Systemen voor opgeloste luchtflotatie worden vaak geselecteerd op basis van de nominale stroomsnelheid, maar de hydraulische stroom alleen bepaalt niet de werkelijke behandelingsplicht. Twee afvalwaterstromen kunnen beide 30 m³/u zijn en vereisen nog steeds zeer verschillende DAF-configuraties als hun zwevende stoffen, vetten, oliën, vetten, vlokkarakteristieken, piekstroom en chemische slibbelasting verschillend zijn. Voor de juiste maatvoering van de DAF zijn daarom zowel een hydraulische berekening als een berekening van de lading vaste stoffen nodig.
Waarom DAF-capaciteit niet alleen uit Stroom kan worden geselecteerd
Een veel voorkomende vraag bij DAF begint met een eenvoudige verklaring, zoals: "Mijn afvalwaterdebiet is 20 m³/u. Welke maat DAF heb ik nodig?"
Stroom is essentieel, maar het is slechts de eerste ontwerpinput. Beschouw twee afvalwaterstromen die beide met een snelheid van 20 m³/u een DAF-systeem binnenkomen.
Afvalwater met een laag vaste stofgehalte
- Debiet: 20 m³/u
- TSS: 150 mg/l
- MIST: 20 mg/l
- Relatief stabiel invloedrijk
Voedselafvalwater met hoge belasting
- Debiet: 20 m³/u
- TSS: 2.000 mg/l
- MIST: 600 mg/l
- Sterke batch- en reinigingspieken
De hydraulische stroom is identiek, maar Project B legt een veel grotere scheidingslast op het flotatiesysteem. Het kan een andere coagulatiechemie vereisen, een grotere toevoer van opgeloste lucht, andere recyclerenomstandigheden, een groter effectief flotatieoppervlak en een grotere capaciteit voor het verwerken van slib.
De stroming bepaalt hoeveel water er door de unit moet stromen, terwijl TSS, MIST, chemisch slib en vlokeigenschappen bepalen hoeveel materiaal daadwerkelijk moet worden gedreven en verwijderd.
Begin met de gemiddelde stroom, maar ontwerp voor de echte piekstroom
Het gemiddelde dagelijkse debiet is nuttig voor voorlopige berekeningen, maar industrieel afvalwater komt zelden met een perfect constante snelheid een DAF-systeem binnen.
Productieschema's, tankreiniging, CIP-lossing, het wassen van apparatuur, het dumpen van batches en ploegwisselingen kunnen korte perioden creëren waarin de hydraulische belasting veel hoger is dan het dagelijkse gemiddelde.
Een fabriek die 300 m³/dag produceert, heeft bijvoorbeeld niet automatisch een DAF nodig die geschikt is voor:
300 m³/dag ÷ 24 uur = 12,5 m³/uur
Als de fabriek slechts gedurende 16 productie-uren afvalwater loost, bedraagt het gemiddelde bedrijfsdebiet al:
300 ÷ 16 = 18,75 m³/u
Een wascyclus of batchvrijgave kan de werkelijke piek tijdelijk naar 25 of 30 m³/u duwen. Het ontwerpen van slechts zo'n 12,5 m³/u zou de DAF dus kunnen overbelasten in de periodes dat de zuiveringsinstallatie dit het meest nodig heeft.
| Stroomparameter | Waarom het ertoe doet |
|---|---|
| Gemiddelde dagelijkse stroom | Handig voor berekeningen van de totale dagelijkse belasting en bedrijfskosten |
| Gemiddelde bedrijfsstroom | Geeft de werkelijke productie-uren weer |
| Maximale continue stroom | Belangrijk voor een duurzaam hydraulisch vermogen |
| Piekstroom | Bepaalt de hydraulische spanning op korte termijn op de flotatiezone |
Egalisatie kan de omvang van de DAF verkleinen en de stabiliteit verbeteren
Een egalisatietank van de juiste grootte kan pieken in hydrauliek en verontreinigende stoffen opvangen voordat het afvalwater de DAF bereikt. Dit kan de maximaal vereiste flotatiesnelheid verminderen en de dosering van chemicaliën stabieler maken.
Converteer TSS en FOG naar massaladen
Concentratie in mg/l vertelt slechts een deel van het verhaal. DAF-apparatuur moet elk uur een massa vaste stoffen verwijderen, dus concentraties moeten worden omgezet in massabelasting.
Voorbeeld: TSS-laden
Als de stroom 30 m³/u is en TSS 1.200 mg/l:
30 × 1.200 ÷ 1000 = 36 kg TSS/u
Het flotatiesysteem moet daarom ongeveer 36 kg/uur aan influent gesuspendeerde vaste stoffen verwerken voordat er rekening wordt gehouden met FOG, chemisch neergeslagen vaste stoffen of door coagulatiemiddelen gegenereerd slib.
| Parameter | Typische eenheid | Waarom het ertoe doet |
|---|---|---|
| Flow | m³/h | Definieert de hydraulische belasting |
| TSS | mg/L | Definieert de massabelasting van zwevende vaste stoffen |
| FOG | mg/L | Definieert de drijvende olie- en vetbelasting |
| Chemisch slib | kg/u | Voegt vaste stoffen toe die zijn ontstaan door coagulatie en neerslag |
| Piekbelasting vaste stoffen | kg/u | Bepaalt de maximale flotatiebelasting |
Daarom mag de nominale m³/u-capaciteit nooit de enige basis zijn voor het vergelijken van DAF-offertes.
Hydraulische oppervlaktebelasting bepaalt het DAF-flotatiegebied
Zodra de ontwerpstroom bekend is, is de volgende belangrijke hydraulische vraag hoeveel flotatieoppervlak er nodig is.
Een vereenvoudigde hydraulische belastingrelatie kan worden geschreven als:
De vergelijking herschikken:
waar:
- Q = ontwerp hydraulisch debiet, m³/u;
- A = effectief flotatieoppervlak, m²;
- HLR = geselecteerde hydraulische laadsnelheid, m³/m²·h.
Illustratief voorbeeld
Stel:
Dan:
30 ÷ 6 = 5 m² effectief flotatieoppervlak
Dit is slechts een voorlopige hydraulische berekening. De gekozen beladingssnelheid moet nog steeds geschikt zijn voor het afvalwater, de vlokkwaliteit, de vorming van bellen, de concentratie vaste stoffen, de tankgeometrie en de vereiste effluentkwaliteit.
Een compacte DAF met een agressieve oppervlaktebelasting kan de CAPEX verlagen, maar ook de bedrijfsmarge verlagen als de kwaliteit van de stroom, vaste stoffen of vlok varieert.
De lucht-vaste stofverhouding is belangrijker dan simpelweg meer lucht toevoegen
DAF werkt omdat microscopisch kleine luchtbellen zich hechten aan zwevende vaste stoffen en vlokken, waardoor hun effectieve dichtheid afneemt en deze naar de oppervlakte worden getransporteerd.
De relevante ontwerpvraag is niet simpelweg of het systeem ‘veel bubbels’ produceert. Het gaat erom of er voldoende opgeloste lucht beschikbaar is ten opzichte van de vaste stoffen die moeten worden gedreven.
Lucht-vaste stoffen-verhouding
De lucht-vaste stofverhouding, vaak afgekort als A/S, beschrijft de relatie tussen de beschikbare opgeloste luchtmassa en de massa aan vaste stoffen die aan het flotatieproces wordt aangeboden.
Als de toevoer van opgeloste lucht te laag is, krijgen de vlokjes mogelijk niet voldoende belaanhechting om effectief te kunnen opstijgen. Typische symptomen kunnen zijn: troebel effluent, zichtbare zwevende vlokjes onder de oppervlaktelaag en een slechte opname van vaste stoffen.
Overtollige lucht is ook niet automatisch gunstig. Onnodig recyclepompen en te agressieve afgifteomstandigheden kunnen het energieverbruik verhogen en overmatige turbulentie in de flotatiezone veroorzaken.
Het moet worden geëvalueerd samen met de kenmerken van het afvalwater, coagulatie, uitvlokking, recyclestroom, drukomstandigheden en waar nodig pilot- of jar-testresultaten.
Hoe de recycleratio de afmetingen en prestaties van DAF verandert
Veel conventionele DAF-systemen maken gebruik van een recyclestroom onder druk. Een deel van het geklaarde water wordt teruggevoerd via een recyclepomp en een luchtverzadigingssysteem, waar de lucht onder druk oplost. Wanneer de onder druk staande stroom weer in de flotatiezone wordt vrijgegeven, vormt de drukval fijne belletjes.
De recycleratio kan eenvoudig worden uitgedrukt als:
Een te weinig recyclestroom kan de beschikbare opgeloste lucht verminderen. Te veel recyclen verhoogt de interne hydraulische belasting, de pompenergie en de vereiste capaciteit van het verzadigingssysteem.
Recyclen te laag
- Onvoldoende bellengeneratie
- Slechte flotatie bij dichte of hoge ladingen met vaste stoffen
- Lagere vastestofvangst
Recyclen te hoog
- Hogere pompenergie
- Grotere interne hydraulische belasting
- Mogelijk onnodige turbulentie
De recycleratio moet daarom worden gekozen op basis van de luchtvraag en de flotatieprestaties, en niet omdat één percentage voor elke toepassing als standaard wordt beschouwd.
Coagulatie en uitvlokking kunnen de vereiste DAF-grootte veranderen
De prestaties van DAF zijn sterk afhankelijk van wat er gebeurt voordat het afvalwater de flotatiezone bereikt. Zeer kleine colloïdale deeltjes hechten mogelijk niet effectief aan belletjes, tenzij ze eerst worden gedestabiliseerd en gecombineerd tot grotere vlokken.
Coagulatie
Stollingsmiddelen zoals aluminium- of ijzerzouten kunnen de elektrostatische afstoting tussen deeltjes verminderen, waardoor ze kunnen aggregeren.
Uitvlokking
Polymeer of gecontroleerd mengen kan dan grotere vlokjes vormen die gemakkelijker door microbellen kunnen worden opgevangen.
Fijne deeltjes kunnen in suspensie blijven en in het effluent terechtkomen.
Sterk genoeg voor bevestiging en toch geschikt voor drijfvermogen.
Grote, kwetsbare vlokjes kunnen uiteenvallen onder overmatig mengen of hydraulische afschuiving.
Chemische behandeling creëert ook extra vaste stoffen. Een DAF die alleen op basis van binnenkomende TSS wordt gedimensioneerd, kan daarom de uiteindelijke hoeveelheid drijvende vaste stoffen onderschatten als er aanzienlijke chemische neerslag of coagulatieslib wordt geproduceerd.
Voordat u het flotatieoppervlak vergroot, moet u controleren of de werkelijke beperking de conditionering van de deeltjes, de chemische dosis, de pH, de mengenergie of de uitvloktijd is.
FOG verandert het ontwerp van DAF anders dan Mineral TSS
Vetten, oliën en vetten zijn één van de redenen waarom DAF veel wordt gebruikt in de voedselverwerking en in dierlijk eiwitafvalwater. Deze materialen hebben vaak een lagere dichtheid dan minerale vaste stoffen en zijn zeer geschikt voor flotatie als ze op de juiste manier worden geconditioneerd.
Typische toepassingen zijn onder meer:
- vlees- en gevogelteverwerking;
- slachthuizen;
- zuivelfabrieken;
- productie van voedsel en dranken;
- verwerking van eetbare olie;
- planten voor bereid voedsel.
Afvalwater met een hoog FOG-gehalte zorgt echter voor zijn eigen operationele uitdagingen. Vet kan instrumenten bedekken, aan tankoppervlakken blijven kleven, de vraag naar polymeren veranderen en een dik, kleverig drijfslib produceren.
Dit betekent dat 1.000 mg/l mineraal TSS en 1.000 mg/l gemengd FOG en organische vaste stoffen niet automatisch als identieke ontwerpomstandigheden mogen worden behandeld.
Vaak dichter
Er kan een sterkere uitvlokking en adequate belaanhechting nodig zijn om een grotere deeltjesdichtheid te overwinnen.
Natuurlijker drijvend
Vaak goed geschikt voor DAF, maar kan plakkerig slib en moeilijkere verwerking stroomafwaarts veroorzaken.
Vergeet de slibproductie van DAF niet
Een DAF die vaste stoffen efficiënt verwijdert, brengt deze vaste stoffen uit het afvalwater over naar een oppervlaktesliblaag. Dat slib moet alsnog worden opgevangen, opgeslagen, verpompt en uiteindelijk worden ontwaterd of afgevoerd.
Als de influentlading 40 kg/uur bedraagt en de DAF een hoog percentage van deze vaste stoffen verwijdert, zal er zich dagelijks een aanzienlijke hoeveelheid droge vaste stoffen in het vlotterslib ophopen. Het daadwerkelijke natte slibvolume kan veel groter zijn, omdat het drijvende materiaal nog steeds veel water bevat.
Bij het ontwerp van DAF moet daarom rekening worden gehouden met:
- oppervlakteschrapercapaciteit;
- slibstrand- of trechterontwerp;
- volume slibopslagtank;
- selectie van slibpompen;
- polymeer conditionering;
- stroomafwaartse schroefpers, filterpers of andere ontwateringsapparatuur.
Een DAF kan zijn effluentdoelstelling halen, maar toch operationele problemen veroorzaken als de schraper, de slibtank, de pompen of het ontwateringssysteem de teruggewonnen vaste stoffen niet aankunnen.
Uitgewerkt voorbeeld: dimensionering van een DAF voor afvalwaterverwerking in de voedselverwerking
Het volgende vereenvoudigde voorbeeld laat zien hoe hydraulisch debiet en het laden van vaste stoffen kunnen worden gecombineerd tijdens de voorlopige dimensionering van de DAF. Het is slechts een illustratie; De uiteindelijke afmetingen van de apparatuur moeten worden bevestigd op basis van daadwerkelijke afvalwatergegevens en zuiveringstests.
Stap 1: Bereken de piek-TSS-belasting
30 × 1.000 ÷ 1000 = 30 kg TSS/u
Stap 2: Bereken de piek-FOG-belasting
30 × 300 ÷ 1000 = 9 kg FOG/u
Stap 3: Schat de identificeerbare verontreinigingsbelasting
30 9 = 39 kg/u
Deze waarde van 39 kg/u omvat nog geen extra vaste stoffen die ontstaan door coagulatie, precipitatie of polymeerconditionering.
Stap 4: Schat het flotatiegebied
Als het voorlopig ontwerp een illustratief hydraulisch laadvermogen van 6 m³/m²·h hanteert:
30 m³/u ÷ 6 m³/m²·h = 5 m² flotation area
Stap 5: Controleer de lucht- en recyclingvereisten
Het ontwerp moet vervolgens worden gecontroleerd aan de hand van de werkelijke hoeveelheid vaste stoffen, de lucht-vaste stoffen-behoefte, de recyclestroom, de verzadigingsdruk, de vorming van bellen, de vlokkwaliteit en het verwachte effluentdoel.
Stap 6: Controleer de slibverwerking
Ten slotte moeten de oppervlakteschraper, de slibtank, de pompen en de stroomafwaartse ontwateringsapparatuur op maat worden gemaakt voor de teruggewonnen vaste stoffen.
Een praktische DAF maatchecklist voordat u een offerte aanvraagt
Door volledige afvalwaterinformatie te verstrekken, kan een DAF-leverancier de zuiveringsplicht evalueren in plaats van eenvoudigweg een uitrustingsmodel aan één stroomnummer te koppelen.
Hydraulische gegevens
- Gemiddelde stroom
- Maximale stroom
- Piekstroom
- Bedrijfsuren per dag
- Bestaand egalisatievolume
Afvalwaterkwaliteit
- CZV en BZV
- TSS
- FOG
- pH
- Temperatuur
- Andere belangrijke verontreinigende stoffen
Voorbehandeling
- Screening
- Egalisatie
- Coagulatie
- Uitvlokking
- Bestaande chemische doses
Effluentvereiste
- Doel TSS
- Doel mist
- Vereiste COD-reductie
- Stroomafwaartse biologische behandelingsbehoeften
Slibverwerking
- Bestaande slibtank
- Beschikbare slibpomp
- Ontwateringsapparatuur
- Vereiste definitieve vaste stoffen van de cake
Veel voorkomende fouten bij het bepalen van de afmetingen van DAF
Selecteren uit Alleen gemiddelde stroom
Korte hydraulische pieken kunnen een unit overbelasten die op daggemiddelde basis voldoende lijkt.
Massalading van vaste stoffen negeren
Dezelfde m³/u kan totaal verschillende flotatietaken in kg/u vertegenwoordigen.
FOG behandelen als gewone TSS
Oliën en vetten hebben een verschillende invloed op de flotatie, chemische conditionering en slibverwerking.
Ervan uitgaande dat meer recycling altijd beter is
Overtollig recyclen verhoogt de hydraulische belasting en energie zonder automatisch de verwijdering te verbeteren.
Het negeren van coagulatie en uitvlokking
Slechte deeltjesconditionering kan ervoor zorgen dat een DAF met de juiste afmetingen zijn doel niet bereikt.
Slibverwerking vergeten
Een hoge hoeveelheid vaste stoffen kan de schraper, de slibtank, de pomp of het stroomafwaartse ontwateringssysteem overbelasten.
Wilt u een DAF-systeem op maat maken voor uw afvalwater?
NIHAO kan helpen bij het evalueren van de DAF-capaciteit op basis van zowel het hydraulisch debiet als de belasting van verontreinigende stoffen. Stuur ons uw gemiddelde en piekdebiet, TSS, FOG, CZV, pH, afvalwaterbron, bestaande voorbehandeling en vereiste effluentkwaliteit.
Ons team kan de flotatiebelasting, het hydraulisch gebied, de recyclingvereisten, de chemische conditioneringsbehoeften en de slibverwerkingsomstandigheden beoordelen voordat zij een geschikte DAF-configuratie aanbevelen.
Veelgestelde vragen
Hoe bereken je de DAF-capaciteit?
De DAF-capaciteit moet worden geëvalueerd op basis van de ontwerpstroom, de piekstroom, de hydraulische oppervlaktebelasting, de massabelasting van vaste stoffen, FOG, de vraag naar lucht-naar-vaste stoffen, recycleomstandigheden, uitvlokkingsprestaties en de capaciteit voor het verwerken van slib.
Kan de DAF-grootte alleen op basis van de afvalwaterstroom worden geselecteerd?
Nee. De stroming bepaalt de hydraulische belasting, maar de concentratie en samenstelling van de vaste stoffen bepalen de flotatiebelasting. Twee afvalwaterstromen met dezelfde stroom kunnen verschillende DAF-groottes en bedrijfsomstandigheden vereisen.
Welke invloed heeft TSS op de maatvoering van DAF?
De TSS-concentratie moet worden omgezet in kg/uur vaste stofbelasting. Een hogere belasting van vaste stoffen verhoogt gewoonlijk de flotatiebelasting, de luchtvraag, de slibproductie en het belang van effectieve coagulatie en uitvlokking.
Wat is de hydraulische laadsnelheid bij flotatie van opgeloste lucht?
De hydraulische laadsnelheid beschrijft de toegepaste afvalwaterstroom per eenheid effectief flotatieoppervlak, gewoonlijk uitgedrukt in m³/m²·h. Het is een van de parameters die worden gebruikt om het benodigde flotatieoppervlak te schatten.
Wat is de lucht-vaste stofverhouding in DAF?
De lucht-vaste stofverhouding beschrijft de relatie tussen de beschikbare opgeloste lucht en de vaste stofmassa die moet worden gedreven. Het helpt bepalen of er voldoende microbellen beschikbaar zijn voor de werkelijke hoeveelheid vaste stoffen.
Hoe bereken je de recycleratio van DAF?
De recycleratio is de recyclestroom gedeeld door de influentstroom. De juiste waarde moet gebaseerd zijn op de vraag naar opgeloste lucht, de verzadigingsomstandigheden, de belasting van vaste stoffen en de feitelijke flotatieprestaties, in plaats van op één vast percentage.
Vereist een hoge FOG een groter DAF-systeem?
Niet automatisch, maar een hoge FOG verandert de flotatiebelasting, de chemische conditionering, de slibeigenschappen en de onderhoudsvereisten. De FOG-concentratie moet daarom worden meegenomen in de dimensioneringsbeoordeling.
Waarom heeft DAF coagulatie en flocculatie nodig?
Zeer fijne deeltjes en colloïden hechten mogelijk niet efficiënt aan luchtbellen. Coagulatie destabiliseert ze, terwijl flocculatie grotere drijvende deeltjes vormt die effectiever kunnen worden opgevangen.
Hoeveel slib produceert een DAF-systeem?
De slibproductie is afhankelijk van influent TSS, FOG, verwijderingsefficiëntie, dosis coagulant, polymeergebruik en chemisch neergeslagen vaste stoffen. De massabelasting moet worden geschat voordat de slibopslag- en ontwateringsapparatuur wordt gedimensioneerd.
Welke afvalwatergegevens moet ik aanleveren bij het aanvragen van een DAF-offerte?
Geef gemiddelde en piekstroom, bedrijfsuren, CZV, BZV, TSS, FOG, pH, temperatuur, afvalwaterbron, bestaande screening of egalisatie, chemische behandeling, vereiste uitlaatkwaliteit en informatie over stroomafwaartse slibverwerking.
Engels
عربي
Spaans
