Flotationssysteme mit gelöster Luft werden häufig nach der Nenndurchflussrate ausgewählt, aber der hydraulische Durchfluss allein definiert nicht die tatsächliche Behandlungsaufgabe. Zwei Abwasserströme können beide 30 m³/h betragen und erfordern dennoch sehr unterschiedliche DAF-Konfigurationen, wenn ihre Schwebstoffe, Fette, Öle, Fette, Flockeneigenschaften, Spitzendurchfluss und chemische Schlammbelastung unterschiedlich sind. Die korrekte DAF-Dimensionierung erfordert daher sowohl eine hydraulische Berechnung als auch eine Berechnung der Feststoffbeladung.
Warum die DAF-Kapazität nicht allein über den Durchfluss ausgewählt werden kann
Eine übliche DAF-Anfrage beginnt mit einer einfachen Aussage wie: „Mein Abwasserdurchfluss beträgt 20 m³/h. Welche DAF-Größe benötige ich?“
Der Fluss ist wichtig, aber er ist nur der erste Design-Input. Betrachten Sie zwei Abwasserströme, die beide mit 20 m³/h in ein DAF-System gelangen.
Abwasser mit geringem Feststoffgehalt
- Durchfluss: 20 m³/h
- TSS: 150 mg/L
- NEBEL: 20 mg/L
- Relativ stabiler Einfluss
Hochbelastetes Lebensmittelabwasser
- Durchfluss: 20 m³/h
- TSS: 2.000 mg/L
- NEBEL: 600 mg/L
- Starke Chargen- und Reinigungsspitzen
Der hydraulische Durchfluss ist identisch, aber Projekt B stellt eine viel größere Trennbelastung für das Flotationssystem dar. Möglicherweise sind eine andere Koagulationschemie, eine größere Zufuhr gelöster Luft, andere Recyclingbedingungen, eine größere effektive Flotationsfläche und eine größere Schlammbehandlungskapazität erforderlich.
Der Durchfluss bestimmt, wie viel Wasser durch das Gerät fließen muss, während TSS, NEBEL, chemischer Schlamm und Flockeneigenschaften bestimmen, wie viel Material tatsächlich flotiert und entfernt werden muss.
Beginnen Sie mit einem durchschnittlichen Durchfluss – aber planen Sie den tatsächlichen Spitzendurchfluss
Der durchschnittliche tägliche Durchfluss ist für vorläufige Berechnungen hilfreich, Industrieabwässer gelangen jedoch selten mit einer vollkommen konstanten Rate in ein DAF-System.
Produktionspläne, Tankreinigung, CIP-Entleerung, Gerätereinigung, Chargenentleerung und Schichtwechsel können zu kurzen Zeiträumen führen, in denen die hydraulische Belastung viel höher ist als der Tagesdurchschnitt.
Beispielsweise benötigt eine Anlage mit einer Produktion von 300 m³/Tag nicht automatisch einen DAF mit folgenden Abmessungen:
300 m³/Tag ÷ 24 h = 12,5 m³/h
Wenn die Fabrik während 16 Produktionsstunden nur Abwasser einleitet, beträgt der durchschnittliche Betriebsfluss bereits:
300 ÷ 16 = 18,75 m³/h
Durch einen Waschgang oder eine Chargenfreigabe kann der tatsächliche Spitzenwert vorübergehend auf 25 oder 30 m³/h steigen. Eine Auslegung auf nur etwa 12,5 m³/h könnte daher den DAF in den Zeiträumen überlasten, in denen die Kläranlage ihn am meisten benötigt.
| Durchflussparameter | Warum es wichtig ist |
|---|---|
| Durchschnittlicher täglicher Fluss | Nützlich für die Berechnung der Gesamttageslast und der Betriebskosten |
| Durchschnittlicher Betriebsfluss | Spiegelt die tatsächlichen Produktionsstunden wider |
| Maximaler kontinuierlicher Durchfluss | Wichtig für eine anhaltende hydraulische Kapazität |
| Spitzenfluss | Bestimmt die kurzfristige hydraulische Belastung der Flotationszone |
Durch den Ausgleich kann die DAF-Größe reduziert und die Stabilität verbessert werden
Ein entsprechend dimensionierter Ausgleichsbehälter kann Hydraulik- und Schadstoffspitzen ausgleichen, bevor das Abwasser den DAF erreicht. Dies kann die maximal erforderliche Flotationsrate reduzieren und die Chemikaliendosierung stabiler machen.
Konvertieren Sie TSS und NEBEL in Massenladung
Die Konzentration in mg/L erzählt nur einen Teil der Geschichte. DAF-Geräte müssen jede Stunde eine Masse an Feststoffen entfernen, daher sollten Konzentrationen in Massenbeladung umgewandelt werden.
Beispiel: TSS-Laden
Wenn der Durchfluss 30 m³/h und der TSS 1.200 mg/L beträgt:
30 × 1.200 ÷ 1000 = 36 kg TSS/h
Das Flotationssystem muss daher etwa 36 kg/h an einströmenden Schwebstoffen verarbeiten, bevor NEBEL, chemisch gefällte Feststoffe oder durch Koagulanzien erzeugter Schlamm in Betracht gezogen werden.
| Parameter | Typische Einheit | Warum es wichtig ist |
|---|---|---|
| Fließen | m³/h | Definiert die hydraulische Last |
| TSS | mg/L | Definiert die Massenbelastung mit suspendierten Feststoffen |
| FOG | mg/L | Definiert die schwimmfähige Öl- und Fettlast |
| Chemischer Schlamm | kg/h | Fügt Feststoffe hinzu, die durch Koagulation und Ausfällung entstehen |
| Spitzenbelastung durch Feststoffe | kg/h | Bestimmt die maximale Flotationsleistung |
Aus diesem Grund sollte die Nennkapazität in m³/h niemals die einzige Grundlage für den Vergleich von DAF-Angeboten sein.
Die hydraulische Oberflächenbelastung bestimmt die DAF-Flotationsfläche
Sobald der Auslegungsdurchfluss bekannt ist, stellt sich als nächstes die große hydraulische Frage, wie viel Flotationsoberfläche erforderlich ist.
Eine vereinfachte hydraulische Belastungsbeziehung kann wie folgt geschrieben werden:
Umstellen der Gleichung:
wo:
- Q = ausgelegter hydraulischer Durchfluss, m³/h;
- A = effektive Auftriebsfläche, m²;
- HLR = gewählte hydraulische Belastungsrate, m³/m²·h.
Anschauliches Beispiel
Angenommen:
Dann:
30 ÷ 6 = 5 m² effektive Auftriebsfläche
Dies ist nur eine vorläufige hydraulische Berechnung. Die gewählte Beladungsrate muss dennoch für das Abwasser, die Flockenqualität, die Blasenbildung, die Feststoffkonzentration, die Tankgeometrie und die erforderliche Abwasserqualität geeignet sein.
Ein kompakter DAF mit einer aggressiven Oberflächenbeladung kann die Investitionsausgaben reduzieren, verringert aber auch die Betriebsspanne, wenn Durchfluss, Feststoffe oder Flockenqualität variieren.
Das Luft-Feststoff-Verhältnis ist wichtiger als die einfache Zugabe von mehr Luft
DAF funktioniert, weil sich mikroskopisch kleine Luftblasen an suspendierten Feststoffen und Flocken festsetzen, deren effektive Dichte verringern und sie an die Oberfläche befördern.
Die relevante Designfrage ist nicht einfach, ob das System „viele Blasen“ erzeugt. Dabei geht es darum, ob im Verhältnis zu den Feststoffen, die flotiert werden müssen, ausreichend gelöste Luft vorhanden ist.
Luft-Feststoff-Verhältnis
Das Luft-Feststoff-Verhältnis, oft als A/S abgekürzt, beschreibt das Verhältnis zwischen der verfügbaren gelösten Luftmasse und der dem Flotationsprozess zugeführten Feststoffmasse.
Wenn die Zufuhr gelöster Luft zu gering ist, erhalten die Flocken möglicherweise nicht genügend Blasen, um effektiv aufzusteigen. Typische Symptome können trübes Abwasser, sichtbare suspendierte Flocken unter der Oberflächenschicht und eine schlechte Feststoffaufnahme sein.
Auch überschüssige Luft ist nicht automatisch von Vorteil. Unnötiges Umpumpen und übermäßig aggressive Freisetzungsbedingungen können den Energieverbrauch erhöhen und zu übermäßigen Turbulenzen in der Flotationszone führen.
Es sollte zusammen mit den Abwassereigenschaften, der Koagulation, Flockung, dem Rückführungsfluss, den Druckbedingungen und gegebenenfalls den Ergebnissen von Pilot- oder Gefäßtests bewertet werden.
Wie sich die Recyclingquote auf die Größe und Leistung von DAF auswirkt
Viele herkömmliche DAF-Systeme verwenden einen unter Druck stehenden Rückführungsstrom. Ein Teil des geklärten Wassers wird über eine Umwälzpumpe und ein Luftsättigungssystem zurückgeführt, wo sich die Luft unter Druck auflöst. Wenn der unter Druck stehende Strom zurück in die Flotationszone geleitet wird, bilden sich durch den Druckabfall feine Blasen.
Das Recyclingverhältnis kann einfach ausgedrückt werden als:
Ein zu geringer Rückführungsfluss kann die verfügbare gelöste Luft verringern. Zu viel Rückführung erhöht die interne hydraulische Belastung, die Pumpenenergie und die erforderliche Kapazität des Sättigungssystems.
Recycling zu niedrig
- Unzureichende Blasenbildung
- Schlechte Flotation dichter oder feststoffreicher Ladungen
- Geringere Feststoffaufnahme
Recycling zu hoch
- Höhere Pumpenergie
- Größere interne hydraulische Belastung
- Mögliche unnötige Turbulenzen
Das Recyclingverhältnis sollte daher anhand des Luftbedarfs und der Flotationsleistung ausgewählt werden und nicht, weil ein Prozentsatz für jede Anwendung als Standard angesehen wird.
Koagulation und Flockung können die erforderliche DAF-Größe verändern
Die Leistung des DAF hängt stark davon ab, was passiert, bevor das Abwasser die Flotationszone erreicht. Sehr kleine kolloidale Partikel haften möglicherweise nicht effektiv an Blasen, es sei denn, sie werden zunächst destabilisiert und zu größeren Flocken kombiniert.
Koagulation
Koagulationsmittel wie Aluminium- oder Eisensalze können die elektrostatische Abstoßung zwischen Partikeln verringern und ihnen ermöglichen, zu aggregieren.
Flockung
Durch Polymer oder kontrolliertes Mischen können sich dann größere Flocken bilden, die von Mikrobläschen leichter erfasst werden können.
Feine Partikel können in der Schwebe bleiben und in das Abwasser gelangen.
Stark genug für die Befestigung und gleichzeitig für den Schwimmsport geeignet.
Große, zerbrechliche Flocken können bei übermäßigem Mischen oder hydraulischer Scherung auseinanderbrechen.
Bei der chemischen Behandlung entstehen zudem zusätzliche Feststoffe. Ein DAF, dessen Dimensionierung nur aus eingehendem TSS erfolgt, kann daher die endgültige Schwebe-Feststoffbelastung unterschätzen, wenn erhebliche chemische Niederschläge oder Koagulationsschlamm erzeugt werden.
Überprüfen Sie vor der Vergrößerung der Flotationsfläche, ob die tatsächliche Einschränkung in der Partikelkonditionierung, der Chemikaliendosis, dem pH-Wert-Wert, der Mischenergie oder der Flockungszeit liegt.
FOG verändert das DAF-Design anders als Mineral TSS
Fette, Öle und Fette sind einer der Gründe, warum DAF häufig in Abwässern der Lebensmittelverarbeitung und tierischen Proteinen eingesetzt wird. Diese Materialien haben oft eine geringere Dichte als mineralische Feststoffe und eignen sich bei entsprechender Konditionierung gut für die Flotation.
Typische Anwendungen sind:
- Fleisch- und Geflügelverarbeitung;
- Schlachthöfe;
- Molkereien;
- Lebensmittel- und Getränkeproduktion;
- Speiseölverarbeitung;
- Fertignahrungspflanzen.
Abwasser mit hohem FOG-Gehalt bringt jedoch eigene betriebliche Herausforderungen mit sich. Fett kann Instrumente beschichten, an Tankoberflächen haften, den Polymerbedarf verändern und einen dicken, klebrigen Schwimmschlamm erzeugen.
Dies bedeutet, dass 1.000 mg/L mineralischer TSS und 1.000 mg/L gemischter FOG und organischer Feststoffe nicht automatisch als identische Auslegungsbedingungen behandelt werden sollten.
Oft dichter
Möglicherweise sind eine stärkere Flockung und eine ausreichende Blasenanlagerung erforderlich, um eine höhere Partikeldichte zu überwinden.
Natürlicher schwimmfähig
Oft gut für DAF geeignet, kann aber zu klebrigem Schlamm führen und die Weiterverarbeitung erschweren.
Vergessen Sie nicht die DAF-Schlammproduktion
Ein DAF, der Feststoffe effizient entfernt, überträgt diese Feststoffe aus dem Abwasser in eine Oberflächenschlammschicht. Dieser Schlamm muss noch gesammelt, gelagert, gepumpt und schließlich entwässert oder entsorgt werden.
Wenn die Feststoffbelastung des Zulaufs 40 kg/h beträgt und der DAF einen hohen Prozentsatz dieser Feststoffe entfernt, sammelt sich täglich eine beträchtliche Trockenmasse im Floatschlamm an. Das tatsächliche Nassschlammvolumen kann viel größer sein, da das flotierte Material noch erhebliche Mengen Wasser enthält.
Beim DAF-Design sollte daher Folgendes berücksichtigt werden:
- Kapazität des Oberflächenschabers;
- Schlammstrand- oder Trichterdesign;
- Volumen des Schlammspeichertanks;
- Auswahl der Schlammpumpe;
- Polymerkonditionierung;
- nachgeschaltete Schneckenpresse, Filterpresse oder andere Entwässerungsgeräte.
Ein DAF kann zwar sein Abwasserziel erreichen, aber dennoch zu Betriebsproblemen führen, wenn der Schaber, der Schlammtank, die Pumpen oder das Entwässerungssystem die zurückgewonnenen Feststoffe nicht bewältigen können.
Arbeitsbeispiel: Dimensionierung eines DAF für Abwasser aus der Lebensmittelverarbeitung
Das folgende vereinfachte Beispiel zeigt, wie hydraulischer Durchfluss und Feststoffbeladung bei der vorläufigen DAF-Dimensionierung kombiniert werden können. Es handelt sich lediglich um eine Illustration; Die endgültige Dimensionierung der Ausrüstung sollte anhand tatsächlicher Abwasserdaten und Behandlungstests bestätigt werden.
Schritt 1: Berechnen Sie die TSS-Spitzenlast
30 × 1.000 ÷ 1.000 = 30 kg TSS/h
Schritt 2: Berechnen Sie die FOG-Spitzenlast
30 × 300 ÷ 1000 = 9 kg NEBEL/h
Schritt 3: Schätzen Sie die identifizierbare Schadstoffbelastung
30 9 = 39 kg/h
In diesem Wert von 39 kg/h sind zusätzliche Feststoffe, die durch Koagulation, Fällung oder Polymerkonditionierung entstehen, noch nicht berücksichtigt.
Schritt 4: Schätzen Sie die Auftriebsfläche
Wenn im vorläufigen Entwurf eine beispielhafte hydraulische Belastungsrate von 6 m³/m²·h verwendet wird:
30 m³/h ÷ 6 m³/m²·h = 5 m² Flotationsfläche
Schritt 5: Überprüfen Sie die Luft- und Recyclinganforderungen
Das Design muss dann anhand der tatsächlichen Feststoffbelastung, der Luft-zu-Feststoff-Anforderung, des Rückführungsflusses, des Sättigungsdrucks, der Blasenbildung, der Flockenqualität und des erwarteten Abwasserziels überprüft werden.
Schritt 6: Überprüfen Sie die Schlammbehandlung
Schließlich müssen der Oberflächenkratzer, der Schlammtank, die Pumpen und die nachgeschaltete Entwässerungsausrüstung für die zurückgewonnenen Feststoffe dimensioniert werden.
Eine praktische Checkliste zur DAF-Dimensionierung, bevor Sie ein Angebot anfordern
Die Bereitstellung vollständiger Abwasserinformationen ermöglicht es einem DAF-Lieferanten, die Aufbereitungspflicht zu bewerten, anstatt einfach ein Gerätemodell einer Durchflussnummer zuzuordnen.
Hydraulische Daten
- Durchschnittlicher Durchfluss
- Maximaler Durchfluss
- Spitzenfluss
- Betriebsstunden pro Tag
- Vorhandenes Ausgleichsvolumen
Abwasserqualität
- CSB und BSB
- TSS
- FOG
- pH
- Temperatur
- Andere Hauptverunreinigungen
Vorbehandlung
- Vorführung
- Ausgleich
- Koagulation
- Flockung
- Vorhandene Chemikaliendosen
Abwasserbedarf
- Ziel-TSS
- Zielnebel
- Erforderliche CSB-Reduktion
- Nachgeschalteter biologischer Behandlungsbedarf
Schlammbehandlung
- Vorhandener Schlammtank
- Verfügbare Schlammpumpe
- Entwässerungsausrüstung
- Erforderliche endgültige Kuchenfeststoffe
Häufige Fehler bei der DAF-Größenbestimmung
Auswahl aus „Nur durchschnittlicher Durchfluss“.
Kurze hydraulische Spitzen können eine Einheit überlasten, die im Tagesdurchschnitt ausreichend erscheint.
Ignorieren der Massenbelastung durch Feststoffe
Derselbe m³/h kann völlig unterschiedliche kg/h-Flotationsleistungen darstellen.
Behandeln Sie FOG wie gewöhnliches TSS
Öle und Fette wirken sich unterschiedlich auf die Flotation, die chemische Konditionierung und die Schlammbehandlung aus.
Anzunehmen, dass mehr Recycling immer besser ist
Überschüssiges Recycling erhöht die hydraulische Belastung und Energie, ohne automatisch die Entfernung zu verbessern.
Gerinnung und Flockung ignorieren
Eine schlechte Partikelaufbereitung kann dazu führen, dass ein DAF mit der richtigen Größe sein Ziel nicht erreicht.
Den Umgang mit Schlamm vergessen
Eine hohe Feststoffaufnahme kann den Schaber, den Schlammtank, die Pumpe oder das nachgeschaltete Entwässerungssystem überlasten.
Müssen Sie ein DAF-System für Ihr Abwasser dimensionieren?
NIHAO kann dabei helfen, die DAF-Kapazität sowohl anhand des hydraulischen Durchflusses als auch der Schadstoffbelastung zu bewerten. Senden Sie uns Ihren Durchschnitts- und Spitzendurchfluss, TSS, FOG, CSB, pH-Wert, Abwasserquelle, vorhandene Vorbehandlung und die erforderliche Abwasserqualität.
Unser Team kann die Flotationsaufgabe, den hydraulischen Bereich, die Recyclinganforderungen, den Bedarf an chemischer Konditionierung und die Schlammbehandlungsbedingungen überprüfen, bevor es eine geeignete DAF-Konfiguration empfiehlt.
Häufig gestellte Fragen
Wie berechnet man die DAF-Kapazität?
Die DAF-Kapazität sollte anhand des Auslegungsdurchflusses, des Spitzendurchflusses, der hydraulischen Oberflächenbelastung, der Feststoffmassenbelastung, des FOG, des Luft-Feststoff-Bedarfs, der Recyclingbedingungen, der Flockungsleistung und der Schlammbehandlungskapazität bewertet werden.
Kann die DAF-Größe allein anhand des Abwasserflusses ausgewählt werden?
Nein. Der Durchfluss bestimmt die hydraulische Belastung, die Feststoffkonzentration und -zusammensetzung bestimmen jedoch die Flotationsbelastung. Zwei Abwasserströme mit demselben Durchfluss können unterschiedliche DAF-Größen und Betriebsbedingungen erfordern.
Wie wirkt sich TSS auf die DAF-Größe aus?
Die TSS-Konzentration sollte in kg/h Feststoffbeladung umgerechnet werden. Eine höhere Feststoffbeladung erhöht in der Regel die Flotationsleistung, den Luftbedarf, die Schlammproduktion und die Bedeutung einer wirksamen Koagulation und Flockung.
Wie hoch ist die hydraulische Belastungsrate bei der Flotation mit gelöster Luft?
Die hydraulische Belastungsrate beschreibt den pro Einheit effektiver Flotationsfläche aufgebrachten Abwasserdurchfluss, üblicherweise ausgedrückt in m³/m²·h. Dies ist einer der Parameter zur Schätzung der erforderlichen Flotationsfläche.
Wie hoch ist das Luft-Feststoff-Verhältnis in DAF?
Das Luft-Feststoff-Verhältnis beschreibt das Verhältnis zwischen der verfügbaren gelösten Luft und der Feststoffmasse, die flotiert werden muss. Es hilft festzustellen, ob genügend Mikrobläschen für die tatsächliche Feststoffbeladung vorhanden sind.
Wie berechnet man die DAF-Recyclingquote?
Recyceln 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.
Ist bei hohem FOG ein größeres DAF-System erforderlich?
Nicht automatisch, aber ein hoher FOG verändert die Flotationsleistung, die chemische Konditionierung, die Schlammeigenschaften und die Wartungsanforderungen. Daher sollte die FOG-Konzentration in die Größenüberprüfung einbezogen werden.
Warum benötigt DAF eine Koagulation und Flockung?
Sehr feine Partikel und Kolloide haften möglicherweise nicht effizient an Luftblasen. Durch Koagulation werden sie destabilisiert, während durch Flockung größere schwimmfähige Partikel entstehen, die effektiver eingefangen werden können.
Wie viel Schlamm produziert ein DAF-System?
Die Schlammproduktion hängt von der einströmenden TSS, dem FOG, der Entfernungseffizienz, der Koagulationsmitteldosis, dem Polymerverbrauch und den chemisch ausgefällten Feststoffen ab. Vor der Dimensionierung der Schlammlager- und Entwässerungsausrüstung sollte die Massenbelastung abgeschätzt werden.
Welche Abwasserdaten sollte ich angeben, wenn ich ein DAF-Angebot anfordere?
Stellen Sie Durchschnitts- und Spitzendurchfluss, Betriebsstunden, CSB, BSB, TSS, FOG, pH-Wert, Temperatur, Abwasserquelle, vorhandene Siebung oder Ausgleich, chemische Behandlung, erforderliche Auslassqualität und Informationen zur nachgelagerten Schlammbehandlung bereit.
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