DAF

شناورسازی با هوای محلول (DAF) چیست؟

شناورسازی با هوای محلول (Dissolved Air Flotation ,DAF) به عنوان يك روش جداسازي ذرات در اواخر قرن بيستم شناخته شد. در اين روش حبابها در اثر كاهش فشار آب اشباع شده با هوا، در فشار بيش از فشار اتمسفر ايجاد مي‌شوند در چربی گیرها به روش (DAF)جداسازی از طریق وارد کردن حبابهای ریز گاز (معمولاً هوا) به داخل فاز مایع صورت می‌پذیرد. حبابهای هوا به ذرات جامد می‌چسبند و نیروی شناوری مجموعه ذره و حبابهای گاز به قدری زیادی است که سبب صعود ذره به سطح می‌شود، بدین ترتیب می‌توان ذراتی را که چگالی آنها از مایع بیشتر است را نیز به صعود به سطح واداشت. صعود ذرات با چگالی کمتر از مایع (مانند روغن محلول در آب) را نیز می‌توان با این عمل تسهیل کرد. واحد شناورسازی با هوای محلول معمولا در تصفیه خانه ها و کارخانجات بعد از یک واحد CPI و یا API قرار می گیرد و بوسیله ی مواد شیمیایی (معمولا پلیمرها یا منعقدکننده و یا هردو ) و شناورسازی، روغنهای امولوسیونی را می زداید.

مراحل شناورسازی با هوای محلول (DAF) چگونه است؟

بطور کلی فرآیند شناورسازی (در چربی گیر ) از چهار مرحله اساسی تشکیل می‌شود:

۱- تولید حباب (Bubble) در پساب روغنی.

۲- برخورد بین حبابهای گاز و قطرات روغن شناور در آب.

۳- چسبیدن ذرات روغن به حبابهای گاز.

۴- صعود مجموعه هوا- روغن به سطح آب یعنی جائیکه روغن (و نیز ذرات جامد معلق همراه آن) از آنجا جمع‌آوری می‌شوند.

اجزای یک سیستم شناورسازی با هوای محلول (DAF)

یک سیستم DAF بطور معمول دارای قسمت های زیر است:

پمپ فشار، سیستم تزریق هوا، مخزن اشباع سازی، رگولاتور فشار (شیر فشارشکن)، مخزن شناورسازی (دارای پخش کننده جریان ورودی) و سیستم افزایش مواد شیمیایی.

کاربرد سیستم شناورسازی با هوای محلول (DAF)

کاربرد سیستم شناورسازی با هوای محلول (DAF) بیشتر در زلال‌سازي فاضلاب پالايشگاهها، جداسازي جامدات، تصفيه خانه‌هاي آب آشاميدني، تغليظ لجن و جداسازي لخته‌هاي بيولوژيكي، حذف يا جداسازي يون‌ها، تصفيه ذرات خيلي ريز معدني و حذف جامدات آلي و روغنهاي محلول و تركيبات آلي فرّارحذف جلبك، تخم ژيارديا و تخم كريپتوسپوريديوم به چشم می خورد.

روش های اشباع سازی در سیستم DAF

در سیستم DAF جهت اشباع سازی پساب از هوا آن را تحت فشار قرار می دهند. تحت فشار قرار دادن پساب به سه روش صورت می گیرد:

تحت فشار قرار دادن کل جریان

در این سیستم تمام پساب خام ورودی تحت فشار قرار گرفته و از هوا اشباع می شود. در این طرز عمل نسبت به دو روش دیگر بیشترین مقدار هوا حل می شود و نتیجه ی آن بیشترین احتمال اتصال مناسب بین ذرات و حبابهای هواست. اما در اثر این عمل بدلیل نیاز به سیستمهای اشباع سازی بزرگتر احتمال شکستن لخته ها، در اثر عملکرد پمپ و همچنین هنگام کاهش فشار بیشتر می شود.

تحت فشار قراردادن قسمتی از جریان

در این سیستم قسمتی از پساب خام ورودی به طرف سیستم تحت فشار منحرف می گردد. از میان مزایای اصلی این سیستم می توان کاهش دادن بهای پمپاژ، ظرفیت بیشتر سیستم در حمل جریان لخته سازی و کاهش شکستن لخته ها را نام برد. عیب رایج این سیستم و سیستم اول، قیچی شدن لخته ها و امولوسیونی شدن روغن در هنگامی است که جریان ورودی دچار کاهش فشار می رود. در فشارهای یکسان، مقدار هوای حل شده در این سیستم نسبت به تحت فشار قراردادن کل جریان بدلیل شدت جریان کمتر پساب کمتر می باشد.

تحت فشار قراردادن جریان برگشتی

در این سیستم 20 تا 50 درصد پساب تصفیه شده به سیستم تحت فشار برگردانده می شود، بنابراین از شکسته شدن لخته ها و یا امولوسیون مجدد روغن در جریان ورودی اجتناب می شود. اگر نخواهیم که بار هیدرولیکی (براساس شدت جریان ورودی) تغییر کند بدلیل اضافه شدن جریان برگشتی به کل جریان مجبور به بکارگیری بستر شناورسازی بزرگتری هستیم.

سیستمهای فوق در شکل زیر نشان داده است.

معایب و مزایای شناورسازی با هوای محلول (DAF)

هر روش دارای مزیت ها و معایب مشخصی است که در هر مورد خاص باید ارزیابی شوند. عمومی ترین این مزایا و معایب بشرح زیر است:

الف – تحت فشار قرار دادن کل جریان:

مزایا:

1- بیشترین میزان حلالیت گاز را در هر فشاری ایجاد می کند. بدلیل تحت فشار قراردادن کل جریان مقدار گاز بیشتری در پساب نسبت به دو روش دیگر حل می شود.

2- در بکارگیری آن در یک تصفیه خانه، نسبت به تحت فشار قراردادن جریان بازگشتی نیاز به حوض شناورسازی کوچکتری دارد.

3- به دلیل افزایش مقدار گاز حل شده حداکثر تعداد حباب ها تشکیل می گردد و احتمال برخورد آنها با ذرات افزایش می یابد.

معایب:

1- مقدار کل جامدات باید پمپ شود که این امر سبب سایش پمپ و افزایش هزینه راهبری و نگهداری می شود.

2- روغن موجود در جریان ورودی در اثر تنش برشی پمپ تغذیه، بیشتر امولسیونی شده و مشکلات جداسازی افزایش می یابد.

ب- تحت فشار قرار دادن قسمتی از جریان:

مزایا:

1- نسبت به تحت فشار قراردادن کل جریان به پمپ کوچکتری نیاز دارد و در واقع هزینه ی راهبری و نگهداری کاهش می یابد.

2- اندازه ی حوض شناورسازی مشابه روش تحت فشار قراردادن کل جریان ولی کوچکتر از روش بازگشتی است.

3- نسبت به تحت فشار قراردادن کل جریان کنترل پمپ ساده تر است. پمپ می تواند با جریان ثابت راهبری شود و عمل فلوکولاسیون بر روی قسمتی که تحت فشار نیست انجام شود. از طرفی با افزایش جریان، نسبت هوا به جامد کاهش می یابد و ممکن است در عملیات اثر معکوس ایجاد کند.

4- در هنگام استفاده از مواد شیمیایی، عمل انعقاد و لخته سازی می تواند بر روی بخشی از پساب که تحت فشار قرار نگرفته است انجام شود.

معایب:

1- در فشار یکسان، در مقایسه با سیستم تحت فشار قراردادن کل جریان حجم هوای حل شده کمتر است.

2- هنوز مقدار معینی از جامدات سایش دهنده در جریان ورودی به پمپ فشار وجود دارند که باید پمپاژ شوند.

3- هنوز مقداری روغن در جریان ورودی به پمپ فشار وجود دارد که ممکن است در اثر تنش برشی پمپ تغذیه تشکیل امولوسیون دهد.

ج- تحت فشار قراردادن جریان برگشتی:

مزایا:

1- نسبت به تحت فشار قراردادن کل جریان به پمپ کوچکتری نیاز دارد و بنابراین هزینه سرمایه گذاری اولیه و راهبری کاهش می یابد.

2- سیستم در مورد جریان های مختلف نیاز به کنترل پمپ ساده تری دارد.

3- تشکیل امولوسیون در اثر تنش برشی پمپ به حداقل می رسد.

4- از آنجائی که جامدات سایش دهنده بطور وسیعی در حوض شناورسازی قبل از مرحله ی تحت فشار قرار دادن جدا شده اند جریان ورودی به پمپ فشار فاقد مواد جامد سایش دهنده می باشد.

5- لخته های تشکیل شده در سیستم تحت تنش برشی پمپ فشار قرار نمی گیرند.

معایب:

1- جهت حفظ بار هیدرولیکی (گالن بر دقیقه بر فوت مربع سطح شناورسازی) در مقایسه با تحت فشار قرار دادن کل و قسمتی از جریان نیاز به بزرگتر کردن حوض شناورسازی داریم.

2- عیب بالقوه ی دیگر روش تحت فشار قراردادن جریان برگشتی در تغلیظ لجن فعال بوسیله ی DAF مشخص شده است. بیشترین درصد حذف جامدات با جریان برگشتی 20 الی 50 درصد کل جریان بدست آمد. تفسیر این پدیده این است که آشفتگی بیشتر ایجاد شده در اثر افزایش بار هیدرولیکی، افزایش سرعت صعود بوجود آمده بعلت رقیق شدن جامدات جریان ورودی را خنثی نموده و مقدار هوا را افزایش می دهد.

یکی از محققین اولیه Rohlich، در مطالعات خود در سال 1954 در بررسی سیستمهای تحت فشار قراردادن پساب پالایشگاه چنین نتیجه گیری کرد که سیستم تحت فشار قراردادن جریان برگشتی بهترین روش است و نتیجه گیری او با مرور زمان عوض نشده است.

Boyd و همکارانش دو نوع سیستم تحت فشار قراردادن جریان کامل و برگشتی را در تصفیه پساب پالایشگاه مقایسه نموده است. این مقایسه میزان حذف ورودی را 72 درصد (در جریان کامل) و 92 درصد (برای یکبار جریان برگشتی) نشان داد. Degregorio اظهار داشت که 80 الی 90 درصد واحدهای صنعتی از DAF به روش تحت فشار قراردادن جریان برگشتی استفاده می کنند و اکثر سیستم های DAF به روش برگشتی راهبری می شوند.