Огущение осадка методом флотации растворным воздухом используется для обогащения осадка низкой плотности путем прикрепления мелких пузырьков воздуха к взвешенным твердым частицам и подъема этих частиц на поверхность для удаления. В практической очистке сточных вод основная ценность заключается не просто в “огущении осадка”. Настоящая выгода заключается в уменьшении объема, который необходимо перекачивать, хранить, подвергать сбраживанию, обезвоживать, транспортировать или иным образом обрабатывать на последующих этапах. Правильно подобранный сгуститель с флотацией растворенным воздухом может быть особенно эффективен при работе с отработанным активным илом, однако его производительность в значительной степени зависит от нагрузки по твердым веществам, расхода рециркуляционной жидкости, соотношения «воздух/твердые вещества», полимерной обработки, возраста ила и способа удаления плавающего слоя. Я бы рекомендовал рассматривать сгущение с помощью флотации растворным воздухом (DAF) как процесс управления твердыми веществами, а не как покупку отдельного резервуара. Оборудование работает эффективно только в том случае, если характеристики осадка на входе и требования к последующей переработке на выходе рассматриваются в совокупности.
Как на самом деле работает сгуститель на основе флотации растворенным воздухом
Уплотнитель осадка удаляет воду, сохраняя при этом способность оставшихся твердых частиц к перекачиванию. Это различие имеет большое значение. Уплотнение — это не то же самое, что обезвоживание. Уплотненный осадок может по-прежнему содержать более 90% воды, однако уменьшение общего объема может быть достаточно значительным, чтобы изменить экономическую эффективность всех последующих технологических процессов.
Принцип работы уплотнителя DAF заключается в изменении кажущейся плотности взвешенных твердых частиц. Поток рециркуляции находится под давлением и насыщен воздухом. Когда эта жидкость под давлением поступает в флотационную емкость, растворённый воздух выделяется из раствора в виде мелких пузырьков. Эти пузырьки прилипают к биологическим флокулам или задерживаются внутри них. Совместная структура пузырьков и твёрдых частиц приобретает плавучесть и поднимается вверх, а не оседает.
Всплывающие твердые частицы образуют концентрированный поверхностный слой. Скиммер удаляет этот слой в бункер или желоб, а осветлённая жидкость отводится из установки отдельно. Более тяжёлые частицы, которые не могут всплыть, могут оседать, поэтому в уплотнителе DAF, обрабатывающем смешанный осадок, часто требуется не только скиммирование с поверхности, но и сбор осадка со дна.
Именно поэтому сгущение активного ила является столь распространенным процессом. Биологический ил может быть легким, сжимаемым и плохо оседать. Гравитационное сгущение зависит от характеристик осаждения. Метод DAF намеренно переворачивает эту логику и обеспечивает подъем твердых частиц.
Осаждение против осветления
Оборудование DAF также используется для осветления сточных вод, содержащих взвешенные частицы, масло, жир или химически образованные флокулы. Механический принцип действия аналогичен, однако цель конструкции иная. Эффективность осветлителя оценивается в основном по качеству очищенной воды и степени удаления загрязнений. Флотационный сгуститель осадка оценивается по степени улавливания твердых частиц, концентрации всплывающих фракций, уменьшению объема осадка и стабильности сгущенного потока, направляемого в последующие стадии очистки.
Я бы чётко разделил эти две функции в техническом задании. Предложение, в котором просто указано “производительность DAF”, без уточнения, предназначена ли установка для осветления или для сгущения осадка, оставляет слишком много места для различных толкований.
Где система DAF для сгущения воды наиболее эффективна
Наиболее эффективным материалом для применения обычно является осадок, содержащий значительную долю биологических твердых частиц с низкой плотностью. Классическим примером является отработанный активный ил. Также можно обрабатывать смесь первичного и вторичного осадка, однако более тяжёлые частицы первичного осадка, песок или плотные осадки могут оседать, а не всплывать. Эти материалы следует учитывать при проектировании систем сбора с дна и удаления осадка.
Опубликованные технические рекомендации уже давно показывают, что технология DAF позволяет концентрировать отработанный активный ил до уровней, превышающих те, которые обычно достигаются при гравитационном сгущении без дополнительных средств. В справочном материале Агентства по охране окружающей среды приводятся широкие исторические диапазоны проектных значений: содержание твердых веществ в поступающем осадке составляет примерно от 0,31 TP3T до 2,01 TP3T, а в сгущенном осадке — от 31 TP3T до 121 TP3T, при этом фактические результаты в значительной степени зависят от типа осадка, использования полимеров, нагрузки и состояния оборудования.[1] Я бы использовал этот диапазон лишь в качестве ориентира для отбора проектов, а не в качестве гарантии для нового проекта.
Существуют также ситуации, в которых я бы не стал автоматически выбирать систему DAF. Осадок, в котором преобладают плотные минеральные твердые частицы, может лучше поддаваться гравитационной сепарации или механическому сгущению. Для промышленного осадка с сильно изменяющимися характеристиками перед выбором оборудования может потребоваться проведение лабораторных испытаний. Осадок, содержащий избыточное количество свободного масла, необычные поверхностно-активные вещества, растворители или химические вещества, изменяющие поверхностное натяжение, также может вести себя совсем иначе, чем обычный активный ил.
| Состояние осадка | Соответствие требованиям DAF | Основание для вынесения решения | Что я бы проверил перед покупкой |
|---|---|---|---|
| Отходы активного ила с плохой гравитационной седиментацией | Сильный кандидат | Биологические флокулы низкой плотности могут хорошо реагировать на прикрепление микропузырьков | Диапазон содержания твердых веществ в подаваемом стоке, срок выдержки осадка, реакция полимеров, целевой показатель улавливания |
| Смешанный первичный и вторичный осадок | В зависимости от проекта | Биологические твердые частицы могут всплывать, в то время как плотные первичные частицы или песок оседают | Донный скребок, удаление осадочных веществ, репрезентативные пилотные испытания |
| Химически осажденный осадок | Часто поддается тестированию | Структура и плотность флокулов зависят от химического состава и дозировки | Испытания в чаше или пилотные испытания, совместимость полимеров, чувствительность флокул к сдвигу |
| Осадок с высоким содержанием минералов или с примесью песка | Будьте осторожны | Плотные частицы могут не получить достаточной плавучести | Удаление песка, сбор осадка на дне, альтернативные методы сгущения |
| Промышленный осадок с высокой степенью вариабельности | Рекомендуется провести тестирование | Вязкость, pH, соленость, химический состав поверхности и размер частиц могут влиять на ход флотации | Несколько репрезентативных проб вместо одной выборочной пробы |
| Очень небольшой расход с простой системой удаления осадка | Необходим анализ экономической ситуации | Расходы на поддержание давления, системы управления, полимерное оборудование и техническое обслуживание могут превысить экономию, полученную за счет уменьшения объёма | Общая стоимость жизненного цикла, а не только цена танка |
Как работает процесс флотационного сгущения: пошаговое руководство
1. Шлам поступает с регулируемой нагрузкой по твердым веществам
Подающий насос должен обеспечивать достаточно стабильный расход. Уплотнитель DAF способен выдерживать колебания, однако резкие скачки содержания твердых частиц в подаваемой жидкости или гидравлической нагрузки затрудняют управление, поскольку требуемые объемы подачи воздуха, полимера, рециркуляции и скорость снятия пены изменяются в зависимости от фактической нагрузки по твердым частицам.
По этой причине я бы рассчитывал размеры, исходя как из массы сухих веществ, так и из расхода жидкости. Подача объёмом 50 кубических метров в сутки при содержании твёрдых веществ 0,51 TP3T не эквивалентна такому же расходу при содержании твёрдых веществ 1,51 TP3T. Гидравлическая нагрузка одинакова, но нагрузка от сухих твёрдых веществ в три раза выше.
2. Вода, прошедшая повторную переработку, находится под давлением и насыщена воздухом
Часть осветлённого субнатанта обычно возвращается в систему через систему поддержания давления. Под давлением в этот поток растворяется воздух. В исторических проектных рекомендациях указывается, что давление в системе должно находиться в диапазоне от 30 до 70 psig, или примерно от 207 до 483 кПа (по манометру), в зависимости от конструкции системы.[1]
Более высокое давление не всегда означает более эффективное сгущение. Давление, растворение воздуха, поток рециркуляции, температура и условия выпуска действуют совместно. Результатом этой совместной работы является стабильная популяция мелких пузырьков, поступающих туда, где твердые частицы могут их улавливать.
3. Давление спадает, и образуются микропузырьки
Когда насыщенный рециркуляционный поток поступает в зону флотации под более низким давлением, избыток растворенного воздуха выделяется. Образующиеся пузырьки прилипают к поверхности флокул, задерживаются внутри их структуры или сталкиваются с частицами при их подъеме.
В обзоре исследований по флотации растворным воздухом, опубликованном в 2022 году, было подчеркнуто, что вязкость, температура, pH, соленость, поверхностное натяжение, концентрация твердых частиц и размер частиц могут влиять на растворение воздуха, размер пузырьков и скорость их подъема.[2] Это одна из причин, по которой я бы не стал копировать показатель процента вторичного сырья с другого завода, не проверив условия подачи сырья.
4. Твердые частицы всплывают и образуют плавающий слой
Как только плотность агрегата из пузырьков и твердых частиц становится меньше плотности окружающей жидкости, он поднимается на поверхность. Твердые частицы скапливаются на поверхности и начинают отводить воду. Время пребывания слоя влияет на концентрацию, однако слишком длительное нахождение плавающего слоя на поверхности также может привести к нестабильности, выделению газа, появлению запаха или разрушению твердых частиц.
Таким образом, скиммер выполняет не только функцию перемещения осадка. Скорость работы скиммера и время извлечения влияют на толщину и консистенцию конечного продукта. Агрессивное скиммирование может привести к образованию более влажного плавающего слоя. Чрезмерно медленное извлечение может привести к тому, что слой станет трудно перемещаемым, либо твердые частицы могут снова попасть в жидкость.
5. Уточнено: субнатант отводится, а его часть может возвращаться в систему рециркуляции
Осветлённая жидкость выходит через выпускное отверстие или переливную конструкцию. Часть этого потока может возвращаться в контур растворения воздуха. Остальная часть, как правило, возвращается в другую точку технологической цепочки в соответствии с массовым балансом объекта.
Качество супернатанта заслуживает внимания, поскольку твердые частицы, пропускаемые сгустителем, никуда не исчезают. Они просто возвращаются на следующий этап очистки. Сгуститель, обеспечивающий высокую концентрацию плавающих частиц, но неэффективно улавливающий твердые частицы, может возвращать значительную нагрузку твердых частиц на предыдущие этапы процесса.
Проектные параметры, определяющие эксплуатационные характеристики
Большинство проблем, связанных с загущением DAF, можно отнести к небольшой группе переменных, которые взаимодействуют друг с другом. Я бы рекомендовал рассматривать их как единую систему, а не регулировать один параметр в отдельности.
Скорость загрузки твердых веществ
Нагрузка твердых веществ — это сухая масса твердых веществ, подаваемая на единицу площади флотации за определенный промежуток времени. Это один из наиболее полезных параметров при расчете размеров, поскольку он отражает фактическую нагрузку, которую должен выдерживать сгуститель.
В исторических рекомендациях Агентства по охране окружающей среды указан широкий диапазон расчетных значений — примерно от 5 до 55 фунтов/фут²/сутки, что соответствует примерно 24–269 кг/м²/сутки, в зависимости от типа осадка и того, используются ли флотационные добавки.[1] Широта этого диапазона должна служить предупреждением о том, что не следует выбирать оборудование, ориентируясь только на один общий показатель нагрузки.
Правильная нагрузка зависит от происхождения осадка, концентрации твердых веществ, характеристик флокулов, реакции полимера, целевого показателя улавливания, целевого показателя сгущенных твердых веществ и доступной площади флотации. Если поставщик предлагает одинаковую нагрузку для всех видов биологического или промышленного осадка, я бы поинтересовался, на чем основано такое утверждение.
Скорость гидравлической нагрузки
Гидравлическая нагрузка характеризует расход жидкости на единицу площади поверхности. Осадитель может быть ограничен содержанием твердых частиц, гидравлическими параметрами или и тем, и другим. В исторических рекомендациях в качестве общего ориентировочного диапазона для сгущения по методу DAF указывается значение от примерно 0,4 до 2,0 галлонов в минуту на квадратный фут, что соответствует примерно 1,0–4,9 м³/м²/ч.[1]
Важно не столько точное число, сколько то, чтобы учитывать как содержание твердых веществ, так и воду. Разбавленный осадок может создавать значительную гидравлическую нагрузку ещё до того, как достигнет максимальной нагрузки по содержанию сухих веществ. Концентрированный осадок может достичь предельного содержания твердых веществ раньше.
Соотношение «воздух-твердые частицы»
Соотношение «воздух к твердым веществам» представляет собой соотношение массы доступного растворенного воздуха к массе вводимых твердых веществ. Это не просто настройка расхода воздуха компрессора. В традиционных рекомендациях в качестве эталонного расчетного значения для определенных областей применения указывается соотношение «воздух к твердым веществам» около 0,02 фунта воздуха на фунт твердых веществ.[1]
Я бы рассматривал это значение как отправную точку для оценки. Количество воздуха, которое растворяется и становится полезным для флотации, зависит от эффективности насыщения, давления, температуры, расхода рециркуляционной жидкости и фактических условий выделения. Увеличение количества воздуха может также усилить турбулентность или повысить эксплуатационные расходы, не улучшив при этом эффективность улавливания, если остальные звенья процесса уже являются ограничивающими.
Коэффициент переработки
Коэффициент рециркуляции представляет собой отношение расхода рециркулирующей жидкости под давлением к расходу поступающего ила. В рекомендациях Агентства по охране окружающей среды указан исторический диапазон значений от примерно 30% до 150%.[1] Широкий диапазон отражает различные свойства осадка и конфигурации систем.
Более высокая скорость рециркуляции может увеличить количество промывочной воды, необходимой для переноса микропузырьков, но при этом также повышает гидравлическую нагрузку на резервуар и энергопотребление рециркуляционного насоса. Я бы оптимизировал рециркуляцию с учетом эффективности улавливания твердых частиц и качества плавающих частиц, а не ставил бы максимальную скорость рециркуляции в качестве целевого показателя производительности.
Доза полимера и состояние флокул
Полимер может сыграть решающую роль, поскольку работа системы DAF основана на взаимодействии частиц с пузырьками. Хорошо сформированный флок обеспечивает пузырькам более крупную и прочную структуру, к которой они могут прикрепляться. Неправильно подобранный полимер может привести к образованию хрупких, слизистых или чрезмерно крупных флоков, которые разрушаются под действием сдвига.
Опубликованные результаты исследований по сгущению при флотации показали, что дозировка полимера может увеличить скорость подъёма осадка в исследуемых условиях.[3] Это подтверждает практический опыт, лежащий в основе рутинной оптимизации полимеров: цель заключается не просто в добавлении большего количества полимера, а в создании флокулов, которые эффективно всплывают и хорошо отдают воду.
Глубина покрытия и скорость снятия
Плавающее покрытие должно быть достаточно длинным, чтобы обеспечить слив, но не настолько длинным, чтобы стать неустойчивым. Операторы должны иметь возможность регулировать скорость скиммера или рабочий цикл и отслеживать, как это влияет на концентрацию осадочных веществ, качество супернатанта и движение плавающего слоя.
Если поверхность выглядит плотной, но сбрасываемый осадок оказывается неожиданно жидким, я бы проверил, не врезается ли скиммер слишком глубоко в жидкий слой, не движется ли поплавок неравномерно или не попадает ли в желоб для осадка избыточное количество воды.
Возраст корма, степень разложения и образование газа
Состояние осадка меняется с увеличением времени хранения. Биологическая активность, образование растворных газов, разрушение флокул и изменения во внеклеточном материале могут повлиять на ход флотации. Выравнивание может обеспечить более стабильную скорость подачи, однако чрезмерное время выдержки без надлежащего контроля может привести к появлению ряда других проблем.
Поэтому сгуститель следует проектировать как часть технологической линии по переработке осадка. Объем резервуара для подаваемого материала, перемешивание, перекачка, возвратные растворы и графики отбора продукта на последующих этапах могут влиять на производительность не меньше, чем сам резервуар.
| Переменная | Опубликованный референтный диапазон или значение | Как бы я это использовал | Почему не следует слепо копировать это |
|---|---|---|---|
| Твердые корма | Примерно от 0,31 TP3T до 2,01 TP3T | Проверьте, напоминает ли данное применение традиционный процесс сгущения осадка | Промышленные и смешанные шламы могут демонстрировать разные свойства |
| Осадок | Примерно от 3% до 12% | Определить реалистичный диапазон целей для обсуждения | Фактическая концентрация в значительной степени зависит от типа осадка и условий его подготовки |
| Герметизация | Примерно от 30 до 70 psig | Проектирование системы рециркуляции экранов | Эффективность растворения и конструкция системы высвобождения имеют такое же значение, как и давление |
| Коэффициент переработки | Расход сырья от примерно 30% до 150% | Проверить рабочую зону насоса и гидравлической системы | Более высокая степень рециркуляции также увеличивает гидравлическую нагрузку на сосуд |
| Соотношение «воздух-твердые частицы» | Около 0,02 фунта на фунт | Первоначальная проверка пневматической системы | Фактическая доступность воздуха зависит от давления, температуры, степени растворения и рециркуляции |
| Загрузка твердых веществ | Примерно от 5 до 55 фунтов на квадратный фут в сутки | Предварительный скрининг по площади поверхности | Тип осадка и реакция полимера могут существенно изменить допустимую нагрузку |
| Гидравлическая нагрузка | Примерно от 0,4 до 2,0 галлонов в минуту на квадратный фут | Проверьте, контролирует ли поток жидкости площадь | Разбавленный осадок может достичь гидравлического предела раньше, чем предела содержания твердых веществ |
Примечание об источнике: Приведенные выше числовые значения представляют собой исторические опубликованные проектные рекомендации, а не действующие гарантии по проекту.[1] Прежде чем преобразовать какое-либо эталонное значение в гарантированное проектное условие, я бы потребовал проведения репрезентативных испытаний, расчетов со стороны поставщика или и того, и другого.
Простой баланс массы показывает, почему сгущение может быть полезным
Экономическая целесообразность становится гораздо очевиднее, если пересчитать концентрацию осадка в объём осадка. Даже небольшое увеличение концентрации твердых веществ на один процентный пункт позволяет избавить последующие этапы обработки от необходимости удаления значительного объёма воды.
Рассмотрим гипотетический поток сырья объемом 100 м³/сутки с общим содержанием твердых веществ 0,81 TP3T. Для расчета просеивания примите, что плотность осадка близка к 1 000 кг/м³. Это дает примерно 800 кг/сутки сухого вещества, поступающего в сгуститель.
Если система DAF улавливает 95% этих твердых веществ, то в отстойнике содержится примерно 760 кг/сутки сухих твердых веществ. Если отстойник разгружается с содержанием твердых веществ 4,5%, масса сгущенного осадка составляет около 16 889 кг/сутки. При плотности, приблизительно равной 1 000 кг/м³, объём составляет около 16,9 м³/сутки.
- Объем поступающего осадка: 100 м³/сутки
- Подача сухого вещества: примерно 800 кг/сутки
- Предполагаемый коэффициент улавливания твердых частиц: 95%
- Количество сухого вещества, извлеченного с помощью флотационного процесса: примерно 760 кг/сутки
- Предполагаемая концентрация взвешенных твердых веществ: 4,51 TP3T
- Приблизительный объем сгущенного ила: 16,9 м³/сутки
- Приблизительное сокращение объема жидкости на выходе: 83,1 м³/сутки
Данный пример приведён намеренно в упрощённом виде. Показатели улавливания 95% и содержания взвешенных твердых частиц 4,5% являются исходными допущениями для расчёта, а не гарантированными эксплуатационными характеристиками. Цель — продемонстрировать эффект, достигаемый за счёт повышения концентрации твердых частиц.
Если последующий технологический процесс рассчитывается по объему, ограничен гидравлической пропускной способностью или потребляет энергию на перекачку и нагрев воды, которая там не нужна, то сокращение объема с 100 м³/сутки до примерно 17 м³/сутки может иметь значительный экономический эффект.
Какое оборудование входит в состав полной системы сгущения DAF
Надежный комплексный пакет — это нечто большее, чем просто плавучее сооружение. Проблемы с закупками часто возникают из-за того, что один поставщик рассчитывает стоимость только резервуара, а другой — всей эксплуатационной системы. Перед сравнением предложений я бы уточнил объем работ.
Флотационная емкость
В резервуаре предусмотрены зоны контакта, подъема, отделения и сбора. Используются как прямоугольные, так и круглые конфигурации. Геометрия должна обеспечивать равномерное распределение подаваемого материала и рециркулирующей жидкости, предотвращая при этом возникновение коротких проходов, чрезмерной турбулентности и зон застоя.
Насос для рециркуляции
Рециркуляционный насос должен обеспечивать необходимый расход при давлении, требуемом системой насыщения. КПД насоса имеет важное значение, поскольку на многих установках он представляет собой постоянную энергетическую нагрузку. Кроме того, насос должен работать в стабильном гидравлическом диапазоне при изменении потребности в рециркуляции.
Что касается более общих принципов выбора насосов, то Руководство по выбору насосов для сточных вод полезен для анализа вопросов, связанных с обращением с твердыми веществами, рабочей точкой, доступом для технического обслуживания и факторами жизненного цикла. Насос рециркуляции DAF и насос для сгущенного ила выполняют совершенно разные задачи, поэтому их не следует подбирать, руководствуясь одним и тем же эмпирическим правилом.
Система растворения воздуха или насыщения
Система может включать воздушный компрессор, емкость насыщения, насос для подачи воздуха или другое устройство для создания бурной воды. В коммерческом предложении следует объяснить, каким образом подается воздух, какое рабочее давление предполагается, как устраняется избыток воздуха и какие приборы обеспечивают стабильную работу.
Устройства сброса давления
Форсунки, клапаны и другие узлы сброса давления определяют, как насыщенный рециркулирующий поток преобразуется в микропузырьки. Загрязнение, износ, неравномерное распределение или засорение в этих точках могут незаметно снижать производительность, даже если рециркуляционный насос и компрессор, на первый взгляд, работают нормально.
Поверхностный скиммер
Скиммер должен перемещать плавающие отходы без чрезмерного разбавления. В зависимости от геометрии судна могут использоваться цепно-лопастные системы, вращающиеся скиммеры, лопасти или другие конструкции. Я бы обратил внимание на крутящий момент, коррозионную стойкость, доступность, регулируемую скорость и способность удалять волокнистые отходы.
Сбор твердых частиц со дна
Если в установку могут попадать плотные твердые вещества, песок, осадки или неплавающие частицы, может потребоваться установка донного скребка или системы сбора осадка. Игнорирование осевших твердых веществ может привести к снижению производительности, износу, появлению неприятного запаха или затруднениям при очистке.
Разбавление и дозирование полимеров
Химическая система должна обеспечивать контролируемое получение раствора и регулируемую дозировку. Полный набор оборудования может включать в себя системы хранения, перекачки, разбавления, выдержки, дозирующие насосы, средства калибровки, воду для разбавления, защитные ограждения и блокировки.
Для комплексного планирования упаковки решение Memva Готовое руководство по очистке промышленных сточных вод предоставляет полезную основу для определения технических характеристик, комплектации приборов, средств управления, предельных значений заряда аккумуляторов и заводских испытаний до размещения заказа на оборудование.
Приборы и средства управления
Как минимум, я бы хотел, чтобы оперативная бригада могла отслеживать расход подаваемого материала, расход рециркуляции, соответствующее давление, уровень в резервуаре, состояние насоса, состояние дозирования полимера, сигналы тревоги и процесс отбора осадка. Установка дополнительных приборов может быть оправдана с учетом рисков, связанных с технологическим процессом.
Контрольно-измерительные приборы должны способствовать принятию решений. Экран, заполненный значениями, бесполезен, если операторы не могут определить, какая именно переменная является причиной плохого образования пены или ухудшения качества субнатанта.
Подготовка полимеров: как правило, это важнее, чем ожидают покупатели
При закупке оборудования полимер часто рассматривается как второстепенный химический компонент. Я бы уделил ему больше внимания. Стоимость, эксплуатационные характеристики и надежность сгустителя могут существенно меняться в зависимости от типа полимера, плотности загрузки, молекулярной массы, качества разбавления, точки впрыска, энергии перемешивания и дозировки.
Слишком малое количество полимера может привести к образованию слабых или рассеянных твердых частиц, которые не будут эффективно прилипать к пузырькам. Слишком большое количество может увеличить затраты на химикаты, привести к образованию липкого плавающего слоя, ухудшить дренаж или затруднить последующее обезвоживание. Некачественная разбавка может привести к потере полимера ещё до того, как он поступит в технологический процесс.
Поэтому в ходе лабораторных испытаний следует изучить не только одну “оптимальную дозу”. Я бы проверил практический рабочий диапазон. Если оптимальный результат достигается только при одной узкой дозе в определённых условиях образца, то при изменении качества осадка полномасштабный процесс может оказаться сложным в эксплуатации.
Важное значение имеет также точка впрыска. Полимер должен достаточно перемешиваться, чтобы вступить в контакт с осадком, однако чрезмерное сдвиговое воздействие после образования флокул может разрушить структуру, от которой зависит эффективность флотации. К сдвиговому воздействию могут приводить тип насоса, статические смесители, изгибы трубопровода, регулирующие клапаны и скорость потока в трубопроводе.
Исследование, опубликованное в Гидрология и технологии было установлено, что увеличение дозы полимера в исследуемых условиях приводит к увеличению скорости подъёма осадка, и авторы использовали зависимость между содержанием твердых веществ и потоком для определения оптимальной дозы.[3] Думаю, практический вывод здесь очевиден: полимер следует подбирать с учетом его поведения при флотации, а не выбирать его исключительно из номинального диапазона дозировок, указанного поставщиком.
Осаждение осадка методом DAF в сравнении с другими методами осаждения осадка
Нет веских оснований считать какую-либо одну технологию сгущения универсально лучшей. Правильный выбор зависит от поведения осадка, имеющегося пространства, мощности, квалификации операторов, стоимости химикатов, требуемой концентрации твердых веществ, последующего оборудования и экономической эффективности проекта.
При этом сравнении я уделяю особое внимание факторам, которые обычно влияют на выбор оборудования: совместимость с осадком, занимаемая площадь, энергопотребление, зависимость от химикатов, достижимая концентрация, сложность технического обслуживания и влияние на последующие этапы технологического процесса.
| Фактор принятия решения | Флотация с использованием растворенного воздуха | Осаждение под действием силы тяжести | Механическое сгущение с помощью барабана или ленты | Центробежное сгущение |
|---|---|---|---|---|
| Наилучшая прочность процесса | Биологические твердые вещества низкой плотности, которые хорошо поддаются флотации | Плотные осаждаемые твердые частицы при достаточном времени пребывания | Компактное механическое сгущение с полимерной обработкой | Высокопроизводительная механическая сепарация при компактных габаритах |
| Основная сила разделения | Плавучесть за счет прикрепленных микропузырьков | Гравитация | Дренаж через сито или ленточный фильтрующий материал | Центробежная сила |
| Спрос на энергию | Система рециркуляции насоса и воздуха | В целом низкая механическая энергия | Привод, вода для омывания, насосы, вспомогательное оборудование | Высокоскоростной привод и вспомогательное оборудование |
| Химическая зависимость | Полимер часто бывает полезен или необходим | Может работать без полимера при использовании подходящего осадка | Полимер, имеющий общее значение | Полимер, имеющий общее значение |
| Площадь занимаемой территории | Часто более компактный по сравнению с методом медленного гравитационного сгущения | Может потребоваться значительная площадь резервуара | Компактное оборудование | Компактное оборудование |
| Чувствительность оператора | Взаимодействие процессов воздухоснабжения, рециркуляции, полимеризации, снятия пены и загрузки | Гидравлическая нагрузка и нагрузка твердыми частицами, регулирование уровня покрывающего слоя, срок выдержки осадка | Полимер, промывочная вода, состояние сита, контроль подачи | Полимер, скорость вращения чаши, разность скоростей, крутящий момент, износ |
| Символ обслуживания | Насосы, скиммеры, оборудование для насыщения, форсунки, компрессор | Привод скребка, насосы, откачка осадка | Сита или конвейерные ленты, промывочная система, подшипники, система полимеров | Высокоскоростной вращающийся узел, изнашиваемые детали, элементы управления |
| Веская причина для проведения пилотного тестирования | Изменчивый осадок или неопределённая реакция полимера | Плохая усадочная способность или неопределённая степень уплотнения | Скрининг, дренаж и неопределённость, связанная с полимерами | Изменчивость подаваемого материала, риск износа, требуемый вид осадка или консистиция твердых веществ |
Если бы мне приходилось выбирать решение для активного ила с низкой плотностью, при котором гравитационное осаждение малоэффективно, а площадь является ценным ресурсом, система DAF заняла бы одно из первых мест в списке вариантов. Если ил оседает чисто, а земельный участок или объем резервуара уже имеются, гравитационное сгущение может обеспечить меньшую механическую сложность. Если для проекта требуется очень компактная механическая установка и допустима более высокая доля вращающегося оборудования, то центрифуга или механический сгуститель могут заслуживать равного внимания.
Как рассчитать размер сгустителя DAF, не скрывая исходных допущений
Серьезное предварительное проектирование начинается с определения проектных границ, а не с одного среднего значения расхода. Поставщик должен знать нормальный и пиковый расход осадка, минимальное и максимальное содержание твердых веществ в поступающем сырье, суточную массу твердых веществ, источник осадка, диапазон температур, значение pH, предполагаемое потребление полимера и целевую концентрацию сгущенных твердых веществ.
Я бы порекомендовал следующую последовательность определения размера.
- Рассчитать нагрузку по сухому веществу. Постоянно умножайте расход осадка на концентрацию твердых веществ и плотность.
- Определите нормальные и пиковые режимы работы. При необходимости укажите пиковые нагрузки на производстве, графики утилизации отходов, мероприятия по очистке, выпуск партий продукции или сезонные биологические изменения.
- Установите требуемый уровень захвата твердых частиц. В проекте должно быть указано, какой уровень потери твердых веществ в субнатант считается допустимым.
- Установите целевую концентрацию флоата. Эта цель должна быть увязана с последующим процессом, а не выбираться исключительно из соображений эстетики.
- Проверьте зону загрузки твердых отходов. Используйте испытательные данные или задокументированные проектные основания, а не общее максимальное значение.
- Проверьте зону гидравлической загрузки. Как правило, определяющим фактором является большая из требуемых площадей, определяемая требованиями к твердым частицам и гидравлическим проверкам.
- Рассчитать налог на переработку. Подтвердите расход, давление, количество доступного воздуха, метод насыщения и общую гидравлическую нагрузку на сосуд.
- Проанализировать полимер. В случаях, когда поведение осадка неясно, следует использовать репрезентативные лабораторные или пилотные данные.
- Проверить производительность по удалению материала с поверхности. Вместимость скиммера и желоба должна соответствовать фактическому объему производства поплавков.
- Проверить порядок утилизации осадка на дне. Для плотного материала требуется заданная траектория удаления.
Поставщик также должен указать, что происходит в случае отклонения характеристик подаваемого материала от нормы. Конструкция, которая хорошо работает при средней нагрузке твердых частиц, но не имеет запаса прочности для работы в пиковые периоды, может становиться ежедневным «узким местом».
Сколько стоит устройство для сгущения осадка DAF?
Для конструктивного обсуждения затрат необходимо разграничить стоимость оборудования, стоимость вложенного капитала и эксплуатационные расходы. Эти три показателя могут значительно различаться. Я бы не стал публиковать или принимать универсальный показатель «цена на единицу расхода», поскольку стоимость уплотнителя DAF зависит от материала, площади, системы подачи воздуха, конструкции скиммера, набора полимеров, систем управления, резервирования, корпуса, электротехнических стандартов, объема работ на объекте, объема поставок и требуемой гарантии производительности.
Факторы, влияющие на капитальные затраты
- Требуемая площадь плавательной поверхности и объем резервуара
- Нержавеющая сталь, углеродистая сталь с покрытием, бетон или другие материалы
- Режим работы и резервирование рециркуляционного насоса
- Воздушный компрессор, воздухонагнетательный насос или оборудование для насыщения
- Область применения: хранение, разведение и дозирование полимеров
- Поверхностный скиммер и механизм сбора с дна
- Измерительные приборы, ПЛК, интерфейсы человека-машины (HMI), удаленная связь и интеграция производственных систем
- Подъемные платформы, крышки, вентиляция, водостоки и средства обеспечения безопасности
- Заводская сборка против монтажа на месте
- Монтаж трубопроводов на объекте, электромонтажные работы, строительство фундаментов и монтажные работы
Факторы, влияющие на эксплуатационные расходы
- Рекуперация электроэнергии насоса
- Энергия сжатого воздуха или системы вентиляции
- Расход полимера
- Перекачка осадка
- Вода для мытья там, где это необходимо
- Внимание оператора
- Запасные части и смазка
- Техническое обслуживание форсунок, клапанов, насосов и скиммеров
- Очистка от накипи, отложений, жира, волокон или биологических отложений
Наибольшая финансовая выгода может проявиться за пределами самой установки DAF. Уменьшение объема осадка позволяет сократить объем последующих резервуаров, время отжима, потребность в тепле на некоторых технологических этапах, объём транспортировки, требования к хранению, а также гидравлическую нагрузку на последующие ступени очистки.
Обоснованный расчет срока окупаемости
Я бы рассчитывал годовую рентабельность на основе фактических затрат на объекте, а не на основе средних отраслевых показателей:
Годовая валовая экономия = сокращение объема осадка на последующих этапах × фактические переменные затраты на обработку + прочие подтвержденные сокращенные затраты.
Годовая чистая выгода = годовая валовая экономия − расходы на электроэнергию DAF − расходы на полимер − расходы на техническое обслуживание − расходы на дополнительную рабочую силу − прочие периодические расходы.
Срок окупаемости по простому методу = общая стоимость реализации проекта ÷ годовая чистая выгода.
Если в приведенном выше гипотетическом примере объем осадка на последующих этапах обработки сокращается примерно на 83,1 м³/сутки, проектная группа может умножить это сокращение на задокументированную стоимость кубического метра осадка на данном объекте для соответствующего последующего этапа. Если оплата за утилизацию производится исходя из объёма в мокром состоянии, расчёт может быть прямым. Если следующим этапом является обезвоживающая машина, выгода может проявиться в виде сокращения времени работы, использования оборудования меньших размеров, снижения расхода промывочной воды или увеличения резервной мощности.
Я бы не стал учитывать одну и ту же экономию дважды. Например, если подрядчик по обезвоживанию уже взимает полную цену за «мокрую» тонну, включающую транспортные расходы, то транспортные расходы не следует добавлять повторно, если только они не являются отдельной статьёй затрат.
| Статья расходов | Что нужно запросить | Распространенная ошибка |
|---|---|---|
| Основные средства | Подробное описание объема работ и исключений | Сравнение отдельного резервуара и готовой комплексной системы |
| Установка | Обязанности в области гражданского строительства, машиностроения, электротехники и ввода в эксплуатацию | Без учета прокладки трубопроводов, кабелей, фундаментов, подъемных работ или подъездных платформ |
| Мощность | Расчетная мощность в кВт при заданном режиме работы; указано только для двигателей без подключения, согласно паспортным данным | Использование общей мощности, указанной на заводской табличке двигателя, в качестве годового потребления |
| Полимер | Проверенный диапазон доз и в пересчете на сухой продукт | Применение одной расчетной дозы ко всем условиям образования осадка |
| Техническое обслуживание | Износящиеся детали, рекомендуемые запасные части, доступ для технического обслуживания, планируемые работы по проверке | Пренебрежение техническим обслуживанием компрессора, скиммера, форсунки и насоса |
| Экономия на последующих этапах | Измеренное сокращение объема осадка в соотношении с фактическими затратами на объекте | Использование теоретического уменьшения объема без проверки улавливания твердых частиц |
Использование сгустителя DAF для получения стабильных твердых веществ, а не только чистой воды
Осадитель DAF может давать визуально прозрачный супернатант, но при этом производить осадок неравномерной консистенции. Поэтому целевые эксплуатационные показатели должны учитывать как качество жидкости, так и качество плавающего слоя.
Начните с стабильного кормления
Быстрое изменение расхода осадка — один из самых простых способов заставить параметры дозирования химикатов и подачи воздуха подстраиваться под технологический процесс. Использование выравнивающего резервуара или контролируемого сброса может упростить настройку сгустителя. Цель заключается не в устранении нормальных колебаний, а в предотвращении ненужных скачков.
Посмотрите на текстуру плавучей платформы
Внешний вид поверхности содержит полезную информацию. Плотный плавающий слой часто выглядит цельным и движется как единое целое. Водянистый, хрупкий, быстро разрушающийся слой может свидетельствовать о недостаточной подготовке, недостаточном поступлении воздуха, чрезмерной гидравлической нагрузке или повреждении в результате сдвига. Очень липкий или резиноподобный плавающий слой может указывать на передозировку или необычный химический состав осадка.
Визуальный осмотр следует сочетать с измерениями. Я бы отслеживал динамику расхода подаваемого материала, содержания твердых частиц в подаваемом материале, дозировки полимера, расхода рециркуляционной жидкости, давления в рециркуляционной линии, содержания твердых частиц в супернатанте, содержания твердых частиц в сгущенном иле и скорости отбора ила. Динамика показателей гораздо лучше раскрывает причинно-следственные связи, чем отдельные пробы.
Контролируйте содержание полимера в сухом веществе, а не только расход жидкости
Если концентрация твердых веществ в сырье изменяется, в то время как дозирующий насос по-прежнему привязан только к расходу жидкости, доза полимера на единицу массы сухих веществ изменяется автоматически. Это может привести к кажущейся нестабильности процесса, даже если пропорциональное регулирование по расходу работает в точном соответствии с программой.
По возможности дозирование полимера следует увязывать с содержанием сухих веществ в сырье или, по крайней мере, корректировать при существенном изменении содержания твердых веществ в сырье. Также целесообразно регулярно проверять фактическую производительность дозирующего насоса, поскольку ход или частота вращения насоса не всегда соответствуют фактическому объему подаваемого химиката.
Не следует использовать только давление в качестве показателя качества бурной воды
Манометр может показывать ожидаемое значение, даже если растворение или выделение воздуха остаются на низком уровне. На результат влияют такие факторы, как подача воздуха, температура жидкости, расход рециркулирующего потока, время контакта в зоне насыщения, состояние форсунки и сужение в нисходящем потоке.
Если эффективность флотации внезапно ухудшится без существенных изменений в составе сырья, я бы сначала проверил наличие белой пены и исправность устройств сброса давления, прежде чем просто увеличивать дозу полимера.
Обеспечьте синхронизацию работы скиммера с производством поплавков
Слишком быстрое снятие пены может привести к удалению избыточной воды. Слишком медленное снятие пены может привести к образованию плотного слоя, который становится трудно удаляемым или начинает выделять твердые частицы. Регулируемая скорость является важным фактором, поскольку объем плавающих частиц меняется в зависимости от нагрузки твердыми частицами и условий эксплуатации.
Сливной желоб также должен обеспечивать беспрепятственный слив. Даже качественное покрытие поверхности не поможет, если удаленный плавающий материал скапливается, образует мостики или разбавляется из-за неправильно организованного потока промывочной воды.
Устранение неисправностей: симптомы, вероятные причины и что я бы проверил в первую очередь
| Наблюдаемый симптом | Вероятные причины | Первые проверки | Возможное направление корректировки |
|---|---|---|---|
| Высокое содержание взвешенных твердых частиц в субнатанте | Недостаточная подача воздуха, слабый флокулят, гидравлическая перегрузка, перегрузка твердыми частицами, неравномерное распределение | Содержание твердых частиц в подаваемом потоке, рециркуляционный поток, давление, пена, состояние полимера, гидравлика резервуара | Восстановление эффективности системы вентиляции и рециркуляции воздуха, оптимизация использования полимеров, снижение пиковых нагрузок, корректировка распределения |
| Осадок образуется, но имеет слишком жидкую консистенцию | Слишком глубокое или слишком быстрое скиммирование, недостаточное время отстоя, слабое флокулирование | Положение/скорость скиммера, глубина слоя, время пребывания в плавающей камере, реакция полимера | Регулировка удаления и подготовки поверхности |
| Поплавок прилипает или его трудно сдвинуть с места | Передозировка полимера, высокое содержание смазки, необычный внеклеточный материал, длительное нахождение полотна в аппарате | Доза полимера, состав подаваемого материала, частота работы пеноотделителя | Уменьшить количество полимера или заменить его, увеличить соответствующую скорость удаления, изучить возможность изменения состава сырья |
| Крупные пузыри вместо мелкой пены | Низкая степень насыщения, проблема с сбросом давления, нарушение баланса воздуха, забитая или поврежденная форсунка | Давление в насытителе, подача воздуха, расход рециркулирующего потока, состояние устройства сброса | Восстановление насыщенности и эффективности сброса давления |
| На дне скапливаются твердые частицы | Густой осадок, песок, первичные твердые частицы, недостаточный отбор осадка со дна | Состав корма, работа донного скребка, частота извлечения | Повысить эффективность контроля содержания песка или удаления осадка со дна |
| Внезапный рост спроса на полимеры | Увеличение содержания твердых веществ в подаваемом сырье, изменение значения pH, изменение срока выдержки осадка, химические помехи, некачественное разбавление полимера | Анализ сырья, загрузка сухого вещества, концентрация при разбавлении, время выдержки, калибровка дозирования | Повторно проверить дозу, исправить способ приготовления, выяснить причину изменения в предшествующем этапе |
| Неравномерное распределение уровня жидкости по резервуару | Неравномерное распределение, забитые точки выпуска, неравномерная работа пеноотделителя, короткое замыкание | Распределение притока, форсунки, выравнивание скиммеров, уровни водослива | Правильное распределение гидравлического или механического давления |
| Хорошая степень улавливания, но низкое содержание уплотненных твердых частиц | Чрезмерное разбавление в пеноотделителе, недостаточный слив, слишком частое извлечение поплавка | Глубина поверхностного слоя, скорость работы скиммера, конструкция желоба, точка отбора проб осадка | Увеличить дренажную способность, не нарушая стабильность слоя |
Важна последовательность действий. Если содержание твердых частиц в подаваемом материале за последнюю смену увеличилось вдвое, перекалибровка клапана регулирования давления может оказаться неверным решением. Я бы сначала проверил нагрузку на технологическую установку, затем — химическую обработку, далее — эффективность подачи воздуха и рециркуляции, а в последнюю очередь — механическое удаление.
Приоритеты технического обслуживания, напрямую влияющие на производительность
Техническое обслуживание DAF не сводится лишь к поддержанию работоспособности оборудования. Несколько механических элементов напрямую определяют качество сепарации. Изношенный насос, частично забитый спускной клапан, нестабильная работа дозирующего насоса или неправильно выровненный скиммер могут повлиять на результаты процесса ещё до того, как возникнет явная неисправность.
Я бы разработал план профилактического технического обслуживания с учетом результатов осмотра, наработки, рекомендаций производителя и наблюдаемых показателей работы оборудования, а не придумывал бы универсальные сроки замены.
| Компонент | Что следует проверить | Почему это важно |
|---|---|---|
| Насос для рециркуляции | Расход, давление, вибрация, утечка из уплотнения, нагрузка на двигатель | Снижение объема рециркуляции приводит к уменьшению объема доступной бурной воды |
| Система подачи воздуха | Подача воздуха, фильтры, утечки, состояние компрессора, стабильность управления | Наиличие воздуха влияет на образование пузырьков |
| Сосуд для насыщения | Стабильность давления, уровень, граница раздела «воздух-вода», внутреннее загрязнение | Низкая степень насыщения снижает эффективность растворенного воздуха |
| Спускные сопла или клапаны | Засорение, эрозия, образование накипи, неравномерный слив | Регулирование сброса давления обеспечивает контроль образования и распределения пузырьков |
| Скиммер | Натяжение цепи, лопасти, выравнивание, крутящий момент привода, коррозия | Сбой в удалении поверхности приводит к изменению глубины покрытия и концентрации флота |
| Нижний скребок | Крутящий момент, износ, накопление, путь разряда | Плотные твердые вещества могут уменьшить эффективный объем резервуара или вызвать механическую нагрузку |
| Полимерная система | Концентрирование, перемешивание, выдержка, калибровка насоса, засорение трубопроводов | Качество флокулов может измениться ещё до появления механической сигнализации |
| Водосливы и желоба | Уровень, загрязнение, распределение перелива | Неравномерный отвод воды может привести к образованию гидравлического короткого замыкания |
Как сгущение DAF влияет на обезвоживание и сбраживание
Образ загустителя следует выбирать с учетом последующего этапа технологического процесса. В зависимости от того, направляется ли осадок в ленточный пресс, шнековый пресс, центрифугу, фильтр-пресс, аэробный реактор, анаэробный реактор, систему сушки или на термическую обработку, для каждого последующего этапа существуют свои предпочтительные условия подачи.
Более высокая концентрация твердых веществ в сырье может снизить объем воды, который необходимо переработать последующим оборудованием. Это может сократить время работы или повысить эффективную производительность. Однако полимер, используемый в системе DAF, может влиять на химические процессы обезвоживания на последующих этапах, и тщательно подготовленный осадок может вести себя иначе, чем неподготовленный осадок.
Поэтому я бы проверил всю технологическую цепочку в тех случаях, когда эффективность обезвоживания имеет экономическое значение. Полимер, обеспечивающий наибольшее количество плавающих твердых частиц при DAF, не всегда является тем полимером, который обеспечивает наименьшие общие затраты на переработку осадка.
При сбраживании повышение концентрации может привести к уменьшению гидравлического объёма, поступающего в сбраживатель. При этом необходимо проверить влияние данного фактора на перемешивание, перекачку, теплообмен, время пребывания и образование газа. Опубликованные в 2019 году результаты исследований продемонстрировали, что при использовании специальной конфигурации системы с высокопроизводительным активированным илом и DAF в тестируемой системе HRAS-DAF удалось получить отделенный ил с концентрацией до 47 г ХПК/л и удалить до 78% твердых веществ из поступающей сточной воды.[4] Эти результаты являются убедительным доказательством того, что система DAF способна обеспечить извлечение концентрированных твердых частиц, однако они относятся именно к данной конкретной конфигурации процесса и не должны рассматриваться как гарантия универсальной эффективности конструкции.
Промышленные сточные воды требуют более широкого подхода к технологическому процессу
Промышленный осадок может содержать металлы, масло, волокна, осажденные соли, поверхностно-активные вещества, чистящие химикаты, остатки продукции, биологические твердые вещества или их комбинации. Характеристики DAF могут резко изменяться при изменении технологической рецептуры или цикла очистки.
Прежде чем принимать решение о целесообразности включения уплотнителя DAF в технологическую цепочку очистки, я бы запросил репрезентативные данные по сточным водам и осадку. К полезной информации относятся: расход, содержание взвешенных твердых веществ (TSS), общее содержание твердых веществ, содержание летучих твердых веществ (если это актуально), содержание масел и жиров, pH, температура, электропроводность, основные химические вещества, поведение частиц, источник осадка, используемый в настоящее время полимер, а также конечные требования к обращению с осадком.
Массовый баланс также должен отражать, что происходит после сгущения. Если на предприятии используются мембраны, испарение или процесс переработки концентрированного остаточного потока, то возврат субнатанта с высоким содержанием твердых веществ или плохо уловленных частиц в начальные стадии процесса может привести к проблемам с загрязнением или образованием накипи в других участках.
Memva’s Примеры проектов по очистке сточных вод продемонстрировать более общий принцип проектирования, который я бы применил в данном случае: последовательность оборудования следует подбирать с учетом реальных характеристик сточных вод и конечной цели очистки, а не пытаться заставить одну установку решать все задачи по разделению.
О чем я бы поинтересовался у поставщика загустителя DAF перед тем, как запросить окончательную цену
Сравнивать предложения становится проще, когда каждый поставщик получает одинаковую проектную основу. Я бы отправил структурированный технический паспорт, а не короткое сообщение с запросом на “систему DAF производительностью 50 м³/сутки”.”
- Средний, минимальный и максимальный расход осадка
- Нормальная и пиковая нагрузка по сухому веществу
- Диапазон концентрации твердых веществ в корме
- Источник осадка и существующий процесс его очистки
- Фракция первичного, вторичного, химического, биологического или смешанного ила
- Диапазон температур и значений pH
- Масло, смазка, волокна, песок или необычные загрязнения
- Тип используемого полимера и приблизительная доза (если известно)
- Обязательное улавливание твердых частиц
- Требуемая концентрация осадка
- Последующий технологический процесс и допустимый диапазон параметров сырья
- Имеются подключения к сетям электроснабжения, водоснабжения, пневмоснабжения и подачи химических веществ
- Предпочтительные строительные материалы
- Доступная площадь установки и пространство для технического обслуживания
- Требования к автоматизации и межузловой связи на предприятии
Поставщик должен предоставить не только номер модели. Я ожидал бы получить описание технологического процесса, проектные основания, нагрузку твердых частиц, гидравлическую нагрузку, режим рециркуляции, рабочее давление, предлагаемую пневматическую систему, допущения относительно химического состава, площадь поверхности, предполагаемые условия эксплуатации, перечень оборудования, спецификации материалов, перечень двигателей, объем работ по управлению, потребности в инженерных сетях, а также перечень исключений.
Вопросы, которые позволяют быстро выявить слабые стороны предложений
- На какую нагрузку в виде сухого вещества рассчитана данная установка в нормальных и пиковых режимах работы?
- Какая гидравлическая нагрузка регулирует площадь всплытия?
- Какой диапазон содержания сухих веществ в корме предусмотрен гарантией качества?
- Какие допущения относительно полимера были использованы?
- Как рассчитывается коэффициент «воздух к твердым веществам»?
- Какой расход и давление рециркуляции требуются?
- Как удаляются осевшие крупные твердые частицы?
- Что произойдет, если содержание твердых частиц в подаваемом материале увеличится, а расход жидкости останется неизменным?
- Как измеряется концентрация сгущенного осадка при приемочных испытаниях?
- Как измеряется степень улавливания твердых частиц?
- Какие детали не входят в объем поставки аккумуляторов поставщиком?
Если поставщик не может обосновать размер оборудования с помощью баланса массы, я бы не считал низкую цену существенным преимуществом.
Как я бы оценил производителя, а не только само оборудование
В конечном итоге для установки сгустителя потребуются чертежи, запасные части, устранение неисправностей, изменения в системе управления, данные о насосах, техническая поддержка химической системы, а также разъяснение проектных допущений. Поэтому возможности поставщика имеют значение не только с точки зрения качества изготовления.
При этом сравнении я уделяю особое внимание прозрачности процессов, технической документации, определению объема работ, заводским испытаниям, средствам контроля, выбору материалов и послепродажной технической поддержке. Кроме того, я бы проверил, запрашивает ли компания данные о сточных водах, прежде чем предложить фиксированную конфигурацию.
В рамках комплексного проекта по очистке промышленных сточных вод я бы привлек компанию Memva на ранних этапах обсуждения технологического процесса, поскольку в её опубликованных материалах особое внимание уделяется подбору оборудования на основе анализа воды, комплектации модульных систем, заводским испытаниям, интеграции технологических процессов, мембранам, выпариванию и управлению остаточными потоками. Тем не менее я бы потребовал, чтобы в коммерческом предложении было конкретно указано, входит ли в поставляемый объем оборудования уплотнитель DAF; в общедоступном каталоге продукции в настоящее время основное внимание уделяется другому оборудованию для очистки сточных вод, а стандартный уплотнитель DAF не представлен в качестве каталожного продукта.
Это различие имеет большое значение. Производителя следует оценивать по оборудованию и гарантиям, фактически указанным в предложении, а не на основе предположений, сделанных на основании описания компании. Покупатели могут воспользоваться сервисом Memva’s Обзор имеющегося оборудования ознакомиться с представленным на сайте оборудованием для обработки, а затем предоставить данные о сточных водах для обсуждения технических аспектов конкретного проекта когда требуется комплексная оценка процесса.
Приемочные испытания на заводе и приемочные испытания на объекте
Заводские испытания не позволяют подтвердить эффективность отделения шлама, если отсутствует репрезентативный образец шлама, однако они все же позволяют проверить значительную часть механических и контрольно-измерительных систем перед отгрузкой.
Я бы включил проверку направления вращения насоса, клапанов, приборов, двигателей, хода скиммера, работы скребка, последовательностей управления, сигналов тревоги, аварийных остановок, функций пульта управления, блокировок, испытаний под давлением (где это применимо) и полноты документации.
При тестировании производительности установки необходимо определить условия подачи сырья до того, как будут установлены гарантийные показатели. Если в контракте предусмотрены конкретные значения процентного содержания уплотненных твердых веществ и эффективности улавливания, в протоколе испытаний также должны быть указаны расход сырья, содержание твердых веществ в сырье, тип осадка, полимер, температура, продолжительность работы, метод отбора проб, метод анализа, настройки рециркуляции и допустимый период стабилизации.
Без этих условий показатели эффективности могут вызвать больше споров, чем дать уверенность.
Моя практическая схема принятия решений
Я бы выбрал метод сгущения DAF для тщательной оценки в тех случаях, когда осадок имеет светлый цвет, является биологическим, плохо оседает, а сокращение объема воды на последующих этапах процесса приносит проекту существенную выгоду. Я бы также отдал предпочтение этому методу, если площадь площадки ограничена, а эксплуатационный персонал способен контролировать давление рециркуляции, дозировку полимера и удаление осадка с поверхности.
Я бы отнес пилотное тестирование к числу первоочередных задач в тех случаях, когда осадок носит промышленный характер, имеет сложный химический состав, подвержен сезонным колебаниям, содержит крупные твердые частицы или на него влияют поверхностно-активные вещества и масла. Краткосрочное тестирование может дать ответы на вопросы, на которые не способен ответить даже самый подробный технический паспорт оборудования.
Я бы придал совместимости с последующими этапами процесса не меньшее значение, чем производительности системы DAF. Оптимальная настройка сгустителя — это та, которая позволяет снизить общие затраты на обработку твердых веществ, сохраняя при этом стабильность процессов сбраживания, обезвоживания, перекачки или окончательной утилизации остатков.
И я бы поставил прозрачные расчеты проекта выше заявленной производительности. Поставщик, который предоставляет данные о нагрузке сухих твердых веществ, гидравлической нагрузке, условиях рециркуляции, химических допущениях и массовом балансе, дает покупателю информацию, которую можно проанализировать, проверить и на основании которой можно требовать отчетности.
Часто задаваемые вопросы
Что такое сгущение осадка при флотации растворным воздухом?
Сгущение осадка методом флотации растворённым воздухом — это процесс концентрирования твердых частиц, в котором для образования мелких пузырьков используется находящаяся под давлением, насыщенная воздухом рециркулирующая вода. Пузырьки прилипают к взвешенным твердым частицам осадка и поднимают их на поверхность, где скиммер удаляет концентрированный плавающий слой. Цель этого процесса — уменьшить объем осадка перед сбраживанием, обезвоживанием, хранением, транспортировкой или другим этапом обработки твердых веществ.
Какой шлам лучше всего подходит для сгустителя типа DAF?
Осадок активного ила является одним из наиболее подходящих вариантов, поскольку биологические флокулы могут обладать плохими осадочными характеристиками и относительно низкой плотностью. Смешанный ил и химически осажденный ил также могут поддаваться обработке, однако проведение репрезентативных испытаний приобретает еще большее значение, если в подаваемом материале присутствуют песок, плотные минеральные твердые частицы, жир, волокна или необычные технологические химикаты.
Какую концентрацию твердых веществ может обеспечить уплотнитель DAF?
В ранее опубликованных рекомендациях приводятся приблизительные значения содержания уплотненных твердых веществ в диапазоне от 3% до 12% для различных условий уплотнения в системе DAF.[1] Это не является универсальным диапазоном, характерным для всех проектов. Фактическая производительность зависит от содержания твердых веществ в поступающем сырье, типа осадка, подготовки полимеров, интенсивности нагрузки, доступности воздуха, степени рециркуляции, снятия пены и целевого уровня удержания твердых веществ. В технических условиях на закупку, по возможности, следует использовать репрезентативные данные по осадку или результаты испытаний.
Требуется ли для загущения DAF использование полимера?
Не все виды осадка требуют одинаковой подготовки, однако полимеры используются довольно часто, поскольку более прочные флокулы могут улучшить прилипание к пузырькам, всплываемость, улавливание твердых частиц и концентрацию флота. Дозировка должна оставаться регулируемой. В ходе лабораторных испытаний следует сравнить несколько типов полимеров и дозировок в условиях, типичных для реального технологического процесса, а не исходить из предположения, что увеличение количества полимера всегда приводит к улучшению показателей.
Как рассчитать необходимые размеры сгустителя DAF?
Начните с нагрузки по сухим твердым веществам и гидравлического расхода. Рассчитайте суточную нормальную и пиковую нагрузку по сухим твердым веществам в килограммах, определите допустимую интенсивность нагрузки по твердым веществам на основе результатов испытаний или задокументированных проектных критериев, а также рассчитайте требуемую площадь флотации. Затем проведите отдельную проверку гидравлической нагрузки. Обычно определяющей является большая из требуемых площадей. Затем необходимо проверить рециркуляционный расход, соотношение воздуха к твердым веществам, давление, количество полимера, производительность скиммера и удаление твердых веществ со дна с учетом тех же проектных ограничений.
Сколько стоит устройство для сгущения осадка DAF?
Не существует надёжной универсальной цены, поскольку размеры и объем оборудования значительно варьируются. Стоимость зависит от площади флотационных бассейнов, материалов, производительности рециркуляционного насоса, пневматической системы, полимерного оборудования, скиммеров, системы сбора осадка со дна, систем управления, контрольно-измерительных приборов, резервирования, платформ, монтажа на объекте и требуемых гарантий. Я бы сравнил общую стоимость установки и годовые эксплуатационные расходы с подтвержденной экономией, достигаемой за счёт снижения объёма осадка на последующих этапах очистки.
Как определить, окупится ли установка сгустителя DAF?
Оцените текущий объем влажного осадка и фактические затраты на последующие этапы. Рассчитайте объем сгущенного осадка на основе задокументированной скорости улавливания и целевой концентрации твердых веществ. Рассчитайте экономию за счёт сокращения расходов на транспортировку, времени обезвоживания, хранения, перекачки, нагрева, утилизации или других затронутых этапов. Затем вычтите затраты на электроэнергию для DAF-системы, полимеры, техническое обслуживание и трудозатраты. Разделите стоимость установки проекта на годовую чистую выгоду для получения приблизительной оценки срока окупаемости. Используйте данные конкретного объекта, а не общие отраслевые средние показатели.
Что нужно отправить производителю перед тем, как запросить коммерческое предложение?
Предоставьте данные о среднем и пиковом расходе осадка, диапазоне концентрации твердых веществ в подаваемом потоке, нагрузке по сухому веществу, источнике осадка, температуре, значении pH, наличии известных масел или химических веществ, текущей информации о полимерах, целевом коэффициенте улавливания, целевой концентрации сгущенных твердых веществ, последующем технологическом процессе, условиях работы инженерных сетей, доступной площади установки и требованиях к автоматизации. Типичные лабораторные данные и несколько проб, отобранных при различных условиях эксплуатации, являются более полезными, чем одно среднее значение.
Список литературы
- Агентство по охране окружающей среды. Осаждение, флотация с использованием растворенного воздуха — Информационный бюллетень 6.3.6, приведённые в «Руководстве по оценке инновационных и альтернативных технологий». Используются здесь для опубликованных исторических диапазонов, охватывающих давление в системе, коэффициент рециркуляции, соотношение воздуха к твердым веществам, нагрузку по твердым веществам, гидравлическую нагрузку, подаваемые твердые вещества, сгущенные твердые вещества и улавливание твердых веществ.
- Влияние физико-химических характеристик поступающей жидкости на растворение воздуха, размер пузырьков и скорость их подъема при флотации растворённым воздухом: обзор. «Технологии разделения и очистки», 2022 г., том 289, статья 120772. DOI: 10.1016/j.seppur.2022.120772.
- Докко, С.; Парк, С. Ч.; Квон, С. Б.; Хан, М. Й. Применение процесса флотации для сгущения осадка, полученного на установке DAF. «Water Science and Technology», 2006, 53(7), 159–165. DOI: 10.2166/wst.2006.220.
- Кагнетта, К. и др. Системы с активным илом высокой производительности в сочетании с флотацией растворенным воздухом обеспечивают эффективное удаление и рекуперацию органических веществ. «Bioresource Technology», 2019, том 291, статья 121833. DOI: 10.1016/j.biortech.2019.121833.
Отказ от ответственности
Данная статья предназначена для технического обучения, предварительной оценки оборудования и планирования закупок. Опубликованные рабочие диапазоны и приведенные примеры не являются гарантией эксплуатационных характеристик и не должны заменять испытания, проводимые в рамках конкретного проекта, инженерные расчеты, документацию производителя, оценку безопасности объекта или применимые нормативные требования. Характеристики сточных вод и осадка могут существенно меняться в зависимости от объекта и с течением времени. Окончательный расчет мощности оборудования, выбор химических веществ, расчет давления, электрическая схема, конструкционные материалы, эксплуатационные процедуры и критерии приемки должны проверяться квалифицированными специалистами с использованием репрезентативных данных по проекту.