Gelöste Luftfiltration

Der Ausfluss aus einer Lebensmittelfabrik.

Das Ingenieurbüro WS Atkins wurde beauftragt, Lösungen für Birds Eye Walls bereitzustellen, um die mit der Einleitung von Abwasser in die Kanalisation von Anglian Water verbundenen Kosten durch die Installation lokaler Kläranlagen zu senken.

STANDORT

Das Fischerdorf Lowestoft liegt an der Küste von Suffolk im Osten Englands.

Die Lowestoft-Fabrik von Birds Eye Wall's Ltd produziert eine Reihe verschiedener Lebensmittelprodukte, von denen einige frittiert werden und daher Öle und Fette in die Abwasserströme gelangen. Die vorhandenen Aufbereitungsanlagen entfernen große Produktstücke und trennen einen Teil der Öle und Fette vor der Einleitung in die Nordsee.

Derzeit gibt es keine weitere Behandlung der Abflüsse, dies musste jedoch von Anglian Water aufgrund der kommunalen Abwasserrichtlinie noch einmal überdacht werden. Daher kann eine zukünftige Behandlung eine Vorbehandlung und möglicherweise eine Zweitbehandlung erfordern.

LÖSUNG

WS Atkins hatte ursprünglich festgestellt, dass eine Flotationsanlage mit gelöster Luft (DAF) für zwei der Produktionsgebäude von Vorteil wäre.

Die Ingenieure wurden beauftragt, eine Überprüfung eines internen Umweltberichts durchzuführen, gefolgt von ersten Standortuntersuchungen, Bestätigung des Volumens und Charakters der Abwässer bereitzustellen, Pilotanlagenversuche sowohl für die Prozesstechnologien Flotation mit gelöster Luft (DAF) als auch Ultrafiltration (UF) zu organisieren und konzeptionelle Konzepte bereitzustellen Entwurf, Budgetkostenschätzung, Erstellung von Spezifikationen und Auswahl des Auftragnehmers.

Die vorgeschlagene Prozesstechnologie war darauf ausgelegt, den Gesamtöl- und Fettgehalt von 4.000 mg/l bei einer Durchflussrate von 10 m³/h auf unter 400 mg/l zu reduzieren. Auch die Pufferspeicherung des Speiseabwassers wurde durch die Bereitstellung beheizter und isolierter Lagertanks vorgegeben.

Bei DAF werden Schwebstoffe, Öle und andere Verunreinigungen mithilfe der Luftblasenflotation entfernt. Luft wird in Wasser gelöst, mit dem Abfallstrom vermischt und aus der Lösung freigesetzt, während sie in engem Kontakt mit den Verunreinigungen steht. Es bilden sich Luftblasen, die sich an den Feststoffen festsetzen, deren Auftrieb erhöhen und die Feststoffe an die Wasseroberfläche schwimmen lassen, wo sie mechanisch abgeschöpft und aus dem Tank entfernt werden. Ein Teil des sauberen Abwassers wird recycelt und mit Luft übersättigt, mit dem Abwasserzulauf vermischt und in die DAF-Trennkammer eingespritzt. Luft wird unter Druck in einen Kreislaufstrom aus geklärtem DAF-Abwasser injiziert. Dieser Recyclingstrom wird dann in einer internen Kontaktkammer mit dem ankommenden Abwasser kombiniert und vermischt, wo gelöste Luft in Form sehr feiner Blasen aus der Lösung austritt und sich an den Verunreinigungen festsetzt. Die Blasen und Verunreinigungen steigen an die Oberfläche und bilden ein schwimmendes Materialbett, das von einem Oberflächenskimmer zur weiteren Handhabung in einen internen Trichter entfernt wird. Diese Handhabung kann eine Bandfilterpresse oder eine rotierende Vakuumtrommel mit aufgebrachtem DE umfassen.

Flotationssysteme mit gelöster Luft sind für die Entfernung von Fetten, Ölen und Fetten (FOG), Schwebstoffen (TSS), biologischem Sauerstoffbedarf (BSB), Abfällen aus der Lebensmittel-/Tierproduktion/-verarbeitung, Industrieabfällen, Kohlenwasserstoffölen/-emulsionen und vielen anderen Verunreinigungen konzipiert. Mit diesen Systemen können Klärraten von bis zu 97 % oder mehr erreicht werden.

Eine chemische Vorbehandlung kann häufig dazu beitragen, die Leistung der Schadstoffentfernung zu verbessern.

Beim herkömmlichen DAF-Sättigungsdesign wird eine Umwälzpumpe in Kombination mit einem Sättigungsbehälter und einem Luftkompressor verwendet, um Luft im Wasser aufzulösen. Diese Art von System ist zwar effektiv, aber teuer, arbeitsintensiv und kann seinen Gleichgewichtspunkt destabilisieren, was zu Rülpsern aufgrund falscher, verlorener oder schleichender EQ-Sollwerte im Sättigungsgefäß führen kann.

Bei der DAF-Dimensionierung werden viele Dimensionierungskriterien berücksichtigt, darunter Durchflussrate, Wassertemperatur, Abfalleigenschaften, chemische Vorbehandlung, Feststoffbeladung, hydraulische Beladung und Luft-Feststoff-Verhältnis.

DAFs werden auf der Grundlage der erwarteten Spitzendurchflussrate ausgelegt. Der Durchfluss kann zwischen 1 und 5 Gallonen pro Minute pro Quadratfuß Oberfläche liegen. Das Testen von Abfallstromproben auf dem Prüfstand ist in der Regel der bevorzugte Ausgangspunkt für die Dimensionierung der Ausrüstung und die Bestimmung geeigneter chemischer Prozesse vor dem DAF. Die chemische Vorbehandlung wird den DAF-Trennprozess unterstützen und verbessern.

Eine chemische Vorbehandlung verbessert häufig die Effizienz der DAF-Feststoffentfernung. Der Einsatz chemischer Flockungsmittel mit DAF hängt von der Systemeffizienz, der Anwendung und den Kosten ab. Zu den häufig verwendeten Chemikalien gehören dreiwertige Metallsalze von Eisen wie FeCI2 oder FeSO4 oder Aluminium wie AISO4. Zur Verbesserung des DAF-Prozesses werden häufig organische und anorganische Polymere (kationisch oder anionisch) verwendet.

Der pH-Wert des Abwassers muss möglicherweise mit einer Säure wie H2SO4 oder einer Base wie NaOH auf einen Wert zwischen 4,5 und 5,5 für Eisenverbindungen bzw. zwischen 5,5 und 6,5 für Aluminiumverbindungen eingestellt werden. Bei vielen Anwendungen muss der pH-Wert des DAF-Abflusses mithilfe einer Base wie NaOH angepasst werden, um sicherzustellen, dass der pH-Wert des DAF-Abflusses innerhalb der vom POTW festgelegten Grenzen liegt (typischerweise 6–9).

Die Anlagerung der meisten Blasen an Feststoffpartikel kann durch Oberflächenenergien erfolgen, während andere von den Feststoffen oder von wasserhaltigen Oxidflocken eingefangen werden, wenn sich die Flocken in der Wassersäule ausbreiten. Kolloidale Feststoffe sind normalerweise zu klein, um eine ausreichende Luft-Partikel-Bindung zu ermöglichen. Sie müssen zunächst durch eine Chemikalie wie die oben genannten Aluminium- oder Eisenverbindungen koaguliert und dann von den durch diese Verbindungen erzeugten wasserhaltigen Metalloxidflocken absorbiert werden. Häufig ist ein Koagulationshilfsmittel in Kombination mit dem Flockungsmittel erforderlich, um die wasserhaltigen Oxidflocken zu agglomerieren, die Partikelgröße zu erhöhen und die Flotationsgeschwindigkeit zu verbessern. Mechanisch-chemische Emulsionen können auch durch pH-Wert- und Polymerreaktionen gebrochen werden.

DAF-Float enthält häufig 2 bis 10 % Feststoffe. Möglicherweise müssen die Feststoffe vor der Entsorgung entwässert werden, um das Schlammvolumen durch Reduzierung des Wassergehalts zu verringern.