English
عربى
Español
غالبًا ما يتم اختيار أنظمة تعويم الهواء المذاب حسب معدل التدفق الاسمي، لكن التدفق الهيدروليكي وحده لا يحدد واجب المعالجة الحقيقي. يمكن أن يكون كلا تياري مياه الصرف الصحي 30 مترًا مكعبًا في الساعة ولا يزالان يتطلبان تكوينات مختلفة تمامًا لـ DAF إذا كانت المواد الصلبة العالقة والدهون والزيوت والشحوم وخصائص الكتلة وذروة التدفق وأحمال الحمأة الكيميائية مختلفة. وبالتالي، فإن الحجم الصحيح لـ DAF يتطلب حسابًا هيدروليكيًا وحساب تحميل المواد الصلبة.
لماذا لا يمكن اختيار سعة DAF من التدفق وحده
يبدأ استفسار DAF الشائع ببيان بسيط مثل: "يبلغ تدفق مياه الصرف الصحي 20 مترًا مكعبًا في الساعة. ما هو حجم DAF الذي أحتاجه؟"
يعد التدفق أمرًا ضروريًا، ولكنه مجرد مدخل التصميم الأول. خذ بعين الاعتبار تيارين من مياه الصرف الصحي يدخلان إلى نظام DAF بسرعة 20 متر مكعب/ساعة.
مياه الصرف الصحي منخفضة المواد الصلبة
- التدفق: 20 م3/ساعة
- المواد الصلبة العالقة: 150 ملغم/لتر
- الضباب: 20 ملغم/لتر
- تأثير مستقر نسبيا
مياه الصرف الصحي عالية التحميل
- التدفق: 20 م3/ساعة
- المواد الصلبة العالقة: 2000 ملغم/لتر
- الضباب: 600 ملغم/لتر
- دفعة قوية وقمم التنظيف
التدفق الهيدروليكي متطابق، لكن المشروع B يضع عبء فصل أكبر بكثير على نظام التعويم. قد يتطلب الأمر كيمياء تخثر مختلفة، وإمدادات أكبر من الهواء المذاب، وظروف إعادة تدوير مختلفة، ومساحة تعويم فعالة أكبر، وقدرة أكبر على التعامل مع الحمأة.
يحدد التدفق كمية المياه التي يجب أن تمر عبر الوحدة، بينما تحدد خصائص خدمات الدعم التقني وضباب والحمأة الكيميائية وخصائص الكتلة كمية المواد التي يجب تعويمها وإزالتها فعليًا.
ابدأ بالتدفق المتوسط، ولكن صمم لذروة التدفق الحقيقية
يعد متوسط التدفق اليومي مفيدًا للحسابات الأولية، ولكن نادرًا ما تدخل مياه الصرف الصناعي إلى نظام DAF بمعدل ثابت تمامًا.
يمكن أن تؤدي جداول الإنتاج، وتنظيف الخزانات، وتفريغ التنظيف المكاني (CIP)، وغسل المعدات، وتفريغ الدُفعات، وتغييرات التحول إلى إنشاء فترات قصيرة عندما يكون الحمل الهيدروليكي أعلى بكثير من المتوسط اليومي.
على سبيل المثال، لا يحتاج المصنع الذي ينتج 300 متر مكعب/اليوم تلقائيًا إلى حجم DAF من أجل:
300 م3/يوم ÷ 24 ساعة = 12.5 م3/ساعة
إذا قام المصنع بتصريف مياه الصرف الصحي خلال 16 ساعة إنتاج فقط، فإن متوسط تدفق التشغيل يكون بالفعل:
300 ÷ 16 = 18.75 م³/ساعة
قد تؤدي دورة الغسيل أو إطلاق الدفعة إلى دفع الذروة الحقيقية مؤقتًا إلى 25 أو 30 مترًا مكعبًا في الساعة. وبالتالي فإن تصميم حوالي 12.5 متر مكعب/ساعة فقط يمكن أن يؤدي إلى زيادة التحميل على DAF خلال الفترات التي تكون فيها محطة المعالجة في أمس الحاجة إليها.
| معلمة التدفق | لماذا يهم؟ |
|---|---|
| متوسط التدفق اليومي | مفيد لإجمالي الحمل اليومي وحسابات تكلفة التشغيل |
| متوسط تدفق التشغيل | يعكس ساعات الإنتاج الفعلية |
| الحد الأقصى للتدفق المستمر | مهم للقدرة الهيدروليكية المستدامة |
| ذروة التدفق | يحدد الضغط الهيدروليكي قصير المدى على منطقة التعويم |
يمكن أن تؤدي المعادلة إلى تقليل حجم DAF وتحسين الاستقرار
يمكن لخزان المعادلة ذو الحجم المناسب أن يخفف من القمم الهيدروليكية والملوثات قبل وصول مياه الصرف الصحي إلى DAF. وهذا يمكن أن يقلل من الحد الأقصى لمعدل التعويم المطلوب ويجعل جرعات المواد الكيميائية أكثر استقرارًا.
تحويل خدمات الدعم التقني وضباب إلى التحميل الشامل
التركيز بالملليجرام/لتر يروي جزءًا فقط من القصة. يجب أن تقوم معدات DAF بإزالة كتلة من المواد الصلبة كل ساعة، لذلك يجب تحويل التركيزات إلى تحميل جماعي.
مثال: تحميل خدمات الدعم التقني
إذا كان التدفق 30 م³/ساعة ومجموع المواد الصلبة العالقة 1200 ملجم/لتر:
30 × 1200 ÷ 1000 = 36 كجم TSS/ساعة
وبالتالي، يجب أن يتعامل نظام التعويم مع ما يقرب من 36 كجم/ساعة من المواد الصلبة العالقة المؤثرة قبل النظر في الضباب، أو المواد الصلبة المترسبة كيميائيًا، أو الحمأة الناتجة عن التخثر.
| المعلمة | الوحدة النموذجية | لماذا يهم؟ |
|---|---|---|
| التدفق | م³/ساعة | يحدد الحمل الهيدروليكي |
| TSS | ملغم/لتر | يحدد الحمل الشامل للمواد الصلبة العالقة |
| ضباب | ملغم/لتر | يحدد حمولة الزيت والشحوم القابلة للطفو |
| الحمأة الكيميائية | كجم/ساعة | يضيف المواد الصلبة الناتجة عن التخثر والترسيب |
| ذروة تحميل المواد الصلبة | كجم/ساعة | يحدد الحد الأقصى لواجب التعويم |
ولهذا السبب لا ينبغي أبدًا أن تكون السعة الاسمية للمتر المكعب هي الأساس الوحيد لمقارنة أسعار DAF.
يحدد التحميل السطحي الهيدروليكي منطقة تعويم DAF
بمجرد معرفة تدفق التصميم، فإن السؤال الهيدروليكي الرئيسي التالي هو مقدار مساحة سطح التعويم المطلوبة.
يمكن كتابة علاقة تحميل هيدروليكي مبسطة على النحو التالي:
إعادة ترتيب المعادلة:
حيث:
- Q = التدفق الهيدروليكي التصميمي، متر مكعب/ساعة؛
- A = منطقة التعويم الفعالة، م²؛
- HLR = معدل التحميل الهيدروليكي المحدد، م³/م²·ساعة.
مثال توضيحي
افترض:
ثم:
30 ÷ 6 = 5 م² منطقة تعويم فعالة
هذه حسابات هيدروليكية أولية فقط. يجب أن يظل معدل التحميل المحدد مناسبًا لمياه الصرف الصحي، وجودة الكتلة، وتوليد الفقاعات، وتركيز المواد الصلبة، وهندسة الخزان، وجودة النفايات السائلة المطلوبة.
يمكن أن يؤدي نظام DAF المدمج مع التحميل السطحي القوي إلى تقليل النفقات الرأسمالية، ولكنه يقلل أيضًا من هامش التشغيل عندما يختلف التدفق أو المواد الصلبة أو جودة الكتلة.
تعد نسبة الهواء إلى المواد الصلبة أكثر أهمية من مجرد إضافة المزيد من الهواء
يعمل DAF لأن فقاعات الهواء المجهرية تلتصق بالمواد الصلبة العالقة والكتل، مما يقلل من كثافتها الفعالة ويحملها إلى السطح.
إن سؤال التصميم ذو الصلة ليس ببساطة ما إذا كان النظام ينتج "الكثير من الفقاعات". يتعلق الأمر بما إذا كان هناك ما يكفي من الهواء المذاب متاحًا بالنسبة للمواد الصلبة التي يجب تعويمها.
نسبة الهواء إلى المواد الصلبة
تصف نسبة الهواء إلى المواد الصلبة، والتي غالبًا ما يتم اختصارها A/S، العلاقة بين كتلة الهواء المذابة المتاحة وكتلة المواد الصلبة المقدمة لعملية التعويم.
إذا كان إمداد الهواء المذاب منخفضًا جدًا، فقد لا يتلقى الندف ما يكفي من الفقاعات الملحقة للارتفاع بفعالية. يمكن أن تشمل الأعراض النموذجية التدفقات السائلة الغائمة، والكتلة المعلقة المرئية أسفل الطبقة السطحية، وسوء التقاط المواد الصلبة.
الهواء الزائد ليس مفيدًا تلقائيًا أيضًا. يمكن أن يؤدي ضخ إعادة التدوير غير الضروري وظروف الإطلاق شديدة العدوانية إلى زيادة استهلاك الطاقة وقد يؤدي إلى اضطراب مفرط في منطقة التعويم.
وينبغي تقييمه مع خصائص مياه الصرف الصحي، والتخثر، والتلبد، وتدفق إعادة التدوير، وظروف الضغط، ونتائج الاختبار التجريبي أو الجرة عند الاقتضاء.
كيف تغير نسبة إعادة التدوير حجم DAF وأدائه
تستخدم العديد من أنظمة DAF التقليدية تدفق إعادة التدوير المضغوط. يتم إرجاع جزء من المياه النقية من خلال مضخة إعادة التدوير ونظام تشبع الهواء، حيث يذوب الهواء تحت الضغط. عندما يتم تحرير التيار المضغوط مرة أخرى إلى منطقة التعويم، يشكل انخفاض الضغط فقاعات دقيقة.
يمكن التعبير عن نسبة إعادة التدوير ببساطة على النحو التالي:
قد يؤدي التدفق القليل جدًا لإعادة التدوير إلى تقليل الهواء المذاب المتاح. يؤدي الإفراط في إعادة التدوير إلى زيادة الحمل الهيدروليكي الداخلي، وطاقة المضخة، والقدرة المطلوبة لنظام التشبع.
إعادة التدوير منخفضة جدًا
- توليد فقاعة غير كافية
- ضعف التعويم لأحمال المواد الصلبة الكثيفة أو العالية
- انخفاض التقاط المواد الصلبة
إعادة التدوير عالية جدًا
- طاقة ضخ أعلى
- حمل هيدروليكي داخلي أكبر
- اضطرابات محتملة لا لزوم لها
لذلك ينبغي اختيار نسبة إعادة التدوير من الطلب على الهواء وأداء التعويم بدلاً من اعتبار نسبة مئوية واحدة معيارًا لكل تطبيق.
يمكن أن يؤدي التخثر والتلبد إلى تغيير حجم DAF المطلوب
يعتمد أداء DAF بشكل كبير على ما يحدث قبل وصول مياه الصرف الصحي إلى منطقة التعويم. قد لا تلتصق الجزيئات الغروية الصغيرة جدًا بالفقاعات بشكل فعال ما لم يتم زعزعة استقرارها أولاً ودمجها في كتلة أكبر.
التخثر
يمكن لمواد التخثر مثل أملاح الألومنيوم أو الحديد أن تقلل من التنافر الكهروستاتيكي بين الجزيئات، مما يسمح لها بالبدء في التجميع.
التلبد
يمكن للبوليمر أو الخلط المتحكم فيه أن يبني كتلة أكبر يسهل على الفقاعات الدقيقة التقاطها.
قد تظل الجسيمات الدقيقة معلقة وتنتقل إلى النفايات السائلة.
قوية بما فيه الكفاية للتثبيت بينما تبقى مناسبة للطفو.
يمكن أن تنكسر الكتلة الهشة الكبيرة تحت الخلط المفرط أو القص الهيدروليكي.
كما تنتج المعالجة الكيميائية مواد صلبة إضافية. وبالتالي، يمكن لحجم DAF فقط من TSS الوارد أن يقلل من تقدير حمولة المواد الصلبة العائمة النهائية في حالة إنتاج ترسيب كيميائي كبير أو حمأة تخثر.
قبل زيادة مساحة التعويم، تحقق مما إذا كان القيد الحقيقي هو تكييف الجسيمات، أو الجرعة الكيميائية، أو الرقم الهيدروجيني، أو طاقة الخلط، أو وقت التلبد.
يغير الضباب تصميم DAF بشكل مختلف عن نظام TSS المعدني
تعد الدهون والزيوت والشحوم أحد أسباب استخدام DAF على نطاق واسع في معالجة الأغذية ومياه الصرف الصحي المصنوعة من البروتين الحيواني. غالبًا ما تكون كثافة هذه المواد أقل من كثافة المواد الصلبة المعدنية وتكون مناسبة تمامًا للتعويم عندما يتم تكييفها بشكل صحيح.
تشمل التطبيقات النموذجية ما يلي:
- تجهيز اللحوم والدواجن؛
- المسالخ.
- مصانع الألبان.
- إنتاج الأغذية والمشروبات.
- معالجة زيت الطعام؛
- نباتات الأغذية الجاهزة.
ومع ذلك، فإن ارتفاع مياه الصرف الصحي الضبابية يخلق تحديات تشغيلية خاصة به. يمكن للشحوم أن يغطي الأدوات، ويلتصق بأسطح الخزانات، ويغير الطلب على البوليمر، وينتج حمأة عائمة سميكة ولزجة.
وهذا يعني أن 1000 ملغم/لتر من المواد الصلبة الذائبة المعدنية و1000 ملغم/لتر من الضباب المختلط والمواد الصلبة العضوية لا ينبغي معاملتها تلقائيًا على أنها ظروف تصميم متطابقة.
في كثير من الأحيان أكثر كثافة
قد يتطلب تلبدًا أقوى وربطًا فقاعيًا مناسبًا للتغلب على كثافة الجسيمات الأكبر.
أكثر قابلية للطفو بشكل طبيعي
غالبًا ما يكون مناسبًا تمامًا لـ DAF، ولكنه يمكن أن يخلق حمأة لزجة ويجعل التعامل مع مجرى النهر أكثر صعوبة.
لا تنس إنتاج حمأة DAF
يعمل نظام DAF الذي يزيل المواد الصلبة على نقل تلك المواد الصلبة من مياه الصرف الصحي بكفاءة إلى طبقة الحمأة السطحية. ولا يزال يتعين جمع تلك الحمأة، وتخزينها، وضخها، ثم تجفيفها من الماء أو التخلص منها في نهاية المطاف.
إذا كان تحميل المواد الصلبة المتدفقة 40 كجم/ساعة وقام نظام DAF بإزالة نسبة عالية من تلك المواد الصلبة، فسوف تتراكم كتلة كبيرة من المواد الصلبة الجافة يوميًا في الحمأة العائمة. يمكن أن يكون حجم الحمأة الرطبة الفعلي أكبر بكثير لأن المادة الطافية لا تزال تحتوي على كمية كبيرة من الماء.
لذلك يجب أن يأخذ تصميم DAF في الاعتبار ما يلي:
- قدرة مكشطة السطح
- تصميم شاطئ الحمأة أو القادوس ؛
- حجم خزان تخزين الحمأة.
- اختيار مضخة الحمأة.
- تكييف البوليمر
- مكبس لولبي في اتجاه مجرى النهر، أو مكبس الترشيح، أو معدات نزح المياه الأخرى.
قد يحقق DAF هدفه من النفايات السائلة ولكنه لا يزال يخلق مشاكل تشغيلية إذا لم تتمكن الكاشطة أو خزان الحمأة أو المضخات أو نظام نزح المياه من التعامل مع المواد الصلبة المستردة.
مثال عملي: تحديد حجم DAF لمياه الصرف الصحي لمعالجة الأغذية
يوضح المثال المبسط التالي كيف يمكن الجمع بين التدفق الهيدروليكي وتحميل المواد الصلبة أثناء تحديد الحجم الأولي لـ DAF. إنه مثال توضيحي فقط؛ وينبغي تأكيد الحجم النهائي للمعدات من خلال بيانات مياه الصرف الصحي الفعلية واختبار المعالجة.
الخطوة 1: حساب ذروة حمل TSS
30 × 1000 ÷ 1000 = 30 كجم TSS/ساعة
الخطوة 2: حساب ذروة حمل الضباب
30 × 300 ÷ 1000 = 9 كجم ضباب/ساعة
الخطوة 3: تقدير حمل الملوثات الذي يمكن تحديده
30 9 = 39 كجم/ساعة
هذه القيمة البالغة 39 كجم/ساعة لا تتضمن بعد المواد الصلبة الإضافية الناتجة عن التخثر أو الترسيب أو تكييف البوليمر.
الخطوة 4: تقدير منطقة التعويم
إذا كان التصميم الأولي يستخدم معدل تحميل هيدروليكي توضيحي يبلغ 6 م³/م²·ساعة:
30 م³/ساعة ÷ 6 m³/m²·h = 5 m² flotation area
الخطوة 5: التحقق من متطلبات الهواء وإعادة التدوير
يجب بعد ذلك فحص التصميم مقابل الحمل الفعلي للمواد الصلبة، ومتطلبات الهواء إلى المواد الصلبة، وتدفق إعادة التدوير، وضغط التشبع، وتوليد الفقاعات، وجودة الكتلة، وهدف التدفق المتوقع.
الخطوة 6: التحقق من التعامل مع الحمأة
وأخيرًا، يجب أن يكون حجم مكشطة السطح وخزان الحمأة والمضخات ومعدات نزح المياه في اتجاه مجرى النهر مناسبًا للمواد الصلبة المستردة.
قائمة مراجعة عملية لحجم DAF قبل طلب عرض أسعار
يتيح توفير معلومات كاملة عن مياه الصرف الصحي لمورد DAF تقييم واجب المعالجة بدلاً من مجرد مطابقة نموذج المعدات مع رقم تدفق واحد.
البيانات الهيدروليكية
- متوسط التدفق
- الحد الأقصى للتدفق
- ذروة التدفق
- ساعات العمل يوميا
- حجم المعادلة الموجودة
جودة مياه الصرف الصحي
- COD و BOD
- TSS
- FOG
- الرقم الهيدروجيني
- درجة الحرارة
- الملوثات الرئيسية الأخرى
المعالجة المسبقة
- الفحص
- المعادلة
- التخثر
- التلبد
- الجرعات الكيميائية الموجودة
متطلبات النفايات السائلة
- الهدف TSS
- الهدف الضباب
- مطلوب تخفيض COD
- احتياجات المعالجة البيولوجية المصب
التعامل مع الحمأة
- خزان الحمأة الموجودة
- مضخة الحمأة المتاحة
- معدات نزح المياه
- المواد الصلبة للكعكة النهائية المطلوبة
الأخطاء الشائعة في تغيير حجم DAF
الاختيار من متوسط التدفق فقط
قد تؤدي القمم الهيدروليكية القصيرة إلى زيادة التحميل على الوحدة التي تبدو كافية على أساس متوسط يومي.
تجاهل التحميل الشامل للمواد الصلبة
نفس المتر المكعب/الساعة يمكن أن يمثل واجبات تعويم مختلفة تمامًا للكيلوجرام/الساعة.
علاج الضباب مثل TSS العادي
تؤثر الزيوت والشحوم على التعويم والتكييف الكيميائي ومعالجة الحمأة بشكل مختلف.
افتراض أن المزيد من إعادة التدوير هو الأفضل دائمًا
تعمل إعادة التدوير الزائدة على زيادة الحمل الهيدروليكي والطاقة دون تحسين عملية الإزالة تلقائيًا.
تجاهل التخثر والتلبد
يمكن أن يؤدي سوء تكييف الجسيمات إلى منع DAF بالحجم الصحيح من تحقيق هدفه.
نسيان التعامل مع الحمأة
يمكن أن يؤدي التقاط المواد الصلبة العالية إلى زيادة التحميل على الكاشطة أو خزان الحمأة أو المضخة أو نظام نزح المياه في اتجاه مجرى النهر.
هل تحتاج إلى تحديد حجم نظام DAF لمياه الصرف الصحي لديك؟
يمكن أن يساعد NIHAO في تقييم قدرة DAF من التدفق الهيدروليكي وتحميل الملوثات. أرسل لنا متوسط التدفق وذروة التدفق، وTSS، وFOG، وCOD، وpH، ومصدر مياه الصرف الصحي، والمعالجة المسبقة الحالية، وجودة النفايات السائلة المطلوبة.
يمكن لفريقنا مراجعة واجبات التعويم، والمنطقة الهيدروليكية، ومتطلبات إعادة التدوير، واحتياجات التكييف الكيميائي، وظروف معالجة الحمأة قبل التوصية بتكوين DAF المناسب.
الأسئلة المتداولة
كيف تحسب قدرة DAF؟
ينبغي تقييم قدرة DAF من تدفق التصميم، وذروة التدفق، والتحميل السطحي الهيدروليكي، وتحميل كتلة المواد الصلبة، والضباب، والطلب من الهواء إلى المواد الصلبة، وظروف إعادة التدوير، وأداء التلبد، وقدرة معالجة الحمأة.
هل يمكن اختيار حجم DAF من تدفق مياه الصرف الصحي وحده؟
لا. يحدد التدفق الحمل الهيدروليكي، لكن تركيز المواد الصلبة وتركيبها يحددان حمل التعويم. يمكن أن يتطلب تياران من مياه الصرف الصحي لهما نفس التدفق أحجامًا وظروف تشغيل مختلفة لـ DAF.
كيف يؤثر TSS على حجم DAF؟
يجب تحويل تركيز TSS إلى تحميل المواد الصلبة كجم / ساعة. عادة ما يؤدي ارتفاع تحميل المواد الصلبة إلى زيادة رسوم التعويم، والطلب على الهواء، وإنتاج الحمأة، وأهمية التخثر والتلبد الفعال.
ما هو معدل التحميل الهيدروليكي في تعويم الهواء المذاب؟
يصف معدل التحميل الهيدروليكي تدفق مياه الصرف الصحي المطبق لكل وحدة مساحة سطح التعويم الفعالة، والتي يتم التعبير عنها عادة بـ m³/m²·h. إنها إحدى المعلمات المستخدمة لتقدير منطقة التعويم المطلوبة.
ما هي نسبة الهواء إلى المواد الصلبة في DAF؟
تصف نسبة الهواء إلى المواد الصلبة العلاقة بين الهواء المذاب المتاح وكتلة المواد الصلبة التي يجب أن تطفو. فهو يساعد في تحديد ما إذا كان هناك ما يكفي من الفقاعات الدقيقة المتوفرة لتحميل المواد الصلبة الفعلية.
كيف يتم حساب نسبة إعادة التدوير DAF؟
إعادة التدوير 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.
هل يتطلب الضباب المرتفع نظام DAF أكبر؟
ليس تلقائيًا، ولكن الضباب المرتفع يغير واجب التعويم، والتكييف الكيميائي، وخصائص الحمأة، ومتطلبات الصيانة. ولذلك ينبغي إدراج تركيز الضباب في مراجعة التحجيم.
لماذا يحتاج DAF إلى التخثر والتلبد؟
قد لا تلتصق الجزيئات والغرويات الدقيقة جدًا بفقاعات الهواء بكفاءة. يؤدي التخثر إلى زعزعة استقرارها، في حين يشكل التلبد جزيئات أكبر قابلة للطفو يمكن التقاطها بشكل أكثر فعالية.
ما مقدار الحمأة التي ينتجها نظام DAF؟
يعتمد إنتاج الحمأة على المواد الصلبة الذائبة، والضباب، وكفاءة الإزالة، وجرعة التخثر، واستخدام البوليمر، والمواد الصلبة المترسبة كيميائيًا. وينبغي تقدير التحميل الشامل قبل تحديد حجم معدات تخزين الحمأة ونزح المياه.
ما هي بيانات مياه الصرف الصحي التي يجب أن أقدمها عند طلب عرض أسعار DAF؟
توفير متوسط التدفق وذروة التدفق، وساعات التشغيل، وCOD، وBOD، وTSS، وFOG، وpH، ودرجة الحرارة، ومصدر مياه الصرف الصحي، والفحص أو المعادلة الحالية، والمعالجة الكيميائية، وجودة المخرج المطلوبة، ومعلومات معالجة الحمأة النهائية.
