DAF مخفف عبارت است فلوتاسیون هوای محلول - فرآیند شفاف سازی آب و فاضلاب که مواد جامد معلق، چربی ها، روغن ها، گریس ها و ذرات کلوئیدی را با چسباندن آنها به حباب های هوای میکروسکوپی و شناور کردن سنگدانه های حاصل به سطح آب برای حذف مکانیکی حذف می کند. برخلاف رسوبگذاری که برای فرو بردن ذرات متراکم به نیروی جاذبه متکی است، DAF از شناور برای شناور کردن آلایندههای با چگالی کم استفاده میکند که در غیر این صورت معلق میمانند یا مدتهای غیرعملی طولانی برای ته نشین شدن طول میکشد.
این فرآیند با حل کردن هوا در یک جریان بازیافت تحت فشار از آب تصفیه شده - معمولاً 4 تا 8 بار - کار میکند و سپس آن جریان را با فشار اتمسفر به مخزن شناور باز میگرداند. افت فشار ناگهانی باعث میشود که هوای محلول از محلول بهعنوان ابری متراکم از حبابهای کوچک، معمولاً هسته خارج شود. قطر 10-100 میکرون . این حبابها به ذرات معلق و لخته میچسبند و چگالی مؤثر دانههای حباب ذرات را در زیر چگالی آب کاهش میدهند. سنگدانه به سطح بالا می رود و یک لایه لجن شناور - به نام شناور یا اسکیمینگ - تشکیل می دهد که به طور مداوم توسط یک کفگیر مکانیکی حذف می شود.
DAF در تصفیه آب و تصفیه فاضلاب در طیف بسیار وسیعی از صنایع استفاده می شود: تصفیه آب آشامیدنی شهری، پساب پردازش مواد غذایی و آشامیدنی، پساب کارخانه کاغذ و خمیر کاغذ، پساب رنگرزی نساجی، آب تولید شده در پالایشگاه نفت، سیستم های چرخش آبزی پروری و تصفیه آب تولید شده در میدان نفتی. قدرت خاص آن در کاربردهایی است که آلاینده های هدف دارای وزن مخصوص نزدیک یا کمتر از 1.0 هستند - چربی ها، روغن ها، الیاف و لخته های بیولوژیکی - که در آن رسوب گذاری کند و غیر قابل اعتماد است.
یک سیستم تصفیه فاضلاب کامل DAF در چندین مرحله متوالی فرآیندهای نفوذی را انجام می دهد. درک هر مرحله برای طراحی صحیح سیستم، دوز شیمیایی و عیب یابی عملیاتی ضروری است.
فاضلاب خامی که وارد سیستم DAF می شود معمولاً از صفحه ها یا صافی ها عبور می کند تا مواد جامد ناخالص را که در غیر این صورت پمپ بازیافت و اشباع کننده را آلوده می کند، خارج کند. برای فرآیندهای صنعتی دسته ای یا جریان متغیر، یک مخزن یکسان سازی در بالادست واحد DAF تغییرات جریان و بار آلودگی را بافر می کند و از شوک هیدرولیکی و ناپایداری دوز شیمیایی که کارایی جداسازی را کاهش می دهد، جلوگیری می کند.
بیشتر کاربردهای DAF به پیش تصفیه شیمیایی برای بی ثبات کردن ذرات کلوئیدی و انباشته شدن جامدات معلق ریز در لخته به اندازه کافی برای اتصال حباب نیاز دارند. منعقد کننده ها - معمولاً سولفات آلومینیوم (آلوم)، کلرید آهن، یا کلرید پلی آلومینیوم (PAC) - در یک نقطه اختلاط سریع دوز می شوند تا بار سطحی منفی ذرات کلوئیدی را خنثی کنند. فلوکولانت ها - پلیمرهای پلی آکریل آمید آنیونی یا کاتیونی - سپس در یک منطقه مخلوط ملایم دوز می شوند تا ذرات منعقد شده منفرد را به ساختارهای لخته بزرگتر و قوی تر تبدیل کنند. اندازه، چگالی و استحکام لخته تعیین کننده های اولیه بازده جداسازی DAF هستند که انتخاب مواد شیمیایی و بهینه سازی دوز را به یک پارامتر مهم طراحی و عملیاتی تبدیل می کنند.
بخشی از پساب DAF شفاف شده - جریان بازیافت، به طور معمول 10-50 درصد از نرخ جریان خوراک - توسط پمپ بازیافت DAF تحت فشار قرار می گیرد و به یک مخزن تحت فشار به نام اشباع کننده یا مخزن انحلال تغذیه می شود. هوای فشرده به داخل اشباع کننده تزریق می شود و طبق قانون هنری تحت فشار در آب حل می شود. جریان بازیافت اشباع شده تا زمانی که به ورودی مخزن شناور هدایت شود تحت فشار نگه داشته می شود.
جریان بازیافت تحت فشار از طریق یک شیر کاهش فشار وارد مخزن شناور می شود، جایی که با آب خوراک تصفیه شده شیمیایی ورودی تماس می گیرد. ریزحبابها فوراً هسته میشوند و به ذرات لخته میچسبند که در طول زمان نگهداری هیدرولیک مخزن به سطح بالا میآیند - معمولاً 15-30 دقیقه در طرح های DAF معمولی، در واحدهای با نرخ بالا به 3-8 دقیقه کاهش می یابد. یک کفگیر ساحلی زنجیر و پرواز یا چرخان، لجن شناور انباشته شده را به طور مداوم در یک حفره جمع آوری لجن خارج می کند. آب شفاف از پایه مخزن از طریق درگاه های پساب غوطه ور خارج می شود.
لجن شناور DAF معمولاً دارای غلظت جامدات است 2 تا 8 درصد مواد جامد خشک بر حسب وزن - به طور قابل توجهی بیشتر از لجن زیر جریان زلال ساز از فرآیندهای ته نشینی معادل متمرکز شده است. این مزیت غلظت، اندازه تجهیزات آبگیری لجن پایین دست و هزینه عملیاتی را کاهش می دهد. لجن شناور معمولاً در ضخیمکنندههای کمربند ثقلی یا سانتریفیوژها قبل از دفع، کمپوست، هضم بیهوازی، یا - در کاربردهای فرآوری مواد غذایی - بازیافت بهعنوان ماده خوراک دام، بیشتر غلیظ میشود.
پمپ شناور هوای محلول - یا پمپ DAF - مستقیماً مسئول عملکرد سیستم است. دو وظیفه پمپ متمایز در یک سیستم DAF وجود دارد که هر کدام الزامات عملکرد متفاوتی دارند و انتخاب نوع پمپ صحیح برای هر وظیفه برای عملکرد قابل اعتماد اساسی است.
پمپ بازیافت DAF جریان بازیافت پساب شفاف را تا فشار کاری اشباع تحت فشار قرار می دهد - معمولا 4-8 بار (60-120 psi) . این مهم ترین پمپ در سیستم است. عملکرد آن مستقیماً کمیت و کیفیت ریزحباب های تولید شده را تعیین می کند که به نوبه خود کارایی جداسازی را کنترل می کند.
معیارهای اصلی انتخاب پمپ بازیافت عبارتند از:
پمپ تغذیه فاضلاب خام یا از پیش تصفیه شده را از مخزن یکسان سازی به واحد DAF با سرعت جریان کنترل شده و ثابت منتقل می کند. از آنجایی که جریان خوراک ممکن است حاوی مواد جامد معلق، مواد فیبری یا محتوای بیولوژیکی باشد، پمپ های خوراک معمولاً طراحی های گریز از مرکز، حفره پیشرونده یا پمپ فاضلاب شناور با پروانه های باز یا گردابی غیر گرفتگی هستند که مواد جامد را بدون مسدود کردن عبور می دهند. برخلاف پمپ بازیافت، پمپ تغذیه معمولاً با فشار کم تا متوسط کار می کند 0.5-2 بار - اندازه صرفاً برای تحویل جریان و سر استاتیک جزئی.
زلالکننده DAF - مخزن شناورسازی - مخزن فرآیند مرکزی سیستم است و هندسه آن زمان ماند هیدرولیکی، راندمان تماس حباب با ذرات و عملکرد حذف لجن شناور را تعیین میکند که مجموعاً عملکرد کلی سیستم و کیفیت پساب را تعریف میکند.
پارامتر اندازه اولیه برای یک شفاف کننده DAF عبارت است از نرخ بارگذاری سطحی هیدرولیک (میزان سرریز یا بارگیری هیدرولیکی سطحی نیز نامیده می شود)، که به صورت جریان در واحد سطح مخزن بیان می شود. واحدهای DAF معمولی برای نرخ بارگذاری سطحی طراحی شده اند 3-6 m³/m²/hr ; طرحهای DAF با نرخ بالا با استفاده از ماژولهای لوله لاملا یا توزیع بهینه ورودی میتوانند به دست آورند 10-15 m³/m²/hr یا بالاتر تجاوز از میزان بارگذاری سطح طراحی باعث اتصال کوتاه هیدرولیکی، کاهش زمان ماند و انتقال لجن شناور به پساب می شود.
شفاف کننده های DAF در پیکربندی های مستطیلی و دایره ای تولید می شوند. مخازن مستطیلی استاندارد برای تاسیسات بزرگتر هستند - آنها امکان اسکیمینگ مستقیم زنجیره ای و پروازی را فراهم می کنند، بافل های توزیع ورودی را به طور موثری در خود جای می دهند و می توانند در بخش های مدولار برای سیستم های بزرگ ساخته شده در سایت ساخته شوند. زلالکنندههای دایرهای DAF از بازوهای چرخشی استفاده میکنند و برای دبیهای کوچکتر فشرده و مقرون به صرفه هستند. آنها در پیکربندی کارخانه بسته بندی برای فرآوری مواد غذایی و کاربردهای شهری کوچکتر رایج هستند.
یک زلال کننده DAF با طراحی خوب، مخزن را به صورت هیدرولیکی به دو ناحیه کاربردی جدا می کند. را منطقه تماس در ورودی جایی است که آب بازیافتی تحت فشار با خوراک تصفیه شده شیمیایی مخلوط می شود و برخورد و چسبندگی ذرات حباب را به حداکثر می رساند. را منطقه جدایی اکثر طول مخزن را اشغال می کند و شرایط هیدرولیکی راکد لازم را برای بالا آمدن ذرات حباب به سطح بدون اختلال آشفته فراهم می کند. بافل هایی که این مناطق را از هم جدا می کنند یک جزئیات طراحی حیاتی هستند. جداسازی ناکافی به تلاطم ورودی اجازه می دهد تا شناور بالارونده در ناحیه جداسازی را مختل کند و کیفیت پساب را کاهش دهد.
راهاندازی صحیح یک سیستم DAF در هنگام نصب تعیین میکند که آیا واحد از روز اول به عملکرد طراحی خود میرسد یا برای رسیدن به عملکرد پایدار به ماهها عیبیابی نیاز دارد. چک لیست زیر مراحل حیاتی نصب واحد DAF جدید و راه اندازی اولیه را پوشش می دهد.
در عملیات نفت و گاز میادین نفتی و بالادست، آب تولید شده و آب جریان برگشتی نشان دهنده برخی از پرحجم ترین و چالش برانگیزترین جریان های فاضلاب است که در تمام صنایع با آن مواجه هستیم. سیستم های DAF به طور گسترده ای به عنوان مرحله تصفیه اولیه برای فاضلاب میدان نفتی استفاده می شود - حذف روغن پراکنده و امولسیون شده، مواد جامد معلق، و مقیاس مواد رادیواکتیو طبیعی (NORM) قبل از تخلیه، تزریق مجدد، یا تصفیه بیشتر برای استفاده مجدد مفید.
اپراتورهای مدیریت آب تولید شده با یک تصمیم اساسی روبرو هستند: تصفیه فاضلاب در محل با استفاده از DAF نصب شده یا متحرک و تجهیزات تصفیه مرتبط، یا فاضلاب کامیون یا لوله خارج از سایت به یک مرکز دفع یا تصفیه تجاری. این تصمیم هزینه، مسئولیت و پیامدهای عملیاتی عمده دارد.
تصفیه فاضلاب میدان نفتی در محل با استفاده از سیستمهای DAF شامل دستههای هزینه اولیه زیر است:
نقطه سربه سر اقتصادی بین تصفیه DAF در محل و دفع خارج از محل عمدتاً به دلیل حجم آب تولید شده و فاصله حمل و نقل است. در حجم های بالاتر تقریبا 2000 تا 5000 بشکه در روز و فواصل حمل بار بیش از 30 تا 50 مایل، درمان در محل به طور مداوم هزینه کل کمتری را برای هر بشکه نسبت به دفع خارج از محل ایجاد می کند - حتی با احتساب استهلاک سرمایه و مجموعه هزینه عملیاتی کامل در محل. در زیر این آستانهها یا در بازیهایی با زیرساختهای تحویل کمهزینه خط لوله، دفع خارج از محل بر اساس هزینه خالص رقابتی باقی میماند.
فراتر از هزینه مستقیم، اپراتورها به طور فزاینده ای عامل هستند ارزش استفاده مجدد از آب به تجزیه و تحلیل مشخصات آب تولید شده تصفیه شده برای استفاده مجدد از شکست هیدرولیکی، هزینه های دریافت آب شیرین را حذف می کند - که در حوضه های تحت تنش آبی مانند پرمین می تواند به 1.50-3.00 دلار در هر بشکه برای آب شیرین منبع برسد - به طور اساسی اقتصاد را به نفع تصفیه در محل حتی در حجم های آب کمتر تولیدی تغییر می دهد.
انتخاب سازنده پمپ DAF - چه برای پمپ بازیافت به طور خاص یا برای یک بسته سیستم کامل DAF - به جای قیمت تجهیزات به تنهایی، به ارزیابی قابلیت فنی، تجربه کاربردی و پشتیبانی پس از فروش نیاز دارد. پمپ بازیافتی که نتواند فشار اشباع را ثابت نگه دارد یا تحت شرایط تغذیه متغیر حفره کند، بدون توجه به اینکه بقیه سیستم چقدر خوب طراحی شده است، عملکرد DAF را به خطر می اندازد.
معیارهای ارزیابی کلیدی برای تولید کنندگان پمپ DAF و تامین کنندگان سیستم عبارتند از: