大幅に少なく、モジュール構造のため、簡単な設置と迅速な起動が可能です。これらは、変動する負荷条件に対する高い耐性を示し、より濃いスラッジを生成して脱水コストを削減します。現代の高レート 溶存空気浮遊選別 DAF 設計には、段階的な水抽出、内部速度を下げるためのクロスフロー構成、プレート分離器、コーン底部のスラッジ収集などの機能が組み込まれており、これらすべてにより分離性能と信頼性がさらに向上します。

DAF ユニットの廃水処理に依存する主要産業部門

DAFユニット排水処理 は、低密度の汚染物質が優勢でスペースが貴重な業界の幅広い業界で不可欠であることが証明されています。主なアプリケーション分野には次のようなものがあります。

• 食品および飲料の加工 : 食肉および家禽工場、乳製品加工施設、および食用油精製所は、廃水流から高濃度の脂肪、油、有機固形物を除去するために DAF を使用しています。
• 石油とガス : DAF は、分散または乳化した油を含む生成水および製油所廃水の処理に広く適用されており、厳格な排出許可を満たす廃油およびグリースのレベルを達成します。
• 紙パルプ : 繊維、充填剤、およびコーティング材料を含む製紙工場廃水は、プロセス水の浄化とスラッジの濃縮の両方のための浮選分離によく反応します。
• 化学および石油化学 : これらの施設は、生物学的処理または排出の前に、DAF を使用して油水エマルジョン、沈殿金属、およびプロセス関連の浮遊固体を除去します。
• 都市排水処理 : DAF は、最終排出前に残留懸濁物質、リン、藻類を除去するための一次清澄と三次研磨の両方の役割を果たします。
• 飲料水の処理 : 1960 年代後半以来、DAF は飲料水の生産に適用され、地表水供給から藻類、自然の色、低密度粒子を除去するのに特に効果的であることが証明されています。

高効率を維持するための運用慣行

最高のパフォーマンスを維持する 溶存空気浮選廃水処理 システムには、いくつかの変数の規律ある運用制御が必要です。空気溶解システム内の飽和圧力は、圧力範囲内に維持する必要があります。 80 ～ 100 psi 効果的な気泡形成の範囲。圧力が不十分だと空気の放出が不十分になり、圧力が過剰になるとエネルギーが浪費されます。 pH は、選択した凝固剤にとって最適な範囲に維持する必要があります。通常、 6.0～7.5 、s operation outside this window increases chemical consumption without improving removal. Total hydraulic flow through the DAF — the sum of influent and recycle — must stay within the design loading capacity to prevent short-circuiting and solids carryover. The surface skimming mechanism must be adjusted to remove float sludge at a rate that prevents the accumulated layer from becoming too thick and breaking apart, while avoiding excessive water removal. Regular inspection of pressure gauges, detection of leaks, and adherence to a comprehensive maintenance schedule ensure that the 水処理用DAFシステム 長年の運用にわたって設計パフォーマンスを提供し続けます。