การลอยด้วยอากาศละลาย (DAF): พื้นที่ลอยตัว อัตราส่วนอากาศต่อของแข็ง และอัตราส่วนรีไซเคิล

กลุ่มเป้าหมาย: วิศวกรออกแบบระบบเพิ่มความหนืนตะกอน (thickening) สำหรับโรงงานบำบัดน้ำเสียเขตร้อน เวลาอ่าน: ~6 นาที เครื่องมือที่เกี่ยวข้อง: การออกแบบ DAF thickener · คู่มือการออกแบบ

หลักการ

DAF (Dissolved Air Flotation) ทำให้ของแข็งลอยขึ้นด้วยฟองอากาศขนาดเล็ก: บางส่วนของน้ำไหล (recycle) ถูกอัดร่วมกับอากาศในถังอิ่มตัว (saturator) แล้วปล่อยลงสู่ความดันบรรยากาศในถังลอยตัว ฟองอากาศจะเกาะเกาะของแข็ง (floc) และยกขึ้นมาที่ผิวน้ำ จากนั้นถูกชำแลงออกมา (skim) เป็นตะกอนเข้มข้น

สูตรพื้นฐาน

ds = Q × C_in / 100 × 1000 (กก./วัน) dsH = ds / 24 (กก./ชม) A = dsH / slr; airKg = A/S × dsH; solML = 20.9 × (Pg + 1) × sat; R = Q_recycle × 24 / Q

slr (solids loading) 10–30 กก./m²·ชม; A/S 0.01–0.04; ความดันภายในถังอิ่มตัว 3–6 บาร์(g); ค่าการอิ่มตัว 60–90 %; อากาศละลาย ≈ 20.9 มล./ล ต่อ atm (20 °C) และเพิ่มขึ้นเป็นสัดส่วนตรงกับความดันสัมบูรณ์

ตัวอย่าง

กำหนด Q = 600 m³/วัน, C_in = 0.8 % TS, slr = 15, A/S = 0.02, Pg = 5 บาร์, sat = 0.8: ds = 600 × 0.8 / 100 × 1000 = 4800 กก./วัน; dsH = 200 กก./ชม; A = 200 / 15 = 13.3 m² (⌀ ≈ 4.1 ม.); airKg = 0.02 × 200 = 4 กก./ชม; solML = 20.9 × 6 × 0.8 = 100.3 มล./ล; อากาศต่อ recycle 1 m³ ≈ 0.12 กก./m³ → Q_recycle ≈ 33 m³/ชม; R ≈ 1.33×; ภาระไฮโดรลิก ≈ 4.4 m³/m²·ชม (≤ 6); เวลาพัก ≈ 34 นาที (≥ 20); ตะกอนเข้มข้นประมาณ 3–5 %

5 ข้อผิดพลาดในการออกแบบ

1. A/S เล็กเกินไป: อากาศไม่พอ ของแข็งจมลงแทนถูกยกขึ้น
2. R สูงเกินไป (> 1.5×): ภาระไฮโดรลิกพุ่งสูง flok แตกออก
3. ความดันถังอิ่มตัวต่ำ: อากาศละลายไม่พอ ต้องเพิ่มปริมาณรีไซเคิล
4. เวลาพัก < 20 นาที: กลุ่มของฟองอากาศและ flok ยังไม่ลอยขึ้นถึงผิวน้ำ
5. ลืมส่งน้ำเหนือ (subnatant) กลับเข้าต้นทาง: ภาระของเหลวเพิ่มขึ้น มักถูกมองข้าม

สรุป

DAF: A = dsH / slr A/S = airKg / dsH ควบคุมความดันถังอิ่มตัว 3–6 บาร์, R ≤ 1.5×, เวลาพัก ≥ 20 นาที; เปรียบเทียบกับการเพิ่มความหนืนแบบรง (พื้นที่ติดตั้ง เทียบกับ พลังงาน + สารเคมีกรด)