溶解空気浮選システムは公称流量によって選択されることがよくありますが、油圧流量だけでは実際の処理義務は決まりません。 2 つの廃水流は両方とも 30 m3/h であっても、懸濁物質、脂肪、油、グリース、フロックの特性、ピークフロー、および化学スラッジの負荷が異なる場合、非常に異なる DAF 構成が必要になります。したがって、DAF のサイジングを正しく行うには、水力計算と固体負荷計算の両方が必要です。
DAF の容量をフローだけから選択できない理由
一般的な DAF の問い合わせは、次のような簡単なステートメントで始まります。 「私の廃水流量は 20 m3/h です。どのサイズの DAF が必要ですか?」
フローは不可欠ですが、それは最初のデザイン入力にすぎません。両方とも 20 m3/h で DAF システムに入る 2 つの廃水流を考えてみましょう。
低固形物廃水
- 流量: 20 m3/h
- TSS: 150mg/L
- 霧：20mg/L
- 比較的安定した流入水
高負荷食品廃水
- 流量: 20 m3/h
- TSS: 2,000 mg/L
- フォグ: 600 mg/L
- 強力なバッチと洗浄ピーク
油圧の流れは同じですが、プロジェクト B では浮選システムにはるかに大きな分離負荷がかかります。それには、異なる凝集化学、より多くの溶存空気の供給、異なるリサイクル条件、より大きな有効浮選面積、およびより多くの汚泥処理能力が必要となる場合があります。
流量はユニットを通過する必要がある水の量を決定し、TSS、霧、化学スラッジ、およびフロックの特性は実際にどれだけの物質を浮遊させて除去する必要があるかを決定します。
平均流量から開始しますが、実際のピーク流量に合わせて設計してください
1 日の平均流量は予備計算に役立ちますが、産業廃水が完全に一定の速度で DAF システムに流入することはほとんどありません。
生産スケジュール、タンクの清掃、CIP の排出、機器の洗浄、バッチダンプ、およびシフト変更により、油圧負荷が 1 日の平均よりも大幅に高くなる短時間が発生する可能性があります。
たとえば、300 m3/日を生産するプラントでは、次のようなサイズの DAF が自動的に必要になるわけではありません。
300 m3/日 ÷ 24 時間 = 12.5 m3/時間
工場が 16 生産時間中にのみ廃水を排出する場合、平均稼働流量はすでに次のようになります。
300 ÷ 16 = 18.75 m3/h
洗浄サイクルまたはバッチ放出により、実際のピークが一時的に 25 または 30 m3/h に押し上げられる場合があります。したがって、約 12.5 m3/h のみを設計すると、処理プラントが DAF を最も必要とする期間に DAF に過負荷がかかる可能性があります。
| 流量パラメータ | なぜそれが重要なのか |
|---|---|
| 一日の平均流量 | 1 日あたりの総負荷と運用コストの計算に役立ちます |
| 平均動作フロー | 実際の生産時間を反映 |
| 最大連続流量 | 持続的な水圧能力にとって重要 |
| ピークフロー | 浮選ゾーンにかかる短期的な水圧応力を決定します |
イコライゼーションにより DAF サイズを削減し、安定性を向上させることができます
適切なサイズの均等化タンクは、廃水が DAF に到達する前に水圧と汚染物質のピークを平滑化できます。これにより、必要な最大浮選率が低下し、化学薬品の投与がより安定します。
TSS と 霧 を一括読み込みに変換する
mg/L 単位の濃度は物語の一部にすぎません。 DAF 装置は 1 時間ごとに大量の固体を除去する必要があるため、濃度を質量負荷に変換する必要があります。
例: TSS ロード
流量が 30 m3/h で TSS が 1,200 mg/L の場合:
30 × 1,200 ÷ 1000 = 36 kg TSS/h
したがって、浮選システムは、霧、化学的に沈殿した固体、または凝集剤によって生成されたスラッジを考慮する前に、約 36 kg/h の流入浮遊固体を処理する必要があります。
| パラメータ | 代表的なユニット | なぜそれが重要なのか |
|---|---|---|
| 流れ | m3/h | 油圧負荷を定義します |
| TSS | mg/L | 浮遊固体の質量負荷を定義します |
| FOG | mg/L | 浮遊可能なオイルおよびグリースの負荷を定義します |
| 化学汚泥 | kg/h | 凝集・沈殿により生じた固形物を添加します |
| ピーク固形物負荷 | kg/h | 最大浮上負荷を決定します |
このため、公称 m3/h 容量を DAF 見積もりを比較する唯一の基準にしてはなりません。
DAFの浮遊面積を決定する水圧表面荷重
設計フローがわかったら、次の主要な水力学的問題は、どのくらいの浮遊表面積が必要かということです。
簡略化された油圧荷重の関係は次のように記述できます。
方程式を整理すると次のようになります。
ここで:
- Q = 設計油圧流量、m3/h;
- A = 有効浮選面積、m²;
- HLR = 選択された油圧負荷率、m3/m2・h。
説明的な例
次のように仮定します。
次に:
30 ÷ 6 = 5 平方メートルの有効浮遊面積
これは予備的な水力計算のみです。選択した負荷率は、廃水、フロックの品質、気泡の発生、固体濃度、タンクの形状、および必要な排水の品質に対して適切である必要があります。
積極的な表面荷重を備えたコンパクトな DAF は設備投資を削減できますが、流れ、固体、フロックの品質が変化すると、稼働マージンも減少します。
空気と固体の比率は、単に空気を追加することよりも重要です
DAF が機能するのは、微細な気泡が浮遊物質やフロックに付着し、それらの有効密度が減少し、それらが表面に運ばれるためです。
関連する設計上の問題は、システムが「大量の泡」を生成するかどうかだけではありません。浮かせなければならない固体に対して十分な溶解空気が利用できるかどうかです。
空気と固体の比率
空気対固体比は、A/S と略されることが多く、利用可能な溶解空気質量と浮選プロセスに供される固体質量との関係を表します。
溶存空気の供給が少なすぎると、フロックが効果的に上昇するのに十分な気泡が付着しない可能性があります。典型的な症状としては、濁った廃液、表面層の下に目に見える浮遊フロック、固形物の捕捉不良などがあります。
過剰な空気も自動的に有益になるわけではありません。不必要なリサイクルポンプや過度に激しい放出条件は、エネルギー消費を増加させ、浮選ゾーンに過度の乱流を引き起こす可能性があります。
必要に応じて、廃水の特性、凝集、凝集、リサイクル流量、圧力条件、およびパイロットまたはジャーテストの結果とともに評価する必要があります。
リサイクル率によって DAF のサイジングとパフォーマンスがどのように変化するか
従来の DAF システムの多くは、加圧リサイクル流を使用します。浄化された水の一部は、リサイクルポンプと空気飽和システムを通って戻され、そこで空気は圧力下で溶解します。加圧されたストリームが浮選ゾーンに戻されると、圧力降下により細かい泡が形成されます。
リサイクル率は簡単に次のように表すことができます。
リサイクル流量が少なすぎると、利用可能な溶存空気が減少する可能性があります。リサイクルが多すぎると、内部油圧負荷、ポンプエネルギー、飽和システムの必要容量が増加します。
リサイクル量が少なすぎる
- 泡の発生が不十分
- 高密度または高固体荷重の浮力不良
- 下部固体の捕捉
リサイクルが高すぎる
- より高いポンピングエネルギー
- 内部油圧負荷の増加
- 不必要な乱気流の可能性
したがって、リサイクル率は、すべての用途で 1 パーセントが標準とみなされているためではなく、空気需要と浮選性能から選択する必要があります。
凝固と凝集により、必要な DAF サイズが変化する可能性がある
DAF のパフォーマンスは、廃水が浮選ゾーンに到達する前に何が起こるかに大きく依存します。非常に小さなコロイド粒子は、最初に不安定化してより大きなフロックに結合しない限り、気泡に効果的に付着しない可能性があります。
凝固
アルミニウム塩や鉄塩などの凝集剤は、粒子間の静電反発を減少させ、粒子の凝集を開始させることができます。
凝集
ポリマーまたは制御された混合により、マイクロバブルが捕捉しやすい大きなフロックを構築できます。
微粒子が浮遊したままになり、廃液に混入する可能性があります。
浮力に適したままでありながら、取り付けに十分な強度を備えています。
大きくて壊れやすいフロックは、過度の混合や水圧せん断によって分解される可能性があります。
化学処理によっても追加の固体が生成されます。したがって、大量の化学的沈殿または凝集スラッジが生成される場合、流入する TSS のみからサイズ設定された DAF では、最終的な浮遊固体負荷が過小評価される可能性があります。
浮選面積を増やす前に、実際の制限が粒子調整、化学薬品の投与量、pH、混合エネルギー、または凝集時間であるかどうかを確認してください。
FOG はミネラル TSS とは異なる DAF 設計を変更します
脂肪、油、グリースは、DAF が食品加工や動物性タンパク質の廃水で広く使用される理由の 1 つです。これらの材料は多くの場合、鉱物固体よりも密度が低く、適切に調整されていれば浮遊選鉱に適しています。
典型的なアプリケーションには次のようなものがあります。
- 肉および鶏肉の加工;
- 屠殺場;
- 乳製品工場。
- 食品および飲料の製造。
- 食用油の加工。
- 調理済み食品工場。
ただし、高 FOG 廃水はそれ自体の運用上の問題を引き起こします。グリースは機器をコーティングし、タンク表面に付着し、ポリマーの需要を変化させ、濃厚で粘着性のあるフロートスラッジを生成する可能性があります。
これは、1,000mg/L の鉱物 TSS と 1,000 mg/L の FOG および有機固体の混合物を自動的に同一の設計条件として扱うべきではないことを意味します。
多くの場合、密度が高くなります
より大きな粒子密度を克服するには、より強力な凝集と適切な気泡の付着が必要な場合があります。
より自然に浮く
多くの場合、DAF に適していますが、粘着性のスラッジが生成され、下流での取り扱いがより困難になる可能性があります。
DAFスラッジ生成を忘れないでください
固形物を効率的に除去する DAF は、これらの固形物を廃水から表層のスラッジ層に移送します。そのスラッジは依然として収集、保管、ポンプで汲み上げられ、最終的には脱水または処分されなければなりません。
流入固形物の負荷が 40 kg/h で、DAF がそれらの固形分の高い割合を除去する場合、毎日かなりの量の乾燥固形分がフロートスラッジに蓄積されます。浮遊物質にはまだ大量の水分が含まれているため、実際の湿ったスラッジの体積はさらに大きくなる可能性があります。
したがって、DAF 設計では次のことを考慮する必要があります。
- 表面スクレーパー容量。
- スラッジビーチまたはホッパーの設計。
- 汚泥貯蔵タンクの容積。
- 汚泥ポンプの選択;
- ポリマーコンディショニング;
- 下流のスクリュープレス、フィルタープレス、またはその他の脱水装置。
DAF は排水目標を達成できても、スクレーパー、汚泥タンク、ポンプ、または脱水システムが回収された固形物を処理できない場合、運用上の問題が発生します。
実際の例: 食品加工廃水用の DAF のサイジング
次の単純化された例は、予備的な DAF サイジング中に油圧流量と固体荷重をどのように組み合わせることができるかを示しています。これは単なる説明にすぎません。最終的な装置のサイジングは、実際の廃水データと処理テストから確認する必要があります。
ステップ 1: ピーク TSS 負荷を計算する
30 × 1,000 ÷ 1000 = 30 kg TSS/h
ステップ 2: ピーク FOG 負荷を計算する
30 × 300 ÷ 1000 = 9 kg FOG/h
ステップ 3: 特定可能な汚染物質の負荷を推定する
30 9 = 39 kg/h
この 39 kg/h の値には、凝固、沈殿、またはポリマーのコンディショニングによって生成される追加の固体はまだ含まれていません。
ステップ 4: 浮遊面積の推定
予備設計で例示的な水圧負荷率 6 m3/m2・h を使用する場合:
30m3/h ÷ 6 m³/m²·h = 5 m² flotation area
ステップ 5: 空気とリサイクルの要件を確認する
次に、実際の固体負荷、空気から固体への要件、リサイクル流量、飽和圧力、気泡の発生、フロックの品質、および予想される流出目標に対して設計をチェックする必要があります。
ステップ 6: スラッジの処理を確認する
最後に、表面スクレーパー、汚泥タンク、ポンプ、および下流の脱水装置は、回収される固形物に合わせたサイズにする必要があります。
見積もりを依頼する前の実際的な DAF サイジング チェックリスト
完全な廃水情報を提供することで、DAF サプライヤーは単に機器モデルを 1 つの流量番号に一致させるのではなく、処理義務を評価できるようになります。
油圧データ
- 平均流量
- 最大流量
- ピークフロー
- 1日あたりの稼働時間
- 既存のイコライゼーションボリューム
廃水の水質
- CODとBOD
- TSS
- FOG
- pH
- 温度
- その他の主要な汚染物質
前処理
- スクリーニング
- イコライゼーション
- 凝固
- 凝集
- 既存の化学物質の投与量
排水要件
- ターゲットTSS
- ターゲットFOG
- 必要なCOD削減
- 下流の生物学的処理のニーズ
汚泥の処理
- 既存汚泥タンク
- 使用可能な汚泥ポンプ
- 脱水装置
- 必要な最終ケーキ固形分
一般的な DAF サイジングの間違い
平均流量のみから選択する
短い油圧ピークは、日平均ベースでは適切に見えるユニットに過負荷を与える可能性があります。
固体質量荷重の無視
同じ m3/h でも、まったく異なる kg/h の浮遊選別量を表すことができます。
FOG を通常の TSS のように扱う
オイルとグリースは、浮上、化学的調整、およびスラッジの処理に異なる影響を与えます。
より多くのリサイクルが常に良いと仮定する
過剰なリサイクルは、除去を自動的に改善することなく、油圧負荷とエネルギーを増加させます。
凝集と凝集の無視
粒子のコンディショニングが不十分だと、適切なサイズの DAF が目標を達成できない可能性があります。
汚泥処理を忘れる
高固形分を回収すると、スクレーパー、汚泥タンク、ポンプ、または下流の脱水システムに過負荷がかかる可能性があります。
廃水に合わせて DAF システムのサイズを決める必要がありますか?
NIHAO は、水圧流量と汚染物質負荷の両方から DAF 能力を評価するのに役立ちます。平均流量とピーク流量、TSS、FOG、COD、pH、廃水源、既存の前処理、必要な排水品質をお送りください。
当社のチームは、適切な DAF 構成を推奨する前に、浮遊選鉱の義務、水力領域、リサイクル要件、化学的調整の必要性、およびスラッジの処理条件を検討できます。
よくある質問
DAF 容量はどのように計算しますか?
DAF の能力は、設計流量、ピーク流量、水力表面負荷、固体質量負荷、FOG、空気から固体への需要、リサイクル条件、凝集性能、汚泥処理能力から評価する必要があります。
DAFのサイズは排水流量だけから選択できますか?
いいえ、流量は水圧負荷を定義しますが、固形分の濃度と組成が浮選負荷を決定します。同じ流量の 2 つの廃水ストリームには、異なる DAF サイズと動作条件が必要になる場合があります。
TSS は DAF のサイジングにどのような影響を与えますか?
TSS 濃度は kg/h 固形物負荷に換算する必要があります。通常、固形物の負荷が高くなると、浮選作業、空気需要、スラッジ生成、および効果的な凝集と凝集の重要性が増加します。
溶存空気浮選における水圧負荷率とは何ですか?
水力負荷率は、単位有効浮選表面積あたりに適用される廃水の流量を表し、通常 m3/m2・h で表されます。必要な浮上面積を見積もるために使用されるパラメータの 1 つです。
DAF の空気と固体の比率はどのくらいですか?
空気対固体比は、利用可能な溶存空気と浮遊させる必要がある固体質量との関係を表します。これは、実際の固体負荷に対して十分なマイクロバブルが利用可能かどうかを判断するのに役立ちます。
DAFのリサイクル率はどうやって計算するのですか？
リサイクル ratio is the recycle flow divided by influent flow. The appropriate value should be based on dissolved-air demand, saturation conditions, solids loading, and actual flotation performance rather than one fixed percentage.
FOG が高い場合は、より大型の DAF システムが必要ですか?
自動的ではありませんが、FOG が高いと、浮選負荷、化学的調整、スラッジの特性、およびメンテナンス要件が変化します。したがって、FOG 濃度をサイジングのレビューに含める必要があります。
なぜ DAF には凝固と凝集が必要なのでしょうか?
非常に細かい粒子やコロイドは気泡に効率的に付着しない場合があります。凝集により粒子が不安定になる一方、凝集によりより効果的に捕捉できるより大きな浮遊性粒子が形成されます。
DAF システムではどれくらいのスラッジが生成されますか?
汚泥の生成は、流入水の TSS、FOG、除去効率、凝固剤の投与量、ポリマーの使用、および化学的に沈殿した固体に依存します。汚泥貯蔵および脱水装置のサイズを決定する前に、質量負荷を見積もる必要があります。
DAF の見積もりを依頼する場合、どのような廃水データを提供する必要がありますか?
平均流量とピーク流量、運転時間、COD、BOD、TSS、FOG、pH、温度、廃水源、既存のスクリーニングまたは均一化、化学処理、必要な出口品質、および下流の汚泥処理情報を提供します。
英語
ジェームス
スペイン語
