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Flotação por ar dissolvido
Introdução ao Projeto
Sistema de tratamento de águas residuais por flotação por ar dissolvido:
A tecnologia de flotação por ar dissolvido com bomba de ar é um novo tipo de tecnologia de flotação por ar desenvolvida nos últimos anos. Essa tecnologia supera as desvantagens da tecnologia de flotação por ar dissolvido, como a necessidade de mais equipamentos auxiliares, o alto consumo de energia e a produção de bolhas grandes, característica da flotação por ar côncavo com vórtice, apresentando, em vez disso, baixo consumo de energia. A bomba de ar dissolvido utiliza uma bomba de vórtice ou uma bomba multifásica gás-líquido. Seu princípio de funcionamento consiste na entrada simultânea de ar e água na carcaça da bomba. O impulsor, em alta velocidade, fragmenta o ar aspirado em pequenas bolhas repetidas vezes. O diâmetro das bolhas produzidas pela bomba de ar dissolvido é geralmente de 20 a 40 μm, a solubilidade máxima do ar aspirado atinge 100% e o teor máximo de ar dissolvido na água chega a 30%. O desempenho da bomba permanece estável mesmo com variações na vazão e no volume de ar, o que proporciona boas condições de operação para a regulação da bomba e o controle do processo de flotação por ar.
O equipamento de tratamento de águas residuais por flotação a ar com bomba de ar dissolvido é composto por câmara de floculação, câmara de contato, câmara de separação, dispositivo de raspagem de resíduos, bomba de ar dissolvido, tubo de descarga e outras partes. O princípio básico do tratamento de águas residuais por flotação a ar é o seguinte: Primeiramente, a água é extraída pela bomba de ar dissolvido como água de refluxo para produzir água com ar dissolvido (neste momento, a água com ar dissolvido está repleta de pequenas bolhas). A água com ar dissolvido é liberada na água da câmara de contato através do tubo de descarga. As pequenas bolhas sobem lentamente e aderem às partículas de impurezas, formando uma massa flutuante com densidade menor que a da água, que flutua na superfície da água, formando uma película de escuma, e se move lentamente com o fluxo de água para a câmara de separação. A película de escuma é então removida por um dispositivo de raspagem. A água limpa é descarregada pelo regulador de transbordamento, completando o processo de flotação a ar.
A tecnologia de equipamentos de aeração por bomba de ar dissolvido é consolidada, e o dispositivo de aeração de alta eficiência EDUR é amplamente utilizado. O dispositivo de flotação por ar de alta eficiência EDUR absorve as vantagens da flotação por ar côncavo em vórtice para quebrar bolhas e da flotação por ar dissolvido para estabilizar o ar dissolvido. O sistema completo é composto principalmente por sistema de ar dissolvido, equipamento de flotação por ar, raspador de escória, sistema de controle e equipamentos auxiliares.
A flotação por ar dissolvido sob pressão (DAF) é uma tecnologia de tratamento de águas residuais relativamente antiga, aplicada no contexto da flotação por ar. É adequada para o tratamento de águas residuais com baixa turbidez, alta crominância, alto teor orgânico, baixo teor de óleo, baixo teor de surfactantes ou ricas em algas, sendo amplamente utilizada nas indústrias de papel e celulose, impressão e tingimento, galvanoplastia, química, alimentícia, refino de petróleo e outras. Comparada a outros métodos de flotação por ar, apresenta as vantagens de alta carga hidráulica e tanque compacto. No entanto, seu processo complexo, alto consumo de energia e ruído do compressor de ar limitam sua aplicação.
De acordo com os tipos e propriedades dos sólidos em suspensão contidos no esgoto, o grau de purificação da água tratada e os diferentes métodos de pressão, existem três métodos básicos: método de flotação por gás dissolvido em todo o processo, método de flotação por gás dissolvido parcial e método de flotação por gás dissolvido com refluxo parcial.
(1) Método de flutuação por ar dissolvido em todo o processo
Todo o processo de flotação por ar dissolvido consiste em pressurizar o esgoto com uma bomba e injetar ar antes ou depois da bomba. No tanque de gás dissolvido, o ar se dissolve no esgoto, que então é enviado para o tanque de flotação por ar através da válvula redutora de pressão. Inúmeras pequenas bolhas se formam no esgoto, aderindo ao óleo emulsionado ou à matéria em suspensão presente nele e escapando da superfície da água, formando uma película superficial. Essa película é removida para o tanque de escuma por um raspador e descarregada na saída da piscina através de um tubo específico. O esgoto tratado é então descarregado através do vertedouro e do tubo de descarga.
A grande quantidade de gás dissolvido em todo o processo aumenta a probabilidade de contato entre partículas de óleo ou partículas em suspensão e bolhas. Sob as mesmas condições de volume de água de tratamento, o tanque de flotação necessário é menor do que o exigido pelo método de flotação por gás dissolvido com refluxo parcial, reduzindo assim o investimento em infraestrutura. No entanto, como todo o efluente passa pela bomba de pressão, o grau de emulsificação do efluente oleoso aumenta, exigindo uma bomba de pressão e um tanque de gás dissolvido maiores do que os utilizados nos outros dois processos. Consequentemente, o investimento e o consumo de energia para operação são maiores.
(2) Método de flutuação de ar parcialmente dissolvido
O método de flotação por ar dissolvido parcial consiste em aproveitar parte da pressão e do gás dissolvido no esgoto, enquanto o restante do esgoto é direcionado diretamente para o tanque de flotação por ar, onde se mistura com o gás dissolvido presente. Suas características são: em comparação com o processo de flotação por ar dissolvido completo, a bomba de pressão necessária é menor, resultando em baixo consumo de energia.
Os recentes avanços no tratamento de gases residuais representam um progresso significativo no enfrentamento dos desafios ambientais, ao mesmo tempo que oferecem oportunidades para que as empresas prosperem de forma sustentável e ambientalmente correta. Essa solução inovadora certamente terá um impacto positivo nos campos do tratamento de gases residuais e da proteção ambiental, com sua promessa de alta eficiência, baixos custos operacionais e zero poluição secundária.
O método de flotação por ar com gás dissolvido por refluxo parcial consiste em coletar uma parte do efluente após a remoção do óleo, pressurizando-o e dissolvendo o gás. Após a redução da pressão, o efluente é direcionado diretamente para o tanque de flotação por ar, onde se mistura com o esgoto proveniente do tanque de floculação. O fluxo de retorno geralmente corresponde a 25% a 100% do esgoto. Suas características são: água pressurizada, baixo consumo de energia; o processo de flotação por ar não promove a emulsificação; boa formação de alúmen, menor quantidade de floculante no efluente; e o volume do tanque de flotação por ar é maior do que o dos dois processos anteriores. Para melhorar a eficácia do tratamento por flotação por ar, coagulantes ou agentes de flotação por ar são frequentemente adicionados ao esgoto, e a dosagem varia de acordo com a qualidade da água, sendo geralmente determinada por meio de testes.
De acordo com a teoria da flotação por ar, o método de flotação por gás dissolvido com refluxo parcial permite economizar energia, aproveitar ao máximo o coagulante e apresenta melhor eficácia de tratamento do que o processo de flotação por gás dissolvido com pressão total. A eficácia do tratamento é otimizada quando a taxa de refluxo é de 50%, sendo, portanto, o processo de flotação por ar dissolvido com refluxo parcial o método de flotação por ar mais comumente utilizado no tratamento de águas residuais.
Quais são os requisitos para a operação e o controle da flotação por ar dissolvido pressurizado?
Os sistemas de flotação por ar dissolvido pressurizado (DAF) são amplamente utilizados no tratamento de águas residuais para remover com eficácia sólidos em suspensão, gorduras, óleos e outros poluentes de efluentes industriais e municipais. No entanto, para garantir a operação e o controle eficientes de um sistema DAF pressurizado, certos requisitos precisam ser atendidos.
1. Os operadores precisam monitorar atentamente o processo de coagulação no tanque de reação e a qualidade do efluente do tanque de flotação para ajustar a dosagem de coagulantes de acordo. É crucial evitar o entupimento do tanque de dosagem, o que pode interromper todo o processo de tratamento.
2. A condição da superfície do tanque de flotação deve ser observada regularmente. O aparecimento de grandes bolhas de ar em áreas específicas do tanque pode indicar um problema com o dispositivo de liberação, que precisa ser inspecionado e resolvido imediatamente.
3. Os operadores devem compreender o padrão de geração de lodo e determinar o ciclo de raspagem apropriado para remover o lodo acumulado do sistema DAF. Isso é essencial para manter a eficiência do sistema e evitar o acúmulo de sólidos.
4. O controle adequado do nível de água no tanque de ar dissolvido pressurizado também é crucial para o funcionamento do sistema. Isso garante uma relação ar-água estável e consistente, o que é vital para o processo de flotação.
5. Ajustes no fornecimento de ar do compressor devem ser feitos para manter a pressão de trabalho estável do tanque de ar dissolvido. Isso, por sua vez, garante a eficácia da dissolução do ar na água.
6. O controle do nível da água no tanque de flotação é igualmente importante para manter um fluxo estável de água de tratamento. Durante o inverno, quando as temperaturas da água estão baixas, é crucial aumentar o fluxo de água de refluxo ou a pressão do ar para garantir uma qualidade consistente do efluente.
7. Manter registros operacionais detalhados é essencial. Isso deve incluir informações sobre a quantidade de água tratada, a qualidade da água de entrada, as dosagens de produtos químicos, a relação ar/água, a pressão do tanque de ar dissolvido, a temperatura da água, o consumo de energia, os ciclos de raspagem de lodo, o teor de umidade do lodo e a qualidade da água efluente.
Em conclusão, ao cumprir esses requisitos, os operadores podem garantir o funcionamento eficiente e eficaz dos sistemas de flotação por ar dissolvido pressurizado em estações de tratamento de águas residuais.
Tanque de ar dissolvido
Quais são os componentes estruturais dos tanques de gás dissolvido mais comuns? Quais são os formatos específicos de tanques de gás dissolvido?
O tanque de gás dissolvido pode ser soldado com chapa de aço comum e receber tratamento anticorrosivo. Sua estrutura interna é relativamente simples, não havendo enchimento. Além do layout da tubulação de água, o tanque de gás dissolvido oco possui alguns requisitos específicos, sendo um tanque vazio comum. Existem diversas especificações de tanques de gás dissolvido, e a relação entre altura e diâmetro geralmente varia de 2 a 4. Alguns tanques de gás dissolvido são instalados horizontalmente, com o comprimento dividido em seções de entrada de água, enchimento e saída de água. A entrada e a saída de água do tanque de gás dissolvido são estáveis, e as impurezas na entrada podem ser interceptadas para evitar o bloqueio do dispositivo de liberação de gás dissolvido.
A função do tanque de gás dissolvido sob pressão é promover o contato total da água com o ar, intensificando a dissolução do gás. Este tanque é um equipamento fundamental para a eficiência do processo de dissolução de gases, e sua estrutura externa é composta por entrada de água, entrada de ar, interface da válvula de segurança de exaustão, visor de nível, bocal para manômetro, saída de exaustão, indicador de nível, saída de água, orifício de entrada, entre outros.
Dispositivo de liberação de gás dissolvido
Quais são os liberadores de gases dissolvidos mais comumente usados?
O liberador de gás dissolvido é o equipamento principal do método de flotação por ar. Sua função é liberar o gás dissolvido na água na forma de bolhas finas, que aderem às impurezas em suspensão no esgoto a ser tratado. Os liberadores mais comuns são os do tipo TS, TJ e TV.
Quais são os tipos de tanques de flutuação a ar?
Existem muitos tipos de tanques de flotação por ar. De acordo com as características da qualidade da água residual, os requisitos de tratamento e as diversas condições específicas da água a ser tratada, existem vários tipos de tanques de flotação por ar disponíveis, incluindo os de fluxo vertical e advecção, com formato quadrado ou circular, e também combinações de flotação por ar com processos de reação, precipitação, filtração e outros.
(1) O tanque de flotação a ar horizontal é o tipo de tanque mais utilizado, sendo geralmente construído o tanque de reação e o tanque de flotação a ar em conjunto. Após a reação, o efluente entra na câmara de contato da flotação a ar pela parte inferior do tanque, onde as bolhas e os flocos entram em contato total antes de seguirem para a câmara de separação da flotação a ar. A espuma na superfície do tanque é raspada para o tanque de coleta de escória por um raspador de escória, e a água limpa é coletada pelo tubo de coleta na parte inferior da câmara de separação.
(2) A vantagem do tanque de flotação de fluxo vertical é que a câmara de contato está no centro do tanque e o fluxo de água se difunde ao redor. As condições hidráulicas são melhores do que no fluxo horizontal com saída unilateral, e é conveniente cooperar com as estruturas de tratamento subsequentes. Sua desvantagem é que a taxa de utilização do volume do corpo do tanque é baixa e é difícil de conectar com o tanque de reação anterior.
(3) O tanque de flotação de ar integrado pode ser dividido em três formas: tipo de corpo de reação de flotação de ar, tipo de corpo de precipitação de flotação de ar, tipo de corpo de filtração de flotação de ar.
Quais são os requisitos básicos para um raspador de escória em tanque de flotação por ar?
(1) O raspador de escória tipo corrente é geralmente usado para tanques de flotação a ar retangulares pequenos. O raspador de escória tipo ponte pode ser usado para tanques de flotação a ar retangulares grandes (o vão deve ser inferior a 10 m). Para tanques de flotação a ar circulares, usa-se o raspador de escória planetário (diâmetro de 2 a 10 m).
(2) Uma grande quantidade de espuma não pode ser removida a tempo ou a camada de escória é muito perturbada durante a raspagem, o nível do líquido e o procedimento de raspagem da escória são inadequados durante a raspagem, e a máquina de raspagem de escória se deslocando muito rápido afetará o efeito de flotação de ar.
(3) Para que a velocidade de deslocamento do raspador não seja superior à velocidade de transbordamento da escória para o tanque de coleta de escória, a velocidade de deslocamento do raspador deve ser controlada entre 50 e 100 mm/s.
(4)De acordo com a quantidade de escória, ajuste o tempo de funcionamento do raspador de escória.
A que deve ser dada atenção na depuração do método de flotação por ar dissolvido pressurizado?
(1) Antes de colocar a água em funcionamento, em primeiro lugar, a tubulação e o tanque de gás dissolvido devem ser repetidamente purgados e limpos com ar comprimido ou água de alta pressão até que não haja impurezas de partículas que possam facilmente causar bloqueio, e então instalar a liberação de gás dissolvido.
(2) Uma válvula de retenção deve ser instalada no tubo de entrada para evitar que a água pressurizada retorne para o compressor de ar. Antes do comissionamento, verifique se a direção da válvula de retenção na tubulação que conecta o tanque de gás dissolvido ao compressor de ar está alinhada com o tanque de gás dissolvido. Na operação real, a pressão de saída do compressor de ar deve ser maior que a pressão do tanque de gás dissolvido e, em seguida, abra a válvula na tubulação de ar comprimido para injetar ar no tanque de gás dissolvido.
(3) Depure o sistema de gás dissolvido sob pressão e o sistema de liberação de gás dissolvido com água limpa primeiro e, em seguida, injete esgoto no tanque de reação após o sistema funcionar normalmente.
(4) A válvula de saída do tanque de gás dissolvido sob pressão deve estar completamente aberta para evitar que o fluxo de água seja bloqueado na válvula de saída, de modo que as bolhas sejam liberadas antecipadamente e se fundam para se tornarem maiores.
(5) Controle a válvula de ajuste da saída de água ou a placa de vertedouro ajustável da piscina de flutuação de ar e estabilize o nível da água da piscina de flutuação de ar de 5 a 10 cm abaixo da ranhura de coleta de escória. Depois que o nível da água estiver estável, ajuste a quantidade de água de tratamento com a válvula de entrada e saída de água até atingir a quantidade de água projetada.
(6) Após a formação de espuma com a espessura adequada (5 ~ 8 cm), inicie o raspador de escória para raspagem da escória e verifique se a raspagem e a descarga da escória estão normais e se a qualidade da água efluente é afetada.
Quais são os aspectos que exigem atenção na operação e gestão diária de uma máquina de flotação a ar?
(1) Durante a inspeção, observe o nível da água no tanque de ar dissolvido através do orifício de observação para garantir que o nível da água não inunde a camada de enchimento e afete o efeito do gás dissolvido, nem seja inferior a 0,6 m para evitar que uma grande quantidade de ar não dissolvido saia da água.
(2) Durante a inspeção, observe atentamente a superfície da piscina de águas residuais. Se for constatado que a superfície da espuma na área de contato está irregular e o fluxo de água local está agitado violentamente, pode ser que o dispositivo de liberação individual esteja bloqueado ou solto, sendo necessária a manutenção e substituição imediatas. Se for constatado que a superfície da espuma na área de separação está plana e a superfície da piscina apresenta frequentemente bolhas grandes, isso indica que a adesão entre as bolhas e os flocos de impurezas não é adequada, sendo necessário ajustar a dosagem ou trocar o tipo de coagulante.
(3) Quando a baixa temperatura da água no inverno afeta o efeito de coagulação, além de tomar medidas para aumentar a dosagem, o número de microbolhas e sua adesão ao floco também podem ser aumentados pelo aumento da água de refluxo ou da pressão do gás dissolvido, de modo a compensar a diminuição do desempenho de flutuação do floco com ar devido ao aumento da viscosidade da água e garantir a qualidade da água.
(4) Para não afetar a qualidade da água efluente, o nível da água no tanque deve ser elevado ao raspar a escória, portanto, devemos prestar atenção ao acúmulo de experiência operacional, resumir a melhor espessura de acúmulo de escória e teor de água, operar regularmente o raspador de escória para remover a escória e estabelecer um sistema de raspador de escória de acordo com a situação real.
(5) De acordo com a floculação do tanque de reação. A espuma e a qualidade da água efluente na área de separação do tanque de flotação por ar devem ser ajustadas em tempo hábil, e a operação do tubo de dosagem deve ser verificada frequentemente para evitar bloqueios (especialmente no inverno).
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