Επίπλευση με αέρα (Dissolved Air Flotation)

Transcript

1 Επίπλευση με αέρα (Dissolved Air Flotation) Προσκόλληση των στερεών σε αιώρηση πάνω σε ανερχόμενες φυσαλλίδες αέρα Πολλές και μικρές Αποσυμπίεση αέρα από υψηλότερη πίεση στην ατμοσφαιρική Σύγκρουση φυσαλλίδων/στερεών Προσκόλληση και παράσυρση Τρόπος επαφής αέρα/αποβλήτου Παροχέτευση αέρα σε απόβλητο 1

2 Συμπίεση όλου του υγρού αποβλήτου Συμπίεση μέρους του υγρού αποβλήτου 2

3 Συμπίεση ανακυκλοφορίας 3

4 4

5 Δεδομένα αποβλήτου Πορεία σχεδιασμού παροχή, συγκέντρωση - μέση διάμετρος (αναλογία πρωτογενούς/δευτερογενούς λάσπης) - πυκνότητα σωματιδίων, θερμοκρασία, VI [V λ (ml λ /L υ )*1000/ ML(mg λ /L υ )] Παράμετροι σχεδιασμού πίεση λειτουργίας, σχεδιασμός ακροφυσίου, αναλογία αέρα/στερεών, ύψος διάταξης, ανακυκλοφορία, βοηθητικό κροκίδωσης Απαιτήσεις σχεδιασμού παροχή αέρα, πύκνωση της λάσπης (απόδοση απομάκρυνσης στερεών) 5

6 συμπίεση όλου του αποβλήτου, χωρίς ανακυκλοφορία 1,3 sa f P 1 A/ X P, w/w 1,3 ή πυκνότητα του αέρα, mg/ml s A διαλυτότητα αέρα στο νερό, ml/l f επίτευξη ισορροπίας Ρ απόλυτη πίεση αέρα, atm X P αιωρούμενα στερεά, mg/l Η απαραίτητη ελάχιστη ογκομετρική αναλογία A/ (αέρα/στερεών) προσδιορίζεται εργαστηριακά με την συσκευή του σχήματος. Στον κύλινδρο επίπλευσης τοποθετείται απόβλητο γνωστής περιεκτικότητας σε λάσπη και τροφοδοτείται στάγδην με νερό κορεσμένο σε αέρα (στην επιθυμητή πίεση Ρ) που έχει παρασκευαστεί στο πιεστικό δοχείο του σχήματος. Στο σημείο που παρατηρείται επίπλευση της λάσπης σημειώνεται η ποσότητα του κορεσμένου σε αέρα νερού και υπολογίζεται έτσι η αναλογία A/. 6

7 Τυπικές τιμές παραμέτρων σχεδιασμού Πίεση λειτουργίας 500 kpa f από 0.5 έως 0.8 διάμετρος φυσαλλίδων μm: σφαιρικού σχήματος Ανακυκλοφορία από 10% έως και 100% Επιφανειακή φόρτιση m 3 /m 2 -d Μαζική φόρτιση 2 5 kg/m 2 -d Αναλογία αέρα/στερεών από 0.01 έως 0.1 w/w Τελική συγκέντρωση λάσπης από 3 έως 5% Αποτελεσματικότητα από 94 έως 99% Επιπλέουσα λάσπη: στρώμα πάχους mm (επιφανειακό ξέστρο) Μέρος της λάσπης μπορεί να καθιζάνει (και ξέστρο δαπέδου) Δευτεροβάθμια επεξεργασία υγρών αποβλήτων Σχεδιασμός για απομάκρυνση διαλυμένων ρύπων BOD 5, COD μέχρι τα νομοθετημένα όρια ποιότητας αποβλήτου/αποδέκτη ή στα όρια εισόδου στο επόμενο στάδιο επέκταση σε μορφές Ν και Ρ επέκταση σε «νέες» κατηγορίες ρύπων Χρήση των ρύπων ως τροφή από ζώντες οργανισμούς Αερόβιες/αναερόβιες/ανοξικές συνθήκες προς CO 2 ή CH 4 Με/χωρίς αξιοποίηση (παρα)προϊόντων 7

8 Αερόβια βιολογική επεξεργασία Ανάπτυξη μικροοργανισμών Κατανάλωση οργανικού φορτίου (ΒΟD 5 ) Κατανάλωση οξυγόνου Παραγωγή νέων μικροοργανισμών Βακτήρια Πρωτόζωα Φύκη (algae) Μύκητες (fungi) Γενικός μοριακός τύπος Βακτήρια: C 5 H 7 O 2 NP 0.2 Πρωτόζωα: C 7 H 14 O 3 N Φύκη: C 5 H 8 O 2 Ν Μύκητες: C 10 H 17 O 6 Ν 8

9 9

10 Κινητική ανάπτυξης μικροοργανισμών Συγκέντρωση (ζωντανών) μικροοργανισμών, Χ r X max K X k d X t 1 t 3 t 4 Χρόνος, t για <<K, β τάξης t 2 X οι μικροοργανισμοί, σε mg/l το οργανικό υπόστρωμα, mg/l (BOD 5 /COD/TOC) μ max ο μέγιστος ρυθμός ανάπτυξης, s -1 K σταθερά κορεσμού, mg/l. Εξαρτώμενη από το είδος του υποστρώματος. k d σταθερά θανάτου (αποσύνθεσης), s -1 Φάσεις ανάπτυξης συσσωματωμάτων VI<50, εξαίρετη καθίζηση VI>150, κακή VI = V λ (ml λ /L υ )*1000/ ML(mg λ /L υ ) 10

11 Συντελεστής μετατροπής κυττάρων (συντελεστής αποδοτικότητας) Εγγενής συντελεστής r Y, r max X, r K r 1 Y max X K Φαινόμενος συντελεστής obs r r X max K K k d k (T-T0 ) max C 0 1 d0 0 C C (T0 -T) 2 (T-T0 ) 3 Γενικές αρχές Μικτές καλλιέργειες μεταβολίζουν σύνθετα υποστρώματα (+/-) Η κατανομή ανά είδος των μικροοργανισμών εξαρτάται από τις ουσίες που διασπώνται (και το χρόνο παραμονής του αποβλήτου) Κατά τη διεργασία βιομεταβολισμού συσσωρεύεται αδρανής βιομάζα Μετά από διαταραχή, απαιτείται χρόνος για επανασταθεροποίηση Οι κινητικές σταθερές έχουν διαφορετικές τιμές (ως προς BOD 5, COD, ) Aιωρούμενες καλλιέργειες: η κατανομή των ειδών μπορεί να διαφοροποιείται με το χρόνο Aκινητοποιημένες καλλιέργειες: η κατανομή διαφοροποιείται με το χώρο (κατά μήκος της ροής?) και ενδεχομένως και με το χρόνο Η κινητική εξαρτάται από το επίπεδο του «βαθμού καθαρισμού» Οι ρυθμοί μπορεί να εξαρτώνται και από τη συγκέντρωση του διαλυμένου οξυγόνου Σε ακινητοποιημένες καλλιέργειες, μπορούμε να αυξήσουμε σημαντικά τη συγκέντρωση των μικροοργανισμών χρησιμοποιώντας υλικά με μεγάλη ειδική επιφάνεια (ικανοποιητική πρόσφυση) Μόνιμες συνθήκες, με την κλασσική έννοια του όρου, δεν υφίστανται ποτέ. 11

12 Εγκαταστάσεις ενεργού ιλύος Αντιδραστήρες πλήρους ανάμειξης Καλλιέργεια σε αιώρηση Ανάδευση / αερισμός Η βασική κατανάλωση ισχύος Απαραίτητη δεξαμενή καθίζησης: δευτεροβάθμια καθίζηση Ανακυκλοφορία «λάσπης» χρόνος παραμονής υγρού χρόνος παραμονής λάσπης V Q VX RT Q X Q Q X w u w e 12

13 13