Flotationsmaschine mit gelöster Luft (DAF) Hersteller

Die Physik hinter der Flotation mit gelöster Luft und warum sie bei bestimmten Abfallströmen die Schwerkraftabsetzung übertrifft

Die Schwerkraftsedimentation beruht auf dem Dichteunterschied zwischen suspendierten Feststoffen und Wasser, um die Partikeltrennung voranzutreiben. Bei Verunreinigungen mit Dichten nahe an Wasser – emulgierte Öle, feine kolloidale Partikel, Algen und biologische Flocken – sind die Absetzgeschwindigkeiten extrem langsam, was häufig dazu führt, dass die Stellflächen der Klärbecken für die erforderliche hydraulische Verweilzeit unpraktisch groß sind. Flotationsmaschinen mit gelöster Luft Lösen Sie dieses Problem, indem Sie den Trennvektor umkehren: Anstatt darauf zu warten, dass die Partikel absinken, heften sich unter Druck erzeugte Mikroblasen an die Schadstoffpartikel und tragen sie als schwimmende Schlammschicht nach oben an die Oberfläche.

Der Prozess beginnt in einem Druckbehälter, in dem ein Kreislaufstrom aus geklärtem Abwasser typischerweise mit Luft gesättigt ist 3–6 bar . Wenn dieser übersättigte Strom durch Druckreduzierdüsen in den Flotationstank geleitet wird, tritt Luft in Form von Mikroblasen mit Durchmessern im Bereich von 100 mm aus der Lösung aus 10–100 µm . Die Blasengröße ist entscheidend: Blasen, die kleiner als 40 µm sind, steigen langsam genug auf, um die Kontaktzeit mit suspendierten Partikeln zu maximieren, während Blasen, die größer als 150 µm sind, zu schnell aufsteigen und einen Großteil der Schadstoffbelastung umgehen.

Der Mechanismus der Blasen-Partikel-Anlagerung wird durch die Oberflächenchemie bestimmt. Hydrophobe Partikel – Öle, Wachse und bestimmte synthetische Fasern – lagern sich ohne chemische Konditionierung leicht an Luftblasen an. Hydrophile Partikel wie Tonmineralien und Metallhydroxidflocken erfordern die Zugabe von Koagulations- und Flockungsmitteln, um ihre Oberflächen ausreichend hydrophob zu machen und eine wirksame Blasenanlagerung zu ermöglichen. Diese Unterscheidung hat direkte Auswirkungen auf die Gestaltung chemischer Dosiersysteme und die Betriebskostenprognosen.

Industrielle Anwendungen, bei denen DAF messbare Behandlungsvorteile bietet

DAF Systeme sind anderen Klärtechnologien nicht grundsätzlich überlegen – ihre Vorteile kommen bei bestimmten Abwasserprofilen am deutlichsten zum Ausdruck. Wenn Sie wissen, wo DAF die beste Leistung erbringt, können Sie eine Überspezifikation bei Anwendungen verhindern, bei denen einfachere Technologien ausreichen würden, und eine Unterspezifikation bei Anwendungen, bei denen Schwerkraftkläranlagen die Abflussgrenzwerte nicht einhalten würden.

Zu den Branchen, in denen DAF durchweg starke Leistungen erbringt, gehören:

• Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung — Hohe Fett-, Öl- und Fettkonzentrationen (FOG) aus der Fleischschlachtung, Milchwirtschaft und Speiseölraffinierung reagieren außergewöhnlich gut auf DAF und erzielen eine FOG-Entfernungseffizienz von 90–98 % in einem Durchgang mit entsprechender chemischer Konditionierung
• Druck- und Färbereiabwasser — Kolloidale Farbstoffpartikel und tensidstabilisierte Emulsionen, die der Schwerkraftabsetzung widerstehen, werden durch die DAF-Flotation effektiv aufgefangen, wodurch die Farb- und CSB-Belastung bei der nachgeschalteten biologischen Behandlung reduziert wird
• Papier- und Zellstofffabriken — Faserfeinstoffe und Füllstoffpartikel (Kaolin, Calciumcarbonat) werden leicht flotiert, was eine Faserrückgewinnung ermöglicht und gleichzeitig suspendierte Feststoffe im Mühlenabwasser reduziert
• Ledergerbereien — Chromhaltiger Schlamm und Proteinverbindungen aus Einweich- und Kalkungsvorgängen werden in einer Flotationsschlammschicht konzentriert, deren Feuchtigkeitsgehalt deutlich geringer ist als bei durch Schwerkraft abgesetzten Äquivalenten, wodurch die nachgeschaltete Entwässerungslast verringert wird
• Kunststoffverarbeitung und Oberflächenbeschichtung — Emulgierte Schneidöle und Lackfeststoffe erfordern koagulationsunterstütztes DAF, um die Emulsionen vor der Flotation aufzubrechen; Bei richtiger Konditionierung ist die Entfernungseffizienz überdurchschnittlich hoch 85 % für die Gesamtmenge an Schwebstoffen

Die Projekterfahrung von Hengye Technology in diesen Sektoren hat gezeigt, dass die Leistung von DAF sehr empfindlich auf die Koagulations- und Flockungsschritte unmittelbar vor dem Flotationstank reagiert. Die Investition in das richtige Design des chemischen Aufbereitungssystems führt durchweg zu höheren Erträgen als die Überdimensionierung der DAF-Einheit selbst.

Wichtige Designparameter, die die langfristige Zuverlässigkeit von DAF bestimmen

DAF-Einheiten, die im Feldeinsatz schlechter abschneiden, weisen typischerweise eine Reihe gemeinsamer Konstruktionsmängel auf, die auf die anfängliche Entwicklungsphase zurückzuführen sind. Die wichtigsten Parameter, die sowohl die Trenneffizienz als auch die Betriebsstabilität bestimmen, sind die hydraulische Oberflächenbeladungsrate, das Rückführungsverhältnis und die Geometrie der Einlassströmungsverteilung.

Die hydraulische Oberflächenbelastungsrate – ausgedrückt als Kubikmeter Zufluss pro Quadratmeter Flotationstankoberfläche pro Stunde – ist die primäre Größenvariable. Für die meisten industriellen Anwendungen liegen die Designwerte im Bereich von 3–8 m³/m²·h , wobei niedrigere Werte für Abwasser gelten, das feine, langsam aufsteigende Flocken enthält, und höhere Werte für gröberes, schnell schwimmendes Material zulässig sind. Das Überschreiten der Auslegungsbeladungsrate bei Spitzenabflussereignissen führt zu einem hydraulischen Kurzschluss, bei dem die einströmende Strömung die schwimmende Schlammdecke zerstört und ungetrennte Feststoffe in den geklärten Abwasserauslass befördert.

Das Recyclingverhältnis – der Anteil des geklärten Abwassers, der unter Druck gesetzt und zur Bildung von Mikroblasen zurückgeführt wird – liegt typischerweise im Bereich von 15–50 % des Zuflusses. Höhere Rückführungsverhältnisse erzeugen ein größeres Blasenvolumen und verbessern die Kontaktwahrscheinlichkeit mit suspendierten Partikeln, erhöhen jedoch den Energieverbrauch der Rückführungspumpe und des Drucksystems. Die Optimierung dieses Parameters erfordert ein Abwägen der Behandlungsleistung gegen die Betriebskosten über den gesamten Bereich der zu erwartenden Feststoffkonzentrationen im Zufluss.

Die Einlassverteilung ist häufig unzureichend ausgereift. Die Einführung eines unter Druck stehenden Rückführungsstroms und eines konditionierten Zuflusses auf turbulente, schlecht verteilte Weise stört die Bildung von Mikroblasen und führt zu einer ungleichmäßigen Beladung über die gesamte Tankbreite. Dadurch entstehen Hochgeschwindigkeitskanäle, in denen die Trennung unwirksam ist, während andere Zonen stagnieren. Um die hydraulischen Pfropfenströmungsbedingungen zu erreichen, die die Flotationseffizienz maximieren, sind ordnungsgemäß konstruierte Einlassleitbleche und Diffusoranordnungen von entscheidender Bedeutung.

Eigenschaften von Schwebschlamm und Überlegungen zum Downstream-Management

Die von einem DAF-System erzeugte flotierte Schlammschicht unterscheidet sich erheblich von durch Schwerkraft abgesetztem Schlamm, sowohl hinsichtlich der physikalischen Eigenschaften als auch der Anforderungen an die nachgelagerte Handhabung. DAF-Float enthält normalerweise 2–6 % Trockensubstanz nach Masse – deutlich höher als die im Unterlauf von Schwerkraftkläranlagen übliche Feststoffkonzentration von 0,5–1,5 % – was die Volumenbelastung bei nachfolgenden Eindickungs- und Entwässerungsschritten verringert.

Die Zusammensetzung des DAF-Schlamms variiert jedoch erheblich je nach der vorgelagerten Abwasserquelle. Float aus Abwässern der Lebensmittelverarbeitung ist überwiegend organisch und weist einen hohen Fettgehalt auf, der die Entwässerung durch Schneckenpressen vor Herausforderungen stellt – der komprimierbare, fettige Kuchen kann die Wirksamkeit der Filterringreinigung verringern und den Polymerbedarf erhöhen. Im Gegensatz dazu kann Schwemmgut aus chemischen Fällungsprozessen Metallhydroxid-Feststoffe enthalten, die besser für mechanische Kompression geeignet sind, aber je nach Schwermetallkonzentration möglicherweise gefährliche Abfallentsorgungswege erfordern.

Das Design des Schlammsammlers – ob kettengetriebener Schaber, rotierender Spiralsammler oder hydraulischer Abschäumer – beeinflusst sowohl die Konsistenz der Schwimmerentfernung als auch den Grad des in den Schlammstrom eingeleiteten Verdünnungswassers. Durch aggressives Schaben mit hoher Geschwindigkeit können aufgeschwemmte Feststoffe wieder in die geklärte Zone zurückgeschleppt werden; Durch unzureichend häufiges Abschöpfen verdickt sich die Schwimmschicht übermäßig, wodurch sich ihr spezifisches Gewicht erhöht und Teile davon in den Tank zurücksinken. Bei Yixing Hengye Environmental Protection Technology Co., Ltd. sind DAF-Systeme mit integrierten Schlammbehandlungswegen konzipiert. Dadurch wird sichergestellt, dass der Sammlertyp, die Abschäumfrequenz und die Kapazität der nachgeschalteten Entwässerungsausrüstung als koordiniertes System spezifiziert und nicht unabhängig voneinander ausgewählt werden, was eine häufige Ursache für vermeidbare Leistungslücken bei Anlagen ist, die von reinen Ausrüstungslieferanten entwickelt wurden.