Flottation de l'air dissous vs Clarificateur: Comment choisir pour les eaux usées industrielles

Présentation

Choisissez la flottaison d'air dissous lorsque les contaminants cibles sont légers, lents, proches de la densité de l'eau, ou associés à l'huile et à la graisse, et lorsque la coagulation et la floculation peuvent créer des particules que les bulles vont soulever. Choisissez un clarificateur de gravité lorsque les solides forment des flocs denses et colonisables et que le site peut fournir la surface, la stabilité hydraulique et les conditions de retrait des boues nécessaires à la sédimentation.

Cette réponse directe est utile pour la présélection, mais elle ne suffit pas à concevoir un système. Les eaux usées industrielles changent avec le calendrier de production, le nettoyage, l'utilisation de produits chimiques, la température, les pertes de produits et la péréquation. Le séparateur correct dépend du comportement des particules après l'ajustement du pH, la rupture de l'émulsion, la coagulation et la floculation, non seulement sur un numéro de SST en laboratoire.

Le DAF et la clarification sont des étapes de séparation. Il ne devrait pas non plus être présenté comme une solution universelle pour les sels dissous, les organiques dissous, l'ammoniac ou toutes les formes de couleur. Leur rôle doit être défini dans le train complet du processus et vérifié par rapport à l'objectif en aval de la biologie, de la membrane, de la réutilisation ou du rejet.

La réponse directe

Liste restreinte DAF lorsque:

• les graisses, huiles, graisses, fibres, algues, flocons légers ou matières en suspension de faible densité sont des cibles importantes;
• le réglage de la gravité est lent ou incohérent;
• les eaux usées peuvent être conditionnées en flocons solides et flottants;
• une empreinte de clarification compacte est précieuse;
• l'usine peut soutenir le recyclage de la pressurisation, la dissolution de l'air, l'écrémage et le contrôle chimique.

Liste restreinte a clarificateur de gravité lorsque:

• les solides ou les flocons précipités peuvent être réglés de façon mesurable;
• le chargement hydraulique et solide peut être maintenu dans une fenêtre de fonctionnement stable;
• surface de plancher disponible;
• les boues peuvent être retirées avant de se compacter, de flotter ou de devenir septiques; et
• une étape de séparation basée sur la gravité plus simple convient au processus.

Si les eaux usées contiennent à la fois de l'huile libre et des solides minéraux denses, le prétraitement ou la séparation par étapes peut être plus fiable que de forcer une unité à manipuler tous les contaminants.

Ce que fait réellement la DAF

Un système de flottaison d'air dissous dissout l'air dans l'eau sous pression, puis libère le courant pressurisé dans une zone de flottaison. Lorsque la pression tombe, de fines bulles se forment. Ces bulles s'attachent, deviennent piégées ou interagissent avec des particules conditionnées, réduisant ainsi la densité effective de l'agrégat de particules de bulles. Un écumeur de surface enlève les solides flottants.

L'EPA des États-Unis décrit la DAF comme applicable aux solides en suspension et au pétrole dispersé, y compris les situations où les solides humides sont difficiles à séparer par gravité. Le mécanisme est sensible à la chimie de surface : rupture de l'émulsion, sélection des coagulants, résistance aux flocs, conditions de recyclage, mélange et contact bulle-particules peuvent tous changer le résultat.

Un paquet DAF comprend généralement:

• zone de répartition et de flottation de l'entrée;
• recycler la pompe et le système de dissolution de l'air;
• dispositifs de décompression;
• équipement de coagulation et de floculation, le cas échéant;
• trémie à écume de surface et à boue flottante;
• l'enlèvement des matières solides du fond pour les matières installables;
• instruments, contrôles, plateformes, drainage et accès.

Le dernier point est important. Certains cours d'eau industriels transportent à la fois des solides flottants et des solides de décantation. Une unité DAF qui n'est pas conçue pour éliminer les dépôts de fond peut accumuler du grain ou un précipité dense.

Ce qu'un clarificateur de gravité fait réellement

Un clarificateur de gravité réduit la vitesse de l'eau et fournit de la surface et de la profondeur pour que les particules se déposent. Dans la clarification assistée chimiquement, le mélange en amont crée des flocs plus grands et plus denses. Les solides installés s'accumulent dans une trémie ou le long du sol et sont enlevés par gravité, pompe, racleur ou autre mécanisme de retrait. L'eau clarifiée s'écoule dans les blanchissoirs ou les déversoirs.

L'efficacité de la clarification dépend davantage du temps de détention. L'énergie d'entrée, le court-circuit, les conditions de débordement de surface, le chargement des solides, les propriétés des flocons, la gestion des couvertures de boues, la distribution du déversoir, la température et les pics d'écoulement affectent tous la séparation. Un grand réservoir peut encore fonctionner mal si l'alimentation n'est pas distribuée ou conditionnée correctement.

Les cliffeurs sont souvent un bon ajustement pour les précipités inorganiques denses et d'autres solides qui démontrent une décantation fiable. Elles peuvent être opérationnelles et simples, mais elles nécessitent suffisamment de surface de plan et une stratégie d'élimination des boues adaptée aux solides. Certaines boues se compactent rapidement; d'autres produisent du gaz ou deviennent flottantes si elles sont maintenues trop longtemps.

DAF vs Clarifier: Comparaison des acheteurs

Ce sont des tendances qualitatives. Les dimensions de l'équipement et les résultats garantis doivent provenir de l'enveloppe de débit convenue, des critères de chargement, des essais d'échantillons et de la conception du fournisseur.

Déterminer si les solides veulent flotter ou se coucher

Le test précoce le plus utile est l'observation du comportement des particules en chimie réaliste.

Établissement des indicateurs

Après ajustement du pH et toute coagulation/floculation proposée, observer:

• la rapidité avec laquelle une interface distincte se développe;
• si les flocons restent intacts ou s'ils se détachent;
• la turbidité de l'eau clarifiée au fil du temps;
• volume des boues et compactage;
• si les solides stabilisés augmentent ultérieurement à cause du gaz ou du pétrole entraîné;
• l'effet de la température et de l'âge de l'échantillon.

Une couche supérieure limpide et une zone stable de boues compactantes soutiennent la clarification de la gravité en tant que candidat. La décantation lente, le floc d'épingle diffuse ou l'huile persistante peuvent pointer loin d'un clarificateur, mais l'optimisation chimique doit être revue avant que la technologie ne soit rejetée.

Indicateurs de flottation

Pour le DAF, évaluer si les particules conditionnées interagissent avec des bulles fines et produisent une couche de surface amovible. Observer :

• taux d'augmentation et couverture de surface;
• clarté sous la couche flottante;
• résistance et écrémabilité du flotteur;
• le comportement de l'huile libre par rapport à l'huile émulsifiée;
• dépôt de particules denses dans le fond;
• sensibilité au coagulant, au polymère, au pH, au mélange et aux conditions de recyclage.

Un simple essai de pot sans conditions de bulles représentatives ne peut pas établir pleinement les performances de la DAF. Il est utile pour le dépistage chimique, mais ne doit pas être confondu avec un test de flottation complet.

Données requises avant la sélection

Profil hydraulique

Fournir des débits normaux, minimaux, de pointe et de nettoyage, ainsi que la durée des pics. Indiquer si la péréquation est installée et comment son niveau et son mélange sont contrôlés. Un séparateur sélectionné pour un débit moyen peut échouer lors d'un événement de lavage court mais sévère.

Matières solides en suspension et conciliables

Déclarer le SAT comme une gamme et relier les échantillons aux conditions de production. Le cas échéant, inclure les observations de la taille des particules, les essais de solidification et le comportement en volume des boues. Le TSS seul n'indique pas la densité, les propriétés de surface ou la séparabilité.

Huile et graisse

Déterminer si l'huile est libre, dispersée ou émulsifiée. Expliquer quels sont les nettoyants, surfactants, réfrigérants ou produits chimiques de procédé présents. L'enlèvement d'huile libre en amont peut réduire la demande de produits chimiques; les émulsions stables peuvent nécessiter des changements chimiques ou de procédé avant que le DAF ou la clarification ne soit efficace.

pH et précipitations Chimie

Pour les eaux usées contenant des métaux ou précipitées chimiquement, définir la plage de pH, les espèces cibles, la séquence de réactif, le temps de réaction et les ions concurrents attendus. Un séparateur ne peut compenser des précipitations incomplètes ou une mauvaise formation de flocs.

Température et variabilité

La température change la viscosité, la solubilité du gaz, l'activité biologique et le comportement de la réaction. Les cycles de nettoyage ou les changements de produits peuvent également modifier la chimie de surface qui contrôle la flottation. Inclure les plages saisonnières et les cycles de production.

Exigences en aval

Préciser si le séparateur protège un réacteur biologique, une membrane, un filtre multimédia, un système RO, un point de décharge ou un procédé de réutilisation. L'effluent acceptable est défini par l'étape suivante. Par exemple, le contrôle de l'huile avant le traitement biologique est un devoir différent du polissage de faibles solides en suspension avant une membrane.

Scénarios industriels

Produits alimentaires et boissons Eaux usées

Les flux de transformation alimentaire peuvent contenir des graisses, des huiles, des graisses, des protéines, des fibres et des produits en suspension. Le DAF est souvent répertorié parce que beaucoup de ces matériaux flottent ou peuvent être conditionnés chimiquement en flocs flottants. Cependant, l'évolution rapide du pH et du nettoyage des produits chimiques peut déstabiliser le processus. La péréquation, le dépistage, le contrôle du pH et un programme chimique basé sur des tests demeurent essentiels.

La charge séparée devrait être incluse dans le plan de boues. Un DAF qui élimine davantage de solides organiques peut réduire la charge biologique en aval, mais il crée aussi un flotteur concentré qui doit être entreposé et déshydraté sans odeur ni débordement.

Finition des métaux et électroplaquage Eaux usées

Après la réduction, l'oxydation, l'ajustement du pH, les précipitations et la floculation, les solides d'hydroxyde de métal peuvent bien se déposer pour un clarificateur. Dans d'autres cas, des flocs de faible densité, de l'huile d'usinage ou des contraintes d'espace font que le DAF vaut la peine d'être testé. Ne pas sélectionner uniquement par étiquette industrielle. La chimie des précipitations et le comportement des solides décident.

La ségrégation est également importante. Les cours d'eau chélés, contenant du cyanure, contenant du chrome, huileux ou acides peuvent avoir besoin d'un prétraitement spécialisé avant d'entrer dans une phase de clarification combinée.

Déchets industriels huileux

Le DAF peut être approprié pour l'huile dispersée et les solides associés à l'huile après que l'huile libre et les émulsions stables soient traitées. Le guide de l'EPA sur les eaux usées industrielles note l'utilisation du DAF pour les solides en suspension et les huiles dispersées, mais la performance est liée à la rupture de l'émulsion et à la chimie de surface. Un fournisseur ne doit pas traiter l'huile et la graisse comme un contaminant uniforme.

Matières inorganiques minérales ou denses

La clarification de la gravité est souvent un candidat logique où les particules ou les précipités sont denses et s'installent régulièrement. Le grit ou le sable doit normalement être géré de façon à ne pas surcharger les racleurs, les trémies ou les pompes. Si un DAF est choisi pour d'autres contaminants dans le même cours d'eau, l'enlèvement des solides du fond nécessite toujours une conception explicite.

Le conditionnement chimique peut changer la réponse

Les coagulants neutralisent ou déstabilisent les particules fines; les polymères aident à former des flocs plus grands. Mais plus de produits chimiques n'est pas automatiquement mieux. Un coagulant excessif peut augmenter la masse des boues, modifier le pH, ajouter une charge dissoute ou rétablir les particules. L'excès de polymère peut créer des boues collantes, interférer avec les processus en aval ou augmenter les coûts d'exploitation.

Testez la séquence ainsi que la dose:

1. ajuster le pH ou briser les émulsions si nécessaire;
2. appliquer un mélange rapide pour la dispersion des coagulants;
3. fournir une floculation contrôlée au ciseau inférieur;
4. exposer le floc formé à des conditions représentatives de décantation ou de flottation;
5. mesurer à la fois l'eau clarifiée et les boues produites.

Consigner les doses par produit chimique actif par unité d'eaux usées ou de solides secs, non seulement sous forme de pourcentages de pompe. Indiquer si l'utilisation de produits chimiques est une valeur d'essai initiale, une marge de calcul ou une garantie de fonctionnement.

Évaluer les résidus et non seulement l'eau claire

Le flotteur DAF et le sous-écoulement du clarificateur ont un comportement de concentration et de manipulation différent. Le meilleur séparateur peut être celui qui produit un résidu compatible avec le stockage, le pompage, l'assèchement, le transport ou la récupération, pas simplement le bécher le plus clair après cinq minutes.

Révision :

• concentration attendue de boues et de solides;
• fréquence et contrôle de l'enlèvement;
• l'aptitude à la trémie, au racleur, à l'écumeur et à la pompe;
• le report des polymères;
• odeur et dégradation biologique;
• épaississement ou déshydratation en aval;
• le retour de la liqueur provenant du traitement des boues;
• confinement pour débordement et lavage.

Si la voie d'élimination a une règle d'acceptation des solides, de l'humidité ou des contaminants, l'inclure dans la base de sélection.

Construire un train de processus, pas un séparateur isolé

Un arrangement industriel commun peut comprendre le dépistage, l'égalisation, la réaction, la coagulation, la floculation, le DAF ou la clarification, le traitement en aval et la manipulation des boues. Chaque projet n'a pas besoin de chaque étape. Définir les systèmes chimiques, l'équipement de recyclage, l'élimination des boues, le drainage, les instruments, les commandes, les élévations des tuyaux et les fonctions de pompe au séparateur.

Essais et examen des propositions

Utiliser des échantillons représentatifs

Recueillir à travers la production normale, le nettoyage, le changement de produit, et les conditions de perturbation connues. Noter l'âge et la température de l'échantillon. Les émulsions d'huile et les eaux usées biologiques peuvent changer pendant l'entreposage, de sorte que l'analyse d'anciens échantillons sans qualification peut induire en erreur la conception.

Comparer les deux routes sur la même base

Lorsque le choix reste ouvert, comparez le DAF et le dépôt avec les mêmes échantillons d'aliments pour animaux, la base de dose chimique, les méthodes de qualité de l'eau et la cible. Mesurer la turbidité résiduelle ou TSS dans la mesure du possible, le volume des boues, la consommation de produits chimiques et la stabilité opérationnelle. Enregistrer les observations qualitatives mais ne pas remplacer les mesures par des photographies.

Définir Ce que le fournisseur doit indiquer

La proposition devrait séparer:

• les mesures fournies par l'acheteur;
• les hypothèses du fournisseur;
• résultats du banc ou du pilote;
• valeurs de conception calculées;
• les valeurs d'exploitation estimées;
• critères d'acceptation garantis.

Cette séparation facilite la comparaison des propositions et réduit les désaccords ultérieurs.

Moyen article CTA

Examiner votre plan d'essai de séparation Envoyez votre profil de débit, les informations TSS, huile et graisse, plage de pH, calendrier de production, programme chimique actuel, et cible en aval. Baihuipu peut déterminer si l'établissement, la flottation ou des essais supplémentaires doivent être évalués. Envoyer vos exigences

Essais en usine, inspection de l'expédition et préparation du site

L'acceptation de l'usine peut vérifier l'exécution du réservoir et du dérapage, la rotation de la pompe et du moteur, le mouvement de l'écume ou du racleur, les séquences de valves, l'instrumentation, les alarmes, les arrêts d'urgence, la logique de contrôle, les vérifications des fuites avec l'eau, le cas échéant, et la documentation. Elle ne peut prouver l'efficacité de la séparation sur les eaux usées de l'acheteur que si une alimentation représentative et une méthode d'essai convenue sont utilisées.

L'inspection de l'expédition doit confirmer les équipements chimiques lâches, les composants de recyclage, les récipients sous pression, le cas échéant, les pièces d'écume, les instruments, les plates-formes d'accès, les étiquettes de tuyauterie, les pièces de rechange, la conservation et l'emballage. Tout composant enlevé pour le transport doit avoir un enregistrement de réinstallation.

La préparation du site devrait confirmer les fondations et les charges, les élévations des conduites entrantes, le drainage, le confinement des débordements, la ventilation, l'entreposage chimique, l'eau de lavage, l'approvisionnement électrique, l'accès de l'opérateur, le dégagement de levage et la voie d'élimination des boues flottantes ou stabilisées. Sur les plans mobiles ou les installations conteneurisées, les mêmes exigences techniques demeurent; seul l'espace disponible devient plus serré.

Erreurs fréquentes

Sélection à partir de l'apparence de l'équipement

Un DAF compact a encore besoin de recyclage, de dissolution de l'air, de produits chimiques, de stockage des boues, de plates-formes et d'accès à l'entretien. Un clarificateur mécaniquement plus simple dépend encore de la distribution, de la stabilité hydraulique, de la qualité des flocs, du contrôle de la couverture des boues et du retrait. Comparer le processus complet et la disposition plutôt que le réservoir visible.

Traitement de la DCO dissoute comme des solides en suspension

Le DAF et la clarification éliminent les particules séparables et les contaminants associés. La matière organique dissoute peut passer par à moins qu'elle ne soit convertie chimiquement, adsorbée, traitée biologiquement, oxydée ou séparée par une autre étape. Tester les paramètres filtrés et non filtrés lorsque cette distinction est importante.

Oublier le démarrage et nettoyer les eaux usées

L'eau la plus difficile peut se produire lors du passage à l'eau ou du nettoyage plutôt que lors d'une production régulière. Si elle atteint le séparateur comme un pic court, les données du jour moyen peuvent produire un système sous-dimensionné ou instable.

FAQ

Le DAF est-il meilleur qu'un clarificateur pour les eaux usées huileuses?

Le DAF est souvent mieux adapté aux solides légers d'huile et d'huile dispersés, surtout après l'enlèvement et la rupture de l'émulsion. Il n'est pas automatiquement efficace sur chaque émulsion. Les surfactants, la température, le pH, le conditionnement chimique et l'interaction bulle-particules doivent être testés.

Le DAF peut-il éliminer l'huile dissoute ou la DCO dissoute?

Le DAF élimine les gouttelettes, particules et contaminants flottants attachés à ces solides. Le matériau réellement dissous n'est pas enlevé simplement parce qu'un DAF est installé. Le processus peut nécessiter une rupture de l'émulsion, une coagulation, un traitement biologique, une adsorption, une oxydation ou des membranes selon la cible.

Quand un clarificateur est-il plus approprié?

Un clarificateur est un candidat fort lorsque les solides forment des flocons denses et stables qui s'installent régulièrement, une surface adéquate est disponible, et le retrait des boues peut empêcher l'accumulation ou la flottation. Confirmez cela avec des essais de décantation représentatifs et la conception hydraulique.

Un DAF a-t-il toujours besoin de produits chimiques?

Pas dans tous les domaines, mais de nombreuses applications industrielles nécessitent un contrôle du pH, un coagulant, un polymère ou des étapes de rupture d'émulsion pour former des flocs flottants. La sélection et la posologie des produits chimiques doivent être basées sur des essais plutôt que sur des copies d'une autre plante.

Une unité peut-elle enlever à la fois les solides flottants et les solides qui se déposent?

Certaines conceptions DAF comprennent l'enlèvement des solides de fond, et les clarificateurs peuvent avoir des systèmes surface-scum. Néanmoins, un cours d'eau dont les quantités sont importantes peut nécessiter un prétraitement ou une séparation par étapes. Définir chaque fraction solide et son chemin d'enlèvement.

Quelles données devraient être incluses dans un DAF ou un RFQ de clarificateur?

Inclure les débits normaux et les débits maximaux, le calendrier d'exploitation, la péréquation, le SAT, la caractérisation des huiles et graisses, le pH, la température, les fractions de DCO pertinentes, les produits chimiques, les essais de décantation ou de flottation, les effluents requis, le processus en aval, la voie des boues, les services publics et les contraintes du site.

Conclusion

La clarification DAF et gravitationnelle ne sont pas des versions concurrentes du même réservoir. Ils utilisent des directions de séparation opposées et conviennent à différents comportements de particules. La DAF est généralement favorisée pour les solides légers, lents, huileux ou flottants; la clarification est généralement favorisée pour les flocs denses et fiables. La chimie, les variations de débit, la manutention des résidus et les exigences en aval peuvent changer ce premier choix.

La voie d'approvisionnement la plus sûre consiste à définir l'enveloppe d'eau et de production, à tester à la fois le conditionnement des particules et le comportement de séparation, à évaluer l'équilibre complet des résidus et à exiger la proposition de distinguer les mesures, les hypothèses, les estimations et les garanties. Cela produit un système choisi pour la demande réelle plutôt que pour une étiquette générique de l'industrie.

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Références

• US EPA — Manuel des technologies innovantes et alternatives
• US EPA — Document de développement du traitement centralisé des déchets
• US EPA — Document sur le développement des produits métalliques et des machines
• Veolia Water Technologies — Spidflow DAF
• Veolia Water Technologies — Idraflot DAF