اهمیت پرس های مارپیچ (مولتی دیسک) در تصفیه آب به روش DAF

DAF فرآیند حذف جامدات معلق، روغن‌ها و سایر آلاینده‌ها از طریق استفاده از شناورسازی حباب هوا است. در این روش هوا در آب حل می‌شود، با جریان زباله مخلوط می‌شود و در حالی که در تماس نزدیک با آلاینده‌ها قرار می‌گیرد، از محلول خارج می‌شود. در این فرآیند حباب‌های هوا شکل می‌گیرند، به جامدات متصل می‌شوند، شناوری آن‌ها را افزایش می‌دهند و جامدات را به سطح آب شناور می‌کنند، سپس به صورت مکانیکی ریخته شده و از مخزن خارج می‌شوند. درصدی از پساب تمیز بازیافت شده و با هوا فوق اشباع شده، با فاضلاب ورودی مخلوط شده و به محفظه جداسازی DAF تزریق می‌شود. هوا تحت فشار به جریان بازیافت پساب DAF شفاف شده تزریق می‌شود. این جریان بازیافت سپس با فاضلاب ورودی در یک محفظه تماس داخلی که در آن هوای محلول به شکل حباب‌های بسیار ریز از محلول خارج می‌شود و به آلاینده‌ها می‌چسبند، مخلوط می‌شود. حباب‌ها و آلاینده‌ها به سطح می‌آیند و یک بستر شناور از مواد را تشکیل می‌دهند که توسط یک کفگیر سطحی برای جابجایی بیشتر در یک قیف داخلی خارج می‌شود. این جابجایی ممکن است شامل یک فیلتر پرس تسمه ای یا یک درام خلاء چرخشی با اعمال DE باشد.

سیستم‌های DAF برای حذف کل جامدات معلق (TSS)، اکسیژن بیوشیمیایی (BOD) و روغن‌ها و گریس‌ها (O&G) از یک جریان فاضلاب طراحی شده‌اند. در طی این فرآیند تخصصی، آلاینده‌ها با استفاده از محلول حل شده هوا در آب که با تزریق هوا تحت فشار به جریان بازیافت پساب DAF شفاف شده تولید می‌شود، حذف می‌شوند.

پیش تصفیه شیمیایی نیز اغلب می‌تواند به بهبود عملکرد حذف آلاینده کمک کند. طراحی معمولی اشباع DAF از یک پمپ بازیافت ترکیب شده با مخزن اشباع و کمپرسور هوا برای حل کردن هوا در آب استفاده می‌کند. این نوع سیستم، در حالی که موثر است، گران بوده و کار با آن دارای فرآیندی فشرده است و می‌تواند نقطه تعادل خود را بی‌ثبات کند. اندازه‌گیری DAF معیارهای زیادی را برای اندازه‌گیری از جمله سرعت جریان، دمای آب، ویژگی‌های ضایعات، پیش تصفیه شیمیایی، بارگیری جامدات، بارگیری هیدرولیکی و نسبت هوا به مواد جامد در نظر می‌گیرد. DAFها بر اساس حداکثر نرخ جریان مورد انتظار طراحی می‌شوند. جریان می تواند از 1 تا 5 گالن در دقیقه در هر فوت مربع از سطح باشد. آزمایش رومیزی نمونه‌های جریان زباله، معمولاً نقطه شروع ترجیحی هنگام اندازه‌گیری تجهیزات و تعیین فرآیندهای شیمیایی مناسب قبل از DAF است. پیش تصفیه شیمیایی به فرآیند جداسازی DAF کمک می‌کند و آن را بهبود می‌بخشد.

PH فاضلاب ممکن است نیاز به تنظیم بین 4.5 تا 5.5 برای ترکیبات آهن یا بین 5.5 تا 6.5 برای ترکیبات آلومینیوم با استفاده از مواد اسیدی مانند H2SO4 یا قلیایی مانند NaOH داشته باشد. در بسیاری از کاربردها، پساب DAF نیاز به تنظیم pH با استفاده از پایه ای مانند NaOH دارد تا اطمینان حاصل شود که pH پساب DAF در محدوده تعیین شده توسط POTW (معمولاً 6-9) است.

اتصال بیشتر حباب‌ها به ذرات جامد می‌تواند از طریق انرژی‌های سطحی انجام شود در حالی که سایر حباب‌ها توسط جامدات یا لخته‌های اکسید آبدار به دام می‌افتند زیرا لخته در ستون آب پخش می‌شود. جامدات کلوئیدی معمولاً خیلی کوچک هستند که اجازه تشکیل پیوند کافی ذرات هوا را نمی‌دهند. آن‌ها ابتدا باید توسط یک ماده شیمیایی مانند ترکیبات آلومینیوم یا آهن منعقد شوند و سپس توسط لخته اکسید فلز آبدار تولید شده توسط این ترکیبات جذب شوند. اغلب، به کمک یک منعقدکننده در ترکیب با لخته‌ساز برای تجمع لخته‌های اکسید آبدار، افزایش اندازه ذرات و بهبود سرعت فلوتاسیون مورد نیاز است. امولسیون های مکانیکی/شیمیایی نیز می‌توانند از طریق واکنش های pH و پلیمر شکسته شوند.

شناور DAF اغلب حاوی 2٪ تا 10٪ مواد جامد است. ممکن است مواد جامد قبل از دفع نیاز به آبگیری داشته باشند تا با کاهش محتوای آب، حجم لجن کاهش یابد.

پیش تصفیه شیمیایی اغلب راندمان حذف مواد جامد DAF را بهبود می‌بخشد. استفاده از مواد شیمیایی با DAF بر اساس کارایی سیستم، کاربرد و هزینه است. مواد شیمیایی رایج شامل نمک های فلزی سه ظرفیتی آهن، مانند FeCI2 یا FeSO4 یا آلومینیوم، مانند AISO4 است. پلیمرهای آلی و معدنی (کاتیونی یا آنیونی) نیز اغلب برای تقویت فرآیند DAF استفاده می‌شوند.

فرآیند DAF

آب تغذیه مخزن شناور DAF اغلب (اما نه همیشه) با یک ماده منعقد کننده (مانند کلرید آهن یا سولفات آلومینیوم) برای لخته سازی مواد معلق ترکیب می‌شود.

بخشی از آب پساب زلال شده، تقریباً 25% که از مخزن DAF خارج می‌شود، همراه با هوای اتمسفر یا هوای فشرده به یک مخزن اشباع پمپ می‌شود. سپس مخزن اشباع، حباب های بزرگ هوا را از حباب های هوای کوچک جدا می‌کند و این حباب‌های کوچک را قادر می‌سازد تا دوباره بازیافت شوند و با فاضلاب ورودی مخلوط شوند. حباب‌ها به مواد معلق می‌چسبند و باعث می‌شوند که مواد معلق به سطح شناور شوند و لایه‌ای از لجن تشکیل دهند که سپس توسط یک کفگیر جدا می‌شوند. آب بدون لجن از مخزن شناور به عنوان پساب زلال شده از واحد DAF خارج می¬شود و سپس به فرآیند بعدی تخلیه می‌شود. مواد شيميايي به پساب‌ها اضافه مي‌شوند تا مواد جامد معلق، روغن چربی و گریس و سایر ناخالصی ها را از آب قبل از جداسازی فیزیکی با شناورسازی هوای محلول رسوب دهند.

DAF باید یکی از روش‌های زیر را برای تزریق و مخلوط کردن مواد شیمیایی استفاده کند:

لوله های لخته سازی: DAF باید از لوله‌های لخته‌سازی ساخته شده از PVC با پورت های تزریق برای منعقد کننده‌ها، تنظیم pH و پلیمرها، همراه با میکسرهای ساکن استفاده کند. فاضلاب باید از طریق یک کانکتور وارد لوله‌های لخته‌سازی شده و از طریق اتصال دیگری در هدر به مخزن تماس خارج شود.

مخازن واکنش شیمیایی: برای کنترل بیشتر بر رسوب ناخالصی‌ها، مخازن واکنش شیمیایی توصیه می‌شود. مخازن واکنش باید دارای میکسرهای نصب شده با VFD (درایوهای فرکانس متغیر) و وسایلی برای پذیرش مواد شیمیایی از پمپ‌های خوراک شیمیایی مختلف به مخازن باشند. مخازن واکنش باید قبل از DAF قرار گیرند. فاضلاب ورودی ابتدا باید از مخازن واکنش عبور کند و سپس از طریق یک اتصال دهنده در هدر به داخل محفظه تماس خارج شود.

اتاق تماس

فاضلاب ورودی باید از طریق یک هدر ورودی وارد واحد DAF شود. به طور همزمان، جریان بازیافت (آب سفید) باید با فاضلاب ورودی از طریق یک لوله مماسی که به هدر متصل است، مخلوط شود و گرداب ایجاد کند. اثر گردابی منجر به تماس 100% بین حباب های هوا در آب سفید و آب ورودی کثیف می شود. هنگامی که آب وارد محفظه تماس می‌شود، ابتدا باید با یک سرریز داخلی مواجه شود که به عنوان یک جداکننده حباب درشت ثانویه عمل می‌کند که توزیع و اختلاط یکنواخت جریان فرآیند را در عرض واحد بدون هیچ گونه آشفتگی فراهم می‌کند. محفظه تماس دارای یک دریچه تخلیه برای حذف مواد جامد سنگینی است که ممکن است در محفظه ته‌نشین شوند.

مخزن فلوتاسیون

این واحد شامل یک مخزن شناور مستطیلی است که از 304 صفحه فولادی ضد زنگ تقویت شده با 304 تکیه‌گاه ساختاری دیواره عمودی لوله‌ای فولادی ضد زنگ ساخته شده است. در واقع این مخزن باید بر روی یک پایه فولادی ضد زنگ متشکل از تیرهای عمودی و افقی در عرض و طول واحد پشتیبانی شود. همچنین این ساختار باید طوری ساخته شود که نظافت آسان اطراف و زیر واحد را فراهم کند. این واحد باید برای قرارگیری در سطح زمین بر روی یک پد بتنی یا قاب فولادی مناسب طراحی شود و باید برای شرایط داخلی یا خارجی ساخته شود.

لوله‌های لاملا در محفظه فلوتاسیون

برای افزایش کارایی و ایجاد ردپای کوچکتر، محفظه فلوتاسیون باید با لوله های لاملا پر شود که عملکرد آن‌ها افزایش سطح پیش‌بینی‌شده و بهبود راندمان جداسازی مواد جامد از آب شفاف است. لوله‌های لاملا باید از مواد پلی پروپیلن با شیب زاویه‌ای 60 درجه نسبت به جریان آب همزمان ساخته شوند. لوله‌های لاملا باید دارای شکل شورون برای جلوگیری از گرفتگی و فاصله 2 اینچی بین هر تیغه باشند.

سیستم حذف شناور

این واحد باید مجهز به یک زنجیر و اسکیمرهای پروازی برای حذف شناورهای بالایی باشد که توسط یک VFD سرعت پایین (درایو فرکانس متغیر) با مجموعه موتور هدایت می شوند. مواد شناور باید در جهت جریان همزمان برداشته شوند. این طراحی شامل جابجایی بستر شناور روی سطح در طول واحد به یک محفظه جداگانه در جهت جریان است و اجازه می‌دهد تا زمان ماندن شناور قبل از برداشتن طولانی‌تر شود و در نتیجه مواد شناور خشک‌تر شوند.

سیستم کفگیر بالا شامل زنجیر نایلونی تقویت شده با شیشه غیرفلزی با حداکثر بار کاری توصیه شده 1740 پوند یا متوسط مقاومت نهایی 2800 پوند در یک زنجیره غلتکی دو گام است. تیغه‌های کفگیر تقریباً هر 6 فوت در طول زنجیره فاصله دارند. سیستم زنجیر بر روی چرخ‌دنده‌های UHMW غیرفلزی تک وظیفه‌ای که بر روی محورهای فولادی ضد زنگ نصب شده‌اند و در تکیه‌گاه‌های بلبرینگ قابل تنظیم می‌چرخند، کار می‌کند. این سیستم توسط یک درایو دنده با TEFC متصل به محور محرک کلید دار هدایت می‌شود. سرعت درایو باید توسط یک VFD (در پانل کنترل) کنترل شود که باید به یک مانیتور قدرت شفت مجهز باشد تا از تجهیزات در صورت اضافه بار محافظت کند. کنترل‌های تایمر قابل تنظیم یا کنترل‌های PLC (در پانل کنترل اختیاری) عملکرد متناوب کفگیر را فراهم می‌کنند که امکان انعطاف‌پذیری در حذف مواد شناور از واحد را فراهم می‌کند.

در انتهای پساب، کفگیر مواد سطحی جمع‌آوری‌شده (شناور) را به سمت بالای صفحه ساحلی شیب‌دار و داخل یک قیف شناور داخلی می‌کشد. ساحل شیب دار است تا امکان حذف کارآمد مواد شناور توسط کفگیر را فراهم کند. اندازه قیف شناور داخلی به گونه ای است که اجازه می‌دهد مواد را قبل از تخلیه از طریق یک لوله برای پمپاژ به انبار برای آبگیری یا حمل و نقل، ذخیره کند.

سیستم حذف جامدات ته نشین شده

کانال دیوارهای جانبی شیبدار تمام طول توسط یک سیستم مارپیچ که مواد را به سمت انتهای ورودی واحد می کشد (جریان مخالف) باید مواد قابل ته نشینی را به یک فرورفتگی در کف مخزن متمرکز کنند. طراحی ضد جریان، مواد ته نشین شده را به سرعت از انتهای مخالف قسمت تخلیه آب تصفیه شده حذف می‌کند. مواد از طریق یک لوله که در انتهای ورودی پایه واحد قرار دارد تخلیه می شوند. سیستم مارپیچ از یک قطر 4 یا 6 اینچی با گام 4 یا 6 اینچی تشکیل شده است. مارپیچ فولادی ضد زنگ 304 باید در پایین دیوارهای جانبی V شکل قرار گیرد. مارپیچ باید 95% تا 100% طول کامل DAF را گسترش دهد. کنترل‌های تایمر قابل تنظیم (در پنل کنترل اختیاری) عملکرد متناوب مارپیچ را فراهم می‌کنند که امکان انعطاف‌پذیری در برداشتن مواد زیرین از واحد را فراهم می‌کند.

تخلیه پساب

در پساب، آب زلال باید از زیر محفظه لجن، روی چند سرریز و به داخل محفظه چاه شفاف جریان یابد که از آنجا باید از طریق یک لوله تخلیه شود. سیستم باید دارای دو سرریز در طرف مقابل DAF باشد تا جریان متقارن را در سراسر واحد تقویت کند.

سیستم گردش مجدد (آب سفید)

سیستم گردش مجدد برای اشباع کردن جریان پساب شفاف تحت فشار از هوا برای ایجاد محلول هوای محلول یا آب سفید طراحی شده است. هنگامی که جریان آب سفید به محفظه تماس واحد DAF وارد می‌شود، حباب‌های ریز، میکرو و نانو پس از آن آزاد می‌شوند تا خود را به جامدات معلق لخته شده بچسبانند و باعث بالا آمدن آن به سطح آب در مخزن شناور شوند.

پساب تصفیه شده از تخلیه پساب توسط یک پمپ گریز از مرکز DAF که برای کار در فشارهای 80-120 psi طراحی شده است، از طریق واحد بازیافت می‌شود. هوا از طریق یک درگاه مکش در ورودی پمپ آب سفید به جریان بازیافت وارد می‌شود، هوای محیطی یا فشرده را به داخل می‌کشد و آن را با جریان بازیافت تحت فشار پمپ وارد محلول می‌کند. جریان هوا به داخل پمپ توسط یک چرخش سنج هوا با دریچه سوزنی تنظیم می‌شود.

جریان بازیافت از طریق یک مخزن اشباع هدایت می‌شود که زمان باقی ماندن هیدرولیکی اضافی را تحت فشار فراهم می‌کند و امکان جداسازی و حذف حباب‌های بزرگ و حل نشده هوا را فراهم می‌کند. مخزن اشباع باید یک بخش عمودی از لوله فولادی ضد زنگ در سیستم لوله کشی بازیافت باشد که مجهز به شیر پایینی برای تخلیه و سرویس است. سطح مایع در مخزن اشباع باید به طور خودکار توسط یک دریچه رهاسازی هوا با یک اکولایزر درون خطی حفظ شود.

فشار تخلیه از پمپ بازیافت و مخزن اشباع باید از طریق یک لوله مماسی و به لوله ورودی هدایت شود و باعث ایجاد گرداب برای به حداکثر رساندن تماس حباب‌های هوا با مواد جامد معلق ورودی قبل از ورود به محفظه تماس شود. یک محفظه جداسازی حباب ثانویه باید بلافاصله بعد از لوله ورودی و قبل از محفظه تماس برای جداسازی بیشتر حباب بزرگ قرار گیرد تا حداکثر سازگاری اندازه کوچک حباب هوا و از بین بردن هرگونه تلاطم احتمالی در محفظه تماس وجود داشته باشد.

در نهایت هنگامی که طول DAF از ابعاد معینی فراتر می‌رود و زمانی که مواد جامد معلق بالاتر از محدوده معین هستند، یک سیستم تزریق آب سفید در وسط مخزن باید به صورت اختیاری ارائه شود.