DAF Flotasi Udara Terlarut: Desain Sistem Pengolahan Air Limbah

Apa fungsinya DAF Memperjuangkan Pengolahan Air dan Cara Kerjanya

Apa kepanjangan DAF dalam pengolahan air? DAF adalah singkatan dari Dissolved Air Flotation, sebuah proses pemisahan fisik-kimia yang dirancang untuk menghilangkan padatan tersuspensi, minyak, gemuk, dan partikel berkepadatan rendah dari air. Itu pengolahan air limbah flotasi udara terlarut Proses dimulai ketika influen memasuki kotak header yang mengurangi kecepatan air dan mendistribusikan aliran secara merata ke seluruh bejana. Aliran air bertekanan yang sepenuhnya jenuh dengan udara terlarut – biasa disebut arung – disuntikkan ke aliran limbah yang masuk bersama dengan bahan kimia flokulan yang diperlukan.

Ketika larutan udara-air bertekanan dilepaskan pada tekanan atmosfer di dalam tangki DAF, penurunan tekanan yang tiba-tiba memaksa udara terlarut mengendap dari larutan dalam bentuk miliaran gelembung mikroskopis. Gelembung-gelembung ini, biasanya di antaranya 30 dan 50 mikron dengan diameternya, menempel pada kontaminan hidrofobik dan menciptakan agregat gelembung-flok dengan berat jenis keseluruhan di bawah 1,0, menyebabkannya naik dengan cepat ke permukaan. Perangkat skimming mekanis menghilangkan lapisan lumpur yang mengapung, sementara air yang dijernihkan dikumpulkan secara terus menerus dari beberapa titik di dalam DAF dan dibuang melalui saluran pipa ke dalam ruang limbah. Ini adalah dasar dari apapun Pengolahan air limbah unit DAF operasi.

Prinsip Fisik yang Mendorong Pengolahan Air Flotasi Udara Terlarut

Itu pengolahan air flotasi udara terlarut Proses ini diatur oleh Hukum Henry, yang menyatakan bahwa jumlah gas yang terlarut dalam suatu cairan sebanding dengan tekanan parsial gas tersebut di atas cairan. Dengan memberi tekanan pada aliran daur ulang limbah yang diolah dan bersentuhan dengan udara, a pompa flotasi udara terlarut memaksa lebih banyak udara ke dalam larutan daripada yang mungkin terjadi pada tekanan atmosfer. Ketika air jenuh ini masuk kembali ke tangki DAF, penurunan tekanan menciptakan kondisi jenuh, dan kelebihan udara terlarut keluar sebagai gelembung mikro mulai dari 10 hingga 100 mikrometer dalam diameter.

Itu 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 sistem pengapungan udara terlarut sangat efektif dalam menghilangkan partikel cahaya yang tidak akan pernah mengendap di alat penjernih konvensional.

Kriteria Desain Sistem DAF yang Menentukan Kinerja

Benar Desain sistem DAF memerlukan evaluasi yang cermat terhadap beberapa parameter yang saling bergantung. Ukuran cekungan apung terutama dipengaruhi oleh tingkat pembebanan hidrolik . Sistem DAF konvensional dirancang untuk 4 hingga 8 galon per menit per kaki persegi , sementara sistem modern berkecepatan tinggi dapat beroperasi secara efektif hingga 20 gpm per kaki persegi . Tabel di bawah ini merangkum parameter desain penting untuk rekayasa yang tepat sistem flotasi udara terlarut .

Itu Rasio Udara terhadap Padat (A/S). adalah satu-satunya variabel desain yang paling mendasar. Ini menentukan berapa banyak udara yang dibutuhkan untuk mengapungkan sejumlah padatan tertentu. Di 75 psig dan 70 derajat F , air mencapai kira-kira Saturasi udara 9 persen . Untuk aliran limbah yang mengandung 1.000 miligram per liter TSS, hal ini berarti kira-kira a Tingkat daur ulang 50 persen , sedangkan aliran dengan 2.000 miligram per liter TSS memerlukan a Tingkat daur ulang 100 persen . Itu tingkat pemuatan padatan menetapkan hubungan antara luas permukaan efektif sel DAF dan massa total TSS dan FOG yang memasuki sistem. Kebanyakan desainer berpengalaman merekomendasikan untuk tidak melebihi 2,0 pon per jam per kaki persegi untuk mencegah sisa padatan ke dalam limbah yang telah diklarifikasi.

Ada dua konfigurasi tangki yang umum: melingkar dan persegi panjang. Tangki berbentuk lingkaran sebagian besar digunakan untuk air limbah dan pengentalan lumpur, sedangkan tangki persegi panjang lebih umum digunakan untuk pengolahan air minum. Tangki persegi panjang menawarkan konstruksi yang lebih sederhana, pemasukan air flokulasi yang lebih mudah, dan pembuangan pelampung yang lebih efisien. Sistem DAF konvensional biasanya membatasi panjang tangki hingga 40 kaki , dengan kedalaman air sekitar 10 kaki .

Itu Central Role of Dissolved Air Flotation Pumps

Itu pompa flotasi udara terlarut adalah komponen paling penting dalam mencapai pemisahan flotasi udara yang efisien. Pompa ini menciptakan aliran arung bertekanan yang menghasilkan gelembung mikro yang bertanggung jawab untuk menghilangkan kontaminan. Berbeda dengan pompa sentrifugal standar yang hanya mampu mencapai Efisiensi saturasi 20 hingga 50 persen , turbin regeneratif khusus atau multi-tahap pompa flotasi udara terlarut mencapai efisiensi saturasi lebih dari 95 persen untuk gelembung di Kisaran 5 hingga 15 mikron . Pompa semacam itu menjalankan tiga fungsi dalam satu unit: secara bersamaan menarik udara dan air, mencampurkannya, dan kemudian melarutkan udara dengan impeler turbin geser tinggi.

Efisiensi tinggi ini memungkinkan tingkat daur ulang serendah-rendahnya 10 hingga 20 persen , dibandingkan dengan 30 hingga 50 persen tipikal sistem konvensional yang mengandalkan metode saturasi yang kurang efisien. Tingkat daur ulang yang lebih rendah berarti waktu retensi air yang lebih efektif di dalam tangki DAF, pemisahan yang lebih baik, dan pengurangan konsumsi energi. Yang paling kuat pompa flotasi udara terlaruts dibangun dengan 316 baja tahan karat konstruksi, segel mekanis yang dirancang untuk pengoperasian bertekanan tinggi secara terus-menerus, dan motor dengan efisiensi premium. Ketika diintegrasikan ke dalam a sistem pengapungan udara terlarut , pompa berkinerja tinggi menghasilkan rasio udara-air yang konsisten, dengan ukuran gelembung sebesar 20 mikron atau kurang , a Pengurangan konsumsi bahan kimia sebesar 10 hingga 40 persen , dan tapak instalasi yang ringkas. Pompa ini dapat dipasang sebagai pompa daur ulang pengganti untuk sistem DAF yang ada atau dikemas sebagai bagian dari modul pembangkitan arung yang lengkap.

Pengkondisian Kimia dan Hal-hal Penting Sebelum Perawatan

Perlakuan awal secara kimia sangat penting untuk mencapai efisiensi penghilangan yang tinggi pengolahan air limbah flotasi udara terlarut sistem yang dikenal. Prosesnya biasanya melibatkan dua tahap. Koagulan – biasanya aluminium sulfat, besi klorida, atau polialuminum klorida – pertama kali dicampur ke dalam air limbah, memicu pembentukan mikroflok dari partikel koloid. Flokulan polimer kemudian ditambahkan untuk mendorong pengembangan flok yang lebih besar dan lebih stabil yang tahan terhadap pecahnya dan memberikan daya apung yang sangat baik.

Pengujian toples wajib dilakukan untuk menentukan jenis, dosis, dan urutan penambahan bahan kimia yang benar. Parameter utama kualitas air yang mempengaruhi keputusan pemberian dosis meliputi konsentrasi TSS, jenis dan konsentrasi FOG, tingkat BOD dan COD, pH, alkalinitas, dan distribusi ukuran partikel. Untuk beban TSS tinggi melebihi 1.000 miligram per liter , langkah pra-pengolahan seperti penyaringan atau sedimentasi primer mencegah unit DAF kewalahan dan memastikan kualitas limbah yang konsisten.

Penghapusan Kontaminan Terukur di Seluruh Parameter Utama

Direkayasa dengan benar Sistem DAF untuk pengolahan air secara konsisten mencapai penghilangan kontaminan yang luar biasa. Gambar berikut menunjukkan kinerja yang terdokumentasi di berbagai instalasi industri.

• Total Padatan Tersuspensi (TSS) : Efisiensi penghapusan berkisar dari 90 hingga 99 persen bila dikombinasikan dengan dosis kimia yang tepat. Bahkan dalam kondisi pembebanan yang bervariasi, sistem DAF secara rutin mempertahankan TSS limbah di bawah 30 miligram per liter.
• Lemak, Minyak, dan Gemuk (FOG) : DAF sangat efektif untuk menghilangkan FOG, yang telah dicapai oleh banyak sistem industri total kandungan minyak dan lemak di bawah 20 bagian per juta dalam limbah yang diolah.
• Permintaan Oksigen Kimia (COD) : Dengan menghilangkan padatan dan fraksi FOG yang berkontribusi signifikan terhadap COD, efisiensi penghilangan antara keduanya 86 dan 91 persen umumnya diamati.
• Kekeruhan : Tingkat penghapusan secara konsisten melebihi 84 persen , dengan pencapaian instalasi yang dioptimalkan Pengurangan kekeruhan 96 hingga 97 persen .
• Total Fosfat : Efisiensi penghapusan antara 95 dan 96 persen dapat dicapai dalam instalasi DAF yang dioptimalkan dengan baik dengan takaran koagulan garam logam yang sesuai.

Apa yang membuat flotasi udara terlarut DAF yang paling luar biasa adalah ukurannya yang ringkas. Dengan waktu retensi yang adil 3 hingga 5 menits dan kedalaman tangki dangkal 600 milimeter , Unit DAF memberikan efisiensi pemisahan yang memerlukan bak sedimentasi dengan waktu retensi berjam-jam yang sesuai. Lumpur yang dihasilkan oleh DAF juga jauh lebih kental — biasanya 2 hingga 4 persen padatan dibandingkan dengan kurang dari 1 persen dari sedimentasi – yang mengurangi biaya dewatering di hilir dan volume penanganan.

Keunggulan Dibandingkan Alat Klarifikasi Sedimentasi Konvensional

Dalam sebagian besar aplikasi industri, a sistem pengapungan udara terlarut merupakan alternatif pilihan untuk sedimentasi gravitasi. Meskipun alat penjernih konvensional memerlukan waktu berjam-jam agar partikel dapat mengendap, DAF secara aktif mengangkat kontaminan ke atas dalam hitungan menit, sehingga menghasilkan pemrosesan yang jauh lebih cepat. Kualitas air akhir secara konsisten lebih baik karena flotasi menghilangkan partikel yang lebih kecil dan ringan yang tidak akan pernah mengendap di penjernih konvensional.

Sistem DAF juga memerlukan ruang yang jauh lebih sedikit dibandingkan alat penjernih serupa dan, karena konstruksi modularnya, memungkinkan pemasangan yang mudah dan penyalaan yang cepat. Mereka menunjukkan toleransi yang lebih tinggi terhadap kondisi pemuatan yang bervariasi dan menghasilkan lumpur yang lebih kental sehingga mengurangi biaya dewatering. Tingkat tinggi modern flotasi udara terlarut DAF desainnya menggabungkan fitur-fitur seperti ekstraksi air progresif, konfigurasi aliran silang untuk kecepatan internal yang lebih rendah, pemisah pelat, dan pengumpulan lumpur dasar kerucut, yang semuanya semakin meningkatkan kinerja dan keandalan pemisahan.

Sektor Industri Utama yang Mengandalkan Pengolahan Air Limbah Unit DAF

Pengolahan air limbah unit DAF telah terbukti sangat diperlukan di berbagai industri yang didominasi oleh kontaminan dengan kepadatan rendah dan ruang yang sangat mahal. Sektor aplikasi utama meliputi:

• Pengolahan Makanan dan Minuman : Pabrik daging dan unggas, fasilitas pengolahan susu, dan kilang minyak nabati menggunakan DAF untuk menghilangkan lemak, minyak, dan padatan organik dalam konsentrasi tinggi dari aliran air limbahnya.
• Minyak dan Gas : DAF diterapkan secara luas dalam pengolahan air terproduksi dan limbah kilang yang mengandung minyak terdispersi atau teremulsi, sehingga mencapai tingkat minyak dan lemak limbah yang memenuhi izin pembuangan yang ketat.
• Pulp dan Kertas : Air limbah pabrik kertas yang mengandung serat, bahan pengisi, dan bahan pelapis memberikan respons yang baik terhadap pemisahan flotasi untuk klarifikasi air proses dan pengentalan lumpur.
• Kimia dan Petrokimia : Fasilitas ini menggunakan DAF untuk menghilangkan emulsi minyak-air, logam yang diendapkan, dan padatan tersuspensi terkait proses sebelum pengolahan atau pembuangan biologis.
• Pengolahan Air Limbah Kota : DAF berfungsi sebagai klarifikasi primer dan pemolesan tersier untuk menghilangkan sisa padatan tersuspensi, fosfor, dan alga sebelum pembuangan akhir.
• Pengolahan Air Minum : Sejak akhir tahun 1960an, DAF telah diterapkan pada produksi air minum, terbukti sangat efisien dalam menghilangkan alga, warna alami, dan partikel dengan kepadatan rendah dari pasokan air permukaan.

Praktik Operasional untuk Efisiensi Tinggi yang Berkelanjutan

Mempertahankan kinerja puncak dari a pengolahan air limbah flotasi udara terlarut sistem memerlukan pengendalian operasional yang disiplin terhadap beberapa variabel. Tekanan saturasi dalam sistem pelarutan udara harus tetap berada dalam batas 80 hingga 100 psi rentang pembentukan gelembung yang efektif; tekanan yang tidak mencukupi mengakibatkan pelepasan udara yang buruk, sedangkan tekanan yang berlebihan akan membuang-buang energi. Biasanya, pH harus dijaga pada kisaran optimal untuk koagulan yang dipilih 6,0 hingga 7,5 , karena pengoperasian di luar jendela ini meningkatkan konsumsi bahan kimia tanpa meningkatkan pembuangan. Total aliran hidraulik melalui DAF — jumlah aliran masuk dan daur ulang — harus tetap berada dalam kapasitas pembebanan desain untuk mencegah hubungan arus pendek dan sisa padatan. Mekanisme skimming permukaan harus disesuaikan untuk menghilangkan lumpur terapung dengan kecepatan yang mencegah lapisan yang terakumulasi menjadi terlalu tebal dan pecah, sekaligus menghindari pembuangan air yang berlebihan. Pemeriksaan rutin terhadap pengukur tekanan, deteksi kebocoran, dan kepatuhan terhadap jadwal perawatan yang komprehensif memastikan bahwa Sistem DAF untuk pengolahan air terus memberikan kinerja desain selama bertahun-tahun beroperasi.