شناور سازی با هوای محلول (Dissolved Air Flotation (DAF

شناور سازی با هوای محلول (Dissolved Air Flotation (DAF ، شناورسازی با استفاده از هوا به عنوان یكی از روش های جداسازی ذرات (سنگ معدن) در سال 1900 به كار رفت. شناورسازی یك روش تصفیه فیزیكی است كه برای جداسازی ذرات جامد یا مایع از یك فاز مایع به كار می‌رود. جداسازی از طریق وارد كردن حباب های ریز گاز (معمولاً هوا) به داخل فاز مایع صورت می‌پذیرد.

حباب های هوا به ذرات جامد می‌چسبند و نیروی شناوری مجموعه ذره و حباب های گاز به قدری زیاد است كه سبب صعود ذره به سطح می‌شود؛ بدین ترتیب می‌توان ذراتی را كه چگالی آن ها از مایع بیشتر است، به صعود به سطح واداشت.

 

مزیت اصلی شناورسازی بر ته‌نشینی این است كه در این روش، ذراتی را كه بسیار كوچك و یا سبك هستند و به آرامی ته‎نشین می‌شوند، می‎توان كاملتر و در زمان كوتاهتر حذف كرد.

انواع مختلف شناورسازی، شامل هوادهی در فشار اتمسفر (شناورسازی با هوا)، شناورسازی در خلأ و شناورسازی با هوای محلول (DAF) می باشند.
سیستم DAF به عنوان یك روش جداسازی ذرات در اواخر قرن بیستم شناخته شد. در این روش حبابها در اثر كاهش فشار آب اشباع شده با هوا، در فشار بیش از فشار اتمسفر ایجاد می‌شوند.
در سیستم‌ DAF، هوا تحت فشار چند اتمسفر در فاضلاب حل می‌شود؛ سپس فشار تا حد فشار اتمسفر كاهش می‌یابد. كل جریان به مدت چند دقیقه در یك مخزن تحت فشار باقی می‌ماند تا فرصت برای حل‌شدن هوا تأمین شود؛ سپس جریان تحت فشار از میان یك شیر فشارشكن عبور می‌كند و به مخزن شناورسازی، جایی كه هوا به صورت حباب‌های كوچك از میان كل حجم مایع خارج می‌شود، راه می‌یابد.

 

از فرایند DAF به طور گسترده جهت جداسازی جامدات معلق, روغن, گریس و فیبر استفاده می‌شود.
انواع كاربردهای این سیستم عبارتند از: زلال‌سازی فاضلاب پالایشگاه ها، جداسازی جامدات و دیگر مواد در تصفیه خانه‌های آب آشامیدنی، تغلیظ لجن و جداسازی لخته‌های بیولوژیكی، حذف یا جداسازی یون‌ها، تصفیه ذرات خیلی ریز معدنی، حذف جامدات آلی، روغنهای محلول و تركیبات آلی فرّار، حذف جلبك، تخم ژیاردیا و تخم كریپتوسپوریدیوم.
موارد موفقیت‌آمیز كاربرد این فرایند شامل حذف جلبك از بركه‌های تثبیت، تصفیه نهایی پساب‌های تصفیه‌خانه، تغلیظ لجن فعال زائد و جداسازی چربی و مواد پروتئینی می‌باشد.

 

در این روش هوا تحت فشار چند اتمسفر در فاضلاب حل می‌شود؛ سپس فشار تا حد فشار اتمسفر كاهش می‌یابد. كل جریان به مدت چند دقیقه در یك مخزن تحت فشار باقی می‌ماند تا فرصت برای حل‌شدن هوا تأمین شود؛ سپس جریان تحت فشار از میان یك شیر فشارشكن عبور می‌كند و به مخزن شناورسازی، جایی كه هوا به صورت حباب‌های كوچك از میان كل حجم مایع خارج می‌شود، راه می‌یابد.

1- ورودی
2- اختلاط و لخته سازی
3- خط برگشت
4- تانک شناورسازی
5- اسکیمر جمع آوری روغن و ذرات (Oil Skimmer)
6- خروجی پاک
یك سیستم DAF بطور معمول دارای قسمتهای زیر است:
پمپ فشار، سیستم تزریق هوا، مخزن اشباع سازی، رگولاتور فشار(شیر فشارشكن) و مخزن شناورسازی (دارای پخش كننده جریان ورودی).
در سیستم DAF برای اشباع سازی پساب از هوا آنرا تحت فشار قرار می دهند. تحت فشار قرار دادن پساب به سه روش صورت می گیرد:

 

تحت فشار قرار دادن كل 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 آن بیشترین احتمال اتصال مناسب بین ذرات و حبابهای هواست. اما در اثر این عمل بدلیل نیاز به سیستمهای اشباع سازی بزرگتر، احتمال شكستن لخته ها، در اثر عملكرد پمپ و همچنین هنگام كاهش فشار بیشتر می شود.

تحت فشار قرار دادن قسمتی از جریان


در این سیستم قسمتی از پساب خام ورودی به طرف سیستم تحت فشار منحرف می شود. از مزایای اصلی این سیستم می توان كاهش دادن بهای پمپاژ، ظرفیت بیشتر سیستم در حمل جریان لخته سازی و كاهش شكستن لخته ها را نام برد. عیب رایج این سیستم و سیستم اول، قیچی شدن لخته ها و یا امولسیونی شدن روغن در هنگامی است كه جریان ورودی دچار كاهش فشار می شود. در فشارهای یكسان، مقدار هوای حل شده در این سیستم نسبت به تحت فشار قرار دادن كل جریان بدلیل شدت جریان كمتر پساب كمتر است.

تحت فشار قرار دادن جریان برگشتی


8 تا10 درصد پساب تصفیه شده به سیستم تحت فشار برگردانده می شود. بنابراین از شكسته شدن لخته ها و یا امولسیون مجدد روغن در جریان ورودی اجتناب می شود. اگر نخواهیم كه بار هیدرولیكی (براساس شدت جریان ورودی) تغییر كند، بدلیل اضافه شدن جریان برگشتی به كل جریان مجبور به بكارگیری بستر شناورسازی بزرگتری هستیم.

 

مبانی طراحی سیستم DAF


نسبت هوا به جامدات (A/S)، تأثیر مهمی بر انجام فرایند DAF دارد. نسبت بزرگتری ازA/S جهت حفظ كارایی حذف برای فاضلاب با درصد كم جامدات معلق مورد نیاز می‌باشد. برای فاضلاب با غلظت جامدات معلق كمتر از mg/L 1000، یك نسبت A/S برابر 05/0 مورد نیاز است. برای محاسبه نسبت A/S از فرمول زیر استفاده می شود
A/S = CS [f (p/14.7 + 1) – 1] / Si

CS= حلالیت هوا (mg/L)
f= نسبت حلالیت هوا در فاضلاب به حلالیت هوا در آب
P= فشار اندازه‌گیری شده (Psig)
Si= جامدات معلق ورودی (mg/L)

 

 

 


محاسبات طراحی سیستم DAF