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01020304
Flotation mit gelöster Luft
Projektvorstellung
Abwasserbehandlungsanlage mit gelöster Luftflotation:
Die Luftflotationstechnologie mit gelöster Luftpumpe ist eine in den letzten Jahren entwickelte neue Art der Luftflotation. Sie überwindet die Nachteile der herkömmlichen Luftflotationstechnologie mit Wirbelkonkav-Technologie, wie den hohen Bedarf an Hilfseinrichtungen, den hohen Energieverbrauch und die großen Blasen, und zeichnet sich durch einen geringen Energieverbrauch aus. Die gelöste Luftpumpe nutzt eine Wirbelpumpe oder eine Gas-Flüssigkeits-Mehrphasenpumpe. Ihr Prinzip beruht darauf, dass Luft und Wasser gemeinsam am Pumpeneingang in das Pumpengehäuse eintreten. Das schnelllaufende Laufrad zerstäubt die angesaugte Luft mehrfach in kleine Blasen. Der Blasendurchmesser liegt typischerweise zwischen 20 und 40 µm, die maximale Löslichkeit der angesaugten Luft erreicht 100 % und der maximale Luftanteil im gelösten Luft-Wasser-Gemisch 30 %. Die Pumpenleistung bleibt auch bei schwankenden Durchflussraten und Luftmengen stabil, was optimale Betriebsbedingungen für die Pumpenregelung und die Steuerung des Luftflotationsprozesses bietet.
Die Abwasseraufbereitungsanlage mit Luftflotation mittels Druckluftpumpe besteht aus einer Flockungskammer, einer Kontaktkammer, einer Trennkammer, einer Schlackenabstreifvorrichtung, einer Druckluftpumpe, einem Auslassrohr und weiteren Komponenten. Das grundlegende Prinzip der Luftflotation ist folgendes: Zunächst wird Wasser mittels der Druckluftpumpe als Rücklaufwasser angesaugt, um gelöstes Luftwasser zu erzeugen (das zu diesem Zeitpunkt mit zahlreichen feinen Bläschen angereichert ist). Dieses gelöste Luftwasser wird über das Auslassrohr in die Kontaktkammer geleitet. Die kleinen Bläschen steigen langsam auf, lagern sich an die Verunreinigungen an und bilden einen Schwimmkörper mit geringerer Dichte als Wasser. Dieser Schwimmkörper schwimmt an der Wasseroberfläche, bildet eine Schaumschicht und wird langsam mit dem Wasserstrom in die Trennkammer transportiert. Dort wird die Schaumschicht mittels einer Schlackenabstreifvorrichtung entfernt. Das gereinigte Wasser wird über einen Überlauf abgeleitet, womit der Prozess der Luftflotation abgeschlossen ist.
Die Technologie von Belüftungsanlagen mit gelöster Luftpumpe ist ausgereift, und die hocheffiziente Belüftungsanlage von EDUR findet breite Anwendung. Die hocheffiziente Luftflotationsanlage von EDUR vereint die Vorteile der Wirbelkonkav-Luftflotation zur Blasenreduzierung und der gelösten Luftflotation zur Stabilisierung der gelösten Luft. Das Gesamtsystem besteht im Wesentlichen aus dem gelösten Luftsystem, der Luftflotationsanlage, einem Schlackenabstreifer, einem Steuerungssystem und zugehöriger Ausrüstung.
Die Druckflotation mit gelöster Luft (DAF) ist eine relativ frühe Abwasserbehandlungstechnologie innerhalb der Luftflotationstechnologie. Sie eignet sich für die Behandlung von Abwasser mit geringer Trübung, hoher Farbintensität, hohem Gehalt an organischen Stoffen, niedrigem Öl- und Tensidgehalt sowie von algenreichem Abwasser. Sie findet breite Anwendung in der Papierherstellung, im Druck- und Färbereiwesen, in der Galvanotechnik, der chemischen Industrie, der Lebensmittelindustrie, der Ölraffinerie und anderen industriellen Abwasserbehandlungsbereichen. Im Vergleich zu anderen Luftflotationsverfahren bietet sie die Vorteile einer hohen hydraulischen Belastbarkeit und eines kompakten Beckens. Ihr komplexer Prozess, der hohe Energieverbrauch und die Geräuschentwicklung des Luftkompressors schränken jedoch ihre Anwendung ein.
Je nach Art und Eigenschaften der im Abwasser enthaltenen Schwebstoffe, dem Reinigungsgrad des behandelten Wassers und den verschiedenen Druckverfahren gibt es drei grundlegende Verfahren: das Vollprozess-Gasflotationsverfahren, das Teilgasflotationsverfahren und das Teilrückfluss-Gasflotationsverfahren.
(1) Gesamtverfahren mit gelöster Luftflotation
Das gesamte Verfahren der Luftflotation besteht darin, das Abwasser mit einer Pumpe unter Druck zu setzen und vor oder nach der Pumpe Luft einzuleiten. Im Gasbehälter löst sich die Luft im Abwasser, das anschließend über ein Druckminderungsventil in den Luftflotationsbehälter geleitet wird. Dort bilden sich zahlreiche kleine Bläschen, die sich an emulgiertes Öl oder Schwebstoffe anlagern und von der Wasseroberfläche aufsteigen, wodurch sich ein Schaum bildet. Dieser Schaum wird mit einem Schaber in den Schaumbehälter befördert und über ein Schaumrohr aus dem Becken abgeleitet. Das gereinigte Abwasser wird über den Überlauf und das Abflussrohr abgeleitet.
Der Anteil an gelöstem Gas im gesamten Prozess ist hoch, wodurch die Wahrscheinlichkeit des Kontakts zwischen Ölpartikeln bzw. Schwebstoffen und Blasen steigt. Bei gleicher Menge an zu behandelndem Wasser ist der benötigte Luftflotationsbehälter kleiner als bei der Flotation mit gelöstem Gas unter Teilrückfluss, was die Investitionskosten senkt. Da jedoch das gesamte Abwasser die Druckpumpe durchläuft, erhöht sich der Emulgierungsgrad des ölhaltigen Abwassers. Dadurch sind die benötigte Druckpumpe und der Gasbehälter größer als bei den anderen beiden Verfahren, was zu höheren Investitions- und Betriebskosten führt.
(2) Methode der teilweise gelösten Luft
Bei der partiellen Luftflotation wird ein Teil des Abwassers unter Druck gesetzt und mit gelöstem Gas vermischt. Der Rest des Abwassers wird direkt in den Luftflotationsbehälter geleitet und dort mit dem gelösten Gas vermischt. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass im Vergleich zur vollständigen Luftflotation eine kleinere Druckpumpe benötigt wird, wodurch der Energieverbrauch geringer ist.
Jüngste Fortschritte in der Abgasreinigung stellen einen bedeutenden Fortschritt bei der Bewältigung von Umweltproblemen dar und bieten Unternehmen gleichzeitig die Möglichkeit, nachhaltig und umweltfreundlich zu wirtschaften. Diese innovative Lösung verspricht hohe Effizienz, niedrige Betriebskosten und keine Sekundärverschmutzung und wird daher mit Sicherheit positive Auswirkungen auf die Bereiche Abgasreinigung und Umweltschutz haben.
Bei der partiellen Rückfluss-Luftflotation wird ein Teil des nach der Rückflussbehandlung gewonnenen Öls unter Druck und gelöstem Gas entnommen und nach Druckreduzierung direkt in den Luftflotationsbehälter geleitet. Dort wird es mit dem Abwasser aus dem Flockungsbehälter vermischt und erneut aufgeflotiert. Der Rückfluss beträgt üblicherweise 25 % bis 100 % des Abwasservolumens. Charakteristisch für dieses Verfahren sind: Druckwasser, hoher Energieverbrauch; die Luftflotation fördert keine Emulsionsbildung; gute Alaunblütenbildung, geringer Flockungsmittelgehalt im Abwasser; das Volumen des Luftflotationsbehälters ist größer als bei den beiden vorherigen Verfahren. Um die Reinigungswirkung der Luftflotation zu verbessern, werden dem Abwasser häufig Koagulations- oder Luftflotationsmittel zugesetzt. Die Dosierung variiert je nach Wasserqualität und wird in der Regel durch Tests ermittelt.
Gemäß der Theorie der Luftflotation kann die Flotation mit gelöstem Gas unter Teilrückfluss energiesparend durchgeführt werden, das Koagulans optimal nutzen und eine bessere Reinigungswirkung erzielen als die Flotation unter Volldruck. Die beste Reinigungswirkung wird bei einem Rückflussverhältnis von 50 % erreicht. Daher ist die Flotation mit gelöstem Gas unter Teilrückfluss das am häufigsten angewandte Verfahren zur Abwasserbehandlung.
Welche Anforderungen gelten für den Betrieb und die Steuerung der Druckflotation mit gelöster Luft?
Druckgasflotationsanlagen (DAF-Anlagen) werden in der Abwasserbehandlung häufig eingesetzt, um Schwebstoffe, Fette, Öle und andere Schadstoffe effektiv aus Industrie- und Kommunalabwasser zu entfernen. Für den effizienten Betrieb und die Steuerung einer Druckgasflotationsanlage müssen jedoch bestimmte Anforderungen erfüllt sein.
1. Die Bediener müssen den Koagulationsprozess im Reaktionstank und die Qualität des Ablaufs aus dem Flotationstank genau überwachen, um die Dosierung der Koagulationsmittel entsprechend anzupassen. Es ist entscheidend, ein Verstopfen des Dosiertanks zu verhindern, da dies den gesamten Aufbereitungsprozess beeinträchtigen kann.
2. Der Zustand der Oberfläche des Flotationstanks sollte regelmäßig überprüft werden. Das Auftreten großer Luftblasen in bestimmten Bereichen des Tanks kann auf ein Problem mit dem Ablösemechanismus hinweisen, das umgehend überprüft und behoben werden muss.
3. Die Bediener müssen das Muster der Schlammbildung verstehen und den geeigneten Abstreifzyklus bestimmen, um den angesammelten Schlamm aus dem DAF-System zu entfernen. Dies ist unerlässlich, um die Effizienz des Systems aufrechtzuerhalten und die Ansammlung von Feststoffen zu verhindern.
4. Die präzise Steuerung des Wasserstands im Druckbehälter für gelöste Luft ist ebenfalls entscheidend für den Betrieb des Systems. Dadurch wird ein stabiles und gleichmäßiges Luft-Wasser-Verhältnis gewährleistet, das für den Flotationsprozess unerlässlich ist.
5. Die Luftzufuhr des Kompressors muss angepasst werden, um einen stabilen Betriebsdruck im Druckluftbehälter aufrechtzuerhalten. Dies gewährleistet wiederum die effektive Luftlösung im Wasser.
6. Die Kontrolle des Wasserstands im Flotationsbecken ist ebenso wichtig für einen stabilen Aufbereitungswasserdurchfluss. Im Winter, wenn die Wassertemperaturen niedrig sind, ist es entscheidend, den Rücklaufwasserdurchfluss oder den Luftdruck zu erhöhen, um eine gleichbleibende Abwasserqualität zu gewährleisten.
7. Die Führung detaillierter Betriebsaufzeichnungen ist unerlässlich. Diese sollten Informationen über die Menge des zu behandelnden Wassers, die Qualität des Zulaufwassers, die Chemikaliendosierung, das Luft-Wasser-Verhältnis, den Druck im gelösten Lufttank, die Wassertemperatur, den Energieverbrauch, die Schlammabstreifzyklen, den Schlammfeuchtegehalt und die Ablaufwasserqualität enthalten.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Betreiber durch die Einhaltung dieser Anforderungen den effizienten und effektiven Betrieb von Druckflotationsanlagen mit gelöster Luft in Abwasserbehandlungsanlagen gewährleisten können.
Druckluftbehälter
Welche Bauteile umfassen gängige Flüssiggasbehälter? Welche spezifischen Bauformen gibt es bei Flüssiggasbehältern?
Der Gasbehälter kann aus gewöhnlichem Stahlblech geschweißt und korrosionsgeschützt werden. Sein Innenaufbau ist relativ einfach; abgesehen von bestimmten Anforderungen an die Wasserleitungsführung ist der hohle Gasbehälter ohne Füllkörper ein gewöhnlicher Leerbehälter. Gasbehälter sind in vielen Ausführungen erhältlich, wobei das Verhältnis von Höhe zu Durchmesser üblicherweise 2 bis 4 beträgt. Einige Gasbehälter werden horizontal installiert und sind längs in Wasserzulauf, Füllkörper und Wasserablauf unterteilt. Wasserzulauf und -ablauf sind stabil, und Verunreinigungen im Zulauf werden abgefangen, um ein Verstopfen der Gasabgabevorrichtung zu verhindern.
Die Funktion des Druckgasbehälters besteht darin, den vollständigen Kontakt zwischen Wasser und Luft zu gewährleisten und so die Gaslösung zu fördern. Der Druckgasbehälter ist ein Schlüsselelement für die Effizienz der Gaslösung. Seine äußere Struktur umfasst Wassereinlass, Lufteinlass, Anschluss für ein Sicherheitsventil, Schauglas, Manometeröffnung, Auslass, Füllstandsanzeiger, Wasserauslass, Einlassöffnung usw.
Freisetzungsvorrichtung für gelöste Gase
Welche gelösten Gase werden üblicherweise freigesetzt?
Der Gasfreisetzer ist die Kernkomponente des Luftflotationsverfahrens. Seine Funktion besteht darin, das gelöste Gas in Form feiner Bläschen im Wasser zu lösen, um die Anhaftung an die suspendierten Verunreinigungen im zu behandelnden Abwasser zu verbessern. Gängige Gasfreisetzer sind vom Typ TS, TJ und TV.
Welche Bauformen von Luftflotationstanks gibt es?
Es gibt zahlreiche Bauarten von Luftflotationsbecken. Je nach Abwasserqualität, Behandlungsanforderungen und spezifischen Bedingungen des zu behandelnden Wassers kommen verschiedene Bauarten zum Einsatz, darunter Advektions- und Vertikalströmungsbecken, quadratische und runde Becken sowie Kombinationsbecken aus Luftflotation und Reaktion, Fällung, Filtration und anderen Verfahren.
(1) Der horizontale Luftflotationsbehälter ist der am weitesten verbreitete Behältertyp. Reaktions- und Luftflotationsbehälter sind üblicherweise zusammengebaut. Nach der Reaktion gelangt das Abwasser von unten in die Kontaktkammer der Luftflotation, wo Blasen und Flocken vollständig miteinander in Kontakt kommen, bevor es in die Trennkammer der Luftflotation eintritt. Der Schaum an der Oberfläche wird mit einem Schaber in den Schlammsammelbehälter abgeschabt, und das gereinigte Wasser wird über das Sammelrohr am Boden der Trennkammer aufgefangen.
(2) Der Vorteil eines vertikalen Flotationsbeckens liegt darin, dass sich die Kontaktkammer in der Beckenmitte befindet und die Wasserströmung sich gleichmäßig verteilt. Die hydraulischen Bedingungen sind besser als bei einem horizontalen, einseitigen Auslauf, und die Integration in nachfolgende Behandlungsanlagen wird erleichtert. Nachteilig ist die geringe Volumenausnutzung des Beckenkörpers und die Schwierigkeit, eine Verbindung mit einem vorgeschalteten Reaktionsbecken herzustellen.
(3) Der integrierte Luftflotationsbehälter kann in drei Formen unterteilt werden: Luftflotations-Reaktionskörper-Typ, Luftflotations-Fällungskörper-Typ und Luftflotations-Filtrationskörper-Typ.
Was sind die grundlegenden Anforderungen an einen Schlackenabstreifer für Luftflotationsbecken?
(1) Für kleine rechteckige Luftflotationsbecken wird üblicherweise ein Kettenschlackenabstreifer eingesetzt. Für große rechteckige Luftflotationsbecken (Spannweite unter 10 m) kann ein Brückenschlackenabstreifer verwendet werden. Bei runden Luftflotationsbecken kommt ein Planetenschlackenabstreifer (Durchmesser 2–10 m) zum Einsatz.
(2) Eine große Menge Schaum kann nicht rechtzeitig entfernt werden oder die Schlackenschicht wird beim Abkratzen stark gestört, der Flüssigkeitsstand und das Schlackenabkratzverfahren sind beim Abkratzen unsachgemäß, und eine zu hohe Fahrgeschwindigkeit der Schlackenabkratzmaschine beeinträchtigt den Luftflotationseffekt.
(3) Um sicherzustellen, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des Schabers nicht größer ist als die Geschwindigkeit des Schaumüberlaufs in den Schlackensammelbehälter, sollte die Bewegungsgeschwindigkeit des Schabers auf 50 ~ 100 mm/s eingestellt werden.
(4) Die Laufzeit des Schlackenabstreifers ist entsprechend der Schlackenmenge einzustellen.
Worauf sollte beim Debuggen der Druckluftflotationsmethode geachtet werden?
(1) Vor der Inbetriebnahme der Wasserleitung müssen zunächst die Rohrleitung und der Behälter für gelöstes Gas wiederholt mit Druckluft oder Hochdruckwasser gespült und gereinigt werden, bis keine leicht verstopfenden Partikelverunreinigungen mehr vorhanden sind. Anschließend kann die Gasableitung installiert werden.
(2) Am Einlassrohr sollte ein Rückschlagventil installiert werden, um zu verhindern, dass Druckwasser in den Kompressor zurückfließt. Vor der Inbetriebnahme ist zu prüfen, ob die Ausrichtung des Rückschlagventils an der Verbindungsleitung zwischen Gasbehälter und Kompressor zum Gasbehälter zeigt. Im Betrieb muss der Ausgangsdruck des Kompressors höher sein als der Druck im Gasbehälter. Anschließend wird das Ventil an der Druckluftleitung geöffnet, um Luft in den Gasbehälter einzuleiten.
(3) Überprüfen Sie zunächst das Drucksystem für gelöste Gase und das System zur Freisetzung gelöster Gase mit sauberem Wasser. Leiten Sie erst dann Abwasser in den Reaktionstank ein, wenn das System normal läuft.
(4) Das Auslassventil des Druckgasbehälters muss vollständig geöffnet sein, damit der Wasserfluss am Auslassventil nicht blockiert wird und die Blasen vorzeitig freigesetzt werden und sich zu größeren Blasen vereinen können.
(5) Das Wasserauslassventil oder die verstellbare Überlaufplatte des Luftschwimmbeckens ist zu regulieren, um den Wasserstand 5–10 cm unterhalb des Schlackenauffangschlitzes zu stabilisieren. Sobald der Wasserstand stabil ist, wird die Behandlungswassermenge mithilfe des Wasserein- und -auslassventils bis zum Erreichen der Sollwassermenge eingestellt.
(6) Sobald sich eine geeignete Schaumschicht von 5 bis 8 cm gebildet hat, wird der Schlackenschaber zum Abkratzen der Schlacke in Betrieb genommen. Dabei wird geprüft, ob das Abkratzen und der Abfluss der Schlacke normal verlaufen und ob die Abwasserqualität beeinträchtigt wird.
Welche Aspekte erfordern beim täglichen Betrieb und der Wartung einer Luftflotationsmaschine besondere Aufmerksamkeit?
(1) Bei der Inspektion ist der Wasserstand im Druckluftbehälter durch das Sichtloch zu beobachten, um sicherzustellen, dass der Wasserstand weder die Packungsschicht überflutet und die Wirkung des gelösten Gases beeinträchtigt, noch unter 0,6 m liegt, um zu verhindern, dass eine große Menge ungelöster Luft aus dem Wasser austritt.
(2) Achten Sie bei der Inspektion auf die Oberfläche des Abwasserbeckens. Ist die Schaumoberfläche im Kontaktbereich uneben und die Wasserströmung dort stark, kann dies auf eine Verstopfung oder einen Abfall der einzelnen Abscheidevorrichtung hindeuten. In diesem Fall ist eine rechtzeitige Wartung oder ein Austausch erforderlich. Ist die Schaumoberfläche im Abscheidebereich hingegen glatt und weist die Beckenoberfläche häufig große Blasen auf, ist die Haftung zwischen den Blasen und den Verunreinigungen unzureichend. In diesem Fall muss die Dosierung angepasst oder das Koagulans gewechselt werden.
(3) Wenn die niedrige Wassertemperatur im Winter die Koagulationswirkung beeinträchtigt, können neben Maßnahmen zur Erhöhung der Dosierung auch die Anzahl der Mikrobläschen und deren Anhaftung an die Flocken durch Erhöhung des Rückflusswassers oder des gelösten Gasdrucks erhöht werden, um die durch die erhöhte Wasserviskosität bedingte Verringerung der Schwimmfähigkeit der Flocken durch Luft auszugleichen und die Wasserqualität zu gewährleisten.
(4) Um die Abwasserqualität nicht zu beeinträchtigen, muss der Wasserstand im Tank beim Abkratzen der Schlacke erhöht werden. Daher sollten wir auf die gesammelten Betriebserfahrungen achten, die optimale Schaumdicke und den optimalen Wassergehalt ermitteln, den Schlackenabstreifer regelmäßig zum Entfernen des Schaums einsetzen und ein Schlackenabstreifersystem entsprechend der tatsächlichen Situation einrichten.
(5) Entsprechend der Flockung im Reaktionstank. Die Schaum- und Abwasserqualität im Abscheidebereich des Luftflotationstanks sollte rechtzeitig angepasst und die Funktion des Dosierrohrs regelmäßig überprüft werden, um Verstopfungen zu vermeiden (insbesondere im Winter).
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