تصفح الكمية:218 الكاتب:محرر الموقع نشر الوقت: 2024-06-29 المنشأ:محرر الموقع
إذا كنت تريد أن تعرف المزيد عن معدات التعويم والتعويم، فما عليك سوى قراءة هذه المقالة.
ومع التطور السريع للصناعة والزراعة، أصبحت المشاكل البيئية العالمية أكثر خطورة، مما يشكل تهديدا خطيرا لبقاء الإنسان وتنميته. وينعكس التلوث البيئي في ثلاثة جوانب رئيسية هي: المياه، والغلاف الجوي، والنفايات الصلبة، ومن أبرزها تلوث المياه.
لقد أثر تصريف مياه الصرف الصحي بشكل خطير على مساحة المعيشة الأساسية للبشر، مما أدى إلى تفاقم موارد المياه الشحيحة بالفعل.
ولذلك، أصبحت معالجة مياه الصرف الصحي مهمة هامة لحماية الموارد البيئية العالمية.
باعتبارها تقنية طويلة الأمد وفعالة لفصل المواد الصلبة والسائلة، تم استخدام التعويم في الأصل لمعالجة المعادن. مبدأها هو إدخال عدد كبير من الفقاعات الصغيرة في مياه الصرف الصحي، ومن خلال تفاعل التوتر السطحي والجسيمات، من خلال عمليات معقدة مثل الامتزاز والتلبد والديناميكا المائية، فإنها تلتصق بالجزيئات العالقة لتكوين كتل ذات جاذبية محددة أقل من 1. وفقا لمبدأ التعويم، فإنه يطفو على سطح الماء لتحقيق فصل الصلبة والسائلة وتنقية مياه الصرف الصحي.
تغطي هذه المقالة أبعادًا متعددة مثل مبدأ التعويم والتطبيق والتصميم والتشغيل واتجاه التطوير، لمساعدة الجميع على اكتساب فهم عميق لهذه التقنية الرئيسية لمعالجة المياه.
جدول المحتويات(انقر للذهاب إلى المكان الذي تريد رؤيته)
1.2 النظرية الحركية
2.1.1 طريقة التعويم النفاث
2.2.2 طريقة تعويم الهواء بالقماش الصغير المسامي
2.2.3 تعويم تهوية المكره
2.2 التعويم كهربائيا
2.3 تعويم الهواء المذاب
2.3.1 طريقة تعويم مضخة الهواء المذاب
2.3.2 تعويم فراغ الهواء المذاب
2.3.3 تعويم الهواء المذاب المضغوط
2.3.2.1 عملية الغاز المذاب بالكامل
2.3.2.2 عملية الغاز المذاب جزئيا
2.3.2.3 طريقة تعويم الهواء المذاب بالضغط الارتجاعي الجزئي
3.2 الخمسينيات
3.4 منذ التسعينيات
4. مكونات معدات تعويم الهواء المذاب
4.2.1 العلاقة بين المُحرر والفقاعات الدقيقة
4.3 خزان التعويم
4.3.1 خزان التعويم الأفقي
4.3.2 خزان التعويم ذو التدفق العمودي
التعليمات
1. العوامل المؤثرة على حجم الغاز المذاب في خزان الغاز المذاب المضغوط
2. العوامل المؤثرة على تأثير التعويم بالهواء المذاب المضغوط على تنقية المياه
3. كيف يذوب الهواء في خزان تذويب الهواء؟
4. كيف يتم تشكيل الفقاعات الدقيقة؟
5. نطاق تطبيق تكنولوجيا تعويم الهواء
يمكن لتكنولوجيا تعويم الهواء أن تحقق فصل المواد الصلبة والسائلة والسائلة، وذلك بالاعتماد بشكل أساسي على الالتصاق بين الفقاعات والكتل وفصل الكتل المحبوسة بالهواء عن الماء.
أولاً، بالاعتماد على قانون هنري، يمكن أن يكون ماء الهواء المذاب مستقراً ويتواجد بكميات كبيرة في الماء عند درجة حرارة محددة؛
يمكن أن يبقى ماء الهواء المذاب في الماء لفترة طويلة بسبب وجود واجهة طور مستقرة بين الغاز والسائل المتلامسين مع بعضهما البعض. توجد طبقة من فيلم الهواء الراكد والفيلم السائل في الواجهة. هناك حالة توازن مستقرة نسبيا على كلا الجانبين. الهواء والفيلم السائل في الخارج عبارة عن سائل غازي سائل يتدفق باستمرار. تظل مقاومة نقل الكتلة لكل مرحلة مذابة في الفيلم الراكد، أي نظرية الغشاء المزدوج.
أثناء عملية معالجة المياه، يمكن أن تتصادم الفقاعات وتلتصق بجزيئات الندف لأن كلاً من الفقاعات الدقيقة وجزيئات الندف في الماء لديها طاقة وفيرة خالية من السطح وتنتمي إلى نظام غير مستقر من الناحية الديناميكية الحرارية.
الالتصاق بين الاثنين هو عملية عفوية ديناميكية حرارية، والطاقة الحرة تضعف تدريجياً لتعزيز عملية الالتصاق بين الفقاعات الدقيقة والجزيئات.
عندما تلتصق الفقاعات الدقيقة والجزيئات ببعضها البعض، تكون هناك زاوية اتصال لتوازن ثلاثي الطور بين الغاز والسائل والصلب. يزداد الالتصاق بين الفقاعات الدقيقة والجزيئات الصلبة بزيادة زاوية التلامس المتوازنة. يؤدي التوتر السطحي بين مرحلتي الغاز والسائل إلى الالتصاق المتبادل بين الفقاعات والجزيئات.
من خلال دراسة تأثير جهد زيتا على زاوية تماس التوازن للكتل المحبوسة بالهواء، وجد أنه عندما يكون جهد زيتا 17mV، فإن زاوية تماس التوازن تصل إلى القيمة القصوى. في هذا الوقت، يكون التصاق الاصطدام بين الكتل والفقاعات الدقيقة أكثر صلابة، وتكون الكتل المحبوسة بالهواء أكثر استقرارًا.
كلما زادت زاوية الاتصال المتوازنة، زادت القوة الشعرية، وأقوى الكارهة للماء لسطح الجسم ثلاثي الطور؛ أي أن هناك مجموعات كارهة للماء على سطح الجسم ثلاثي الطور.
يستخدم الغروانية الكارهة للماء شحنة أيوناته المحتملة للحفاظ على الاستقرار. لنفترض أن شحنة الأيونات المحتملة للمادة الغروانية الكارهة للماء قد تم تدميرها. في هذه الحالة، سيتم زعزعة استقرار المادة الغروانية وامتصاصها على المجموعات الكارهة للماء في بنية الشبكة المكونة من الألومنيوم أو المواد المخثرة المحتوية على الحديد، وتشكيل كتل محصورة بالهواء ذات أسطح فضفاضة ومحتوى مائي مرتفع.
عملية التصادم والالتصاق بين الفقاعات الدقيقة والندبات
بالإضافة إلى الطاقة الحرة الموجودة على سطح الفقاعات الدقيقة وجزيئات الكتلة، هناك قوى بين الجزيئات.
(1) امتزاز الفقاعات الدقيقة.
تتمتع الفقاعات النانوية الدقيقة بمساحة سطحية محددة كبيرة، والتي تتجلى في التوتر السطحي.
يكون لجزيئات الغشاء السطحي للفقاعات الدقيقة تأثير مانع على الفقاعات الدقيقة نفسها لأن سطحها مغلف بطبقة من فيلم الماء الشفاف. تكون جزيئات الماء الموجودة في طبقة الماء مستقرة تحت تأثير التوتر السطحي، وجاذبية فان دير فالس، والروابط الهيدروجينية.
سيتشكل فيلم ترطيب بين جزيئات الكتلة والفقاعات. تحتوي هذه العملية على ثنائيات أقطاب دائمة بين الجزيئات القطبية وتفاعل القوى الكارهة للماء. الفيلم السائل والقوى الغروية لها تأثير أساسي على الامتزاز بين الفقاعات والجزيئات.
يمكن للفقاعات الدقيقة أن تمتص جزيئات الكتلة لأنها تميل إلى تقليل الطاقة الخالية من السطح. وهذا أيضًا هو سبب التصاق الفقاعات ببعضها البعض، وهو ما يرضي النظرية الديناميكية الحرارية.
(2) بين الجزيئات والفقاعات.
في الماء، لا توجد قوى كهروستاتيكية وقوى فان دير فالس بين جزيئات الكتلة والفقاعات فحسب، بل توجد أيضًا واجهة
قطبية.
تنص نظرية DLVO على أنه في عملية التعويم، يكون الالتصاق المتبادل بين جزيئات الكتلة والفقاعات الدقيقة هو مجموع الطاقة المحتملة للتنافر والجذب.
ومن خلال البحث التجريبي وجد أن طاقة التفاعل بين الجزيئات والفقاعات تظهر نمط تغير محدد مع تقصير المسافة بين الاثنين. عندما تكون المسافة بين الاثنين 4 ~ 17 نانومتر، فإن إجمالي طاقة التفاعل تكون إيجابية، وتظهر على شكل تنافر. عندما تكون المسافة بين الاثنين أقل من 4 نانومتر أو أكبر من 17 نانومتر، فإن إجمالي طاقة التفاعل تكون سلبية، وتتجلى في شكل جاذبية.
لذلك، في عملية تصادم والتصاق الفقاعات والجسيمات، طالما أن الاثنين ضمن نطاق معين من الحركة، يمكن استخدام ميزة الطاقة الكامنة للتفاعل كجاذبية لتعزيز الالتصاق بين الاثنين.
(3) المواد الخافضة للتوتر السطحي والفقاعات الدقيقة.
التوتر السطحي لسطح الفقاعة النظيف هائل، والقوة بين الجزيئات أكبر أيضًا. يفتقر سطح الفقاعة إلى غلاف طبقة امتصاص الجزيء الأمفيفيلي ومن السهل جدًا كسره.
تتمتع المواد الخافضة للتوتر السطحي ببنية سلسلة طويلة ومزدوجة، مما يقلل بشكل فعال من التوتر السطحي بين المرحلتين ويمكّن الغاز من التواجد بشكل ثابت في السائل.
لذلك، يمكن لجزيئات الكتلة والفقاعات الدقيقة أن تشكل كتلًا محصورة بالهواء وتطفو على سطح الماء، وذلك بفضل الشبكة والكنس والامتزاز التي تربط بين الكتل والفقاعات المعدلة. بالإضافة إلى ذلك، يتم دمج الفقاعات والكتل لتكوين بوليمرات مشتركة، والتي تنمو معًا مع ارتفاع الفقاعات - البلمرة المشتركة. عند إدخالها في الماء، تصطدم الفقاعات وتلتصق بالكتل المتلبدة. نظرًا لوجود البلمرة المشتركة، فإن الفقاعات سالبة الشحنة لا تلعب فقط دور الكارهة للماء السطحية لجعل الجزيئات المشحونة إيجابيًا ممتزة بقوة ومعادلة كهربائيًا ولكنها تلعب أيضًا دور تجميع الفقاعات. بعد أن تتشكل الرغوة أثناء عملية الطفو، فإنها تلتصق ببعضها البعض بإحكام ولن تغرق بسرعة.
يكون سطح الفقاعات الدقيقة في السائل مشحونًا سالبًا، كما أن سطح الجزيئات الغروية الأخرى، مثل خلايا الطحالب، يكون أيضًا مشحونًا سالبًا. يحتاج سطح الفقاعة إلى تعديل لتعزيز الالتصاق بين الفقاعات والجزيئات.
تضيف تقنية تعديل الفقاعات الدقيقة معدلاً إلى الماء أثناء عملية توليد الفقاعات بحيث يلتصق المعدل بسطح الفقاعة مع توليد الفقاعات بحيث يكون سطح الفقاعة مشحونًا بشكل إيجابي، وبالتالي تحسين كفاءة التصاق الفقاعات الدقيقة والجزيئات الغروية في الماء.
توجد مجموعات كارهة للماء في معدل السطح. عندما يكون المعدل قريبًا من الفقاعة، يكون التوتر السطحي طفيفًا، ومن المرجح أن يتم امتصاص المعدل على سطح الفقاعة عن طريق ضغط فيلم الترطيب. وهذا لا يتغلب فقط على عيب طبقة الترطيب الموجودة على سطح الفقاعة كونها غير مستقرة بسبب قوى فان دير فال بين الجزيئات، ولكنه يوفر أيضًا المزيد من مواقع الامتزاز لالتصاق الكتل، مما يساعد على تكوين كتل أكبر محصورة بالهواء.
بشكل عام، يتم اختيار البوليمرات الكاتيونية في معدلات السطح لتلعب دورًا. تحتوي البوليمرات الكاتيونية على هياكل طويلة السلسلة ويمكن أن تشكل كتلًا أكبر باستخدام تأثير الجسر بين السلاسل. تحسين كفاءة الإزالة.
إن اصطدام الفقاعات والكتل والتصاقها هو الأساس لإزالة الملوثات، كما أن الكتل العائمة المحملة بالهواء على سطح الماء للكشط هي الطريقة الأساسية لإزالة الشوائب.
تخضع الكتل المحبوسة بالهواء لتفاعل الجاذبية والطفو والمقاومة في الماء. تزداد الكثافة الإجمالية للكتل المحبوسة بالهواء مع زيادة محتوى الفقاعات في الكتل، وسيصبح حجم الكتل المحبوسة بالهواء أكثر أهمية نسبيًا، وستزداد أيضًا سرعة الارتفاع، وسيكون من الأسهل أن تطفو على سطح الماء .
هناك طرق عديدة لتصنيف تكنولوجيا التعويم. وفقا للطرق المختلفة لتوليد الفقاعات، يمكن تقسيم تكنولوجيا التعويم إلى الأنواع التالية:
تستخدم طريقة التعويم بالهواء قوة القص الميكانيكية لسحق الهواء المخلوط بالماء إلى فقاعات دقيقة ثم تطفو. يوجد بشكل أساسي التعويم النفاث، والتعويم بلوحة الناشر، والتعويم بالهواء المكره.
يظهر هيكل القاذف في الشكل 1-1. يشكل تدفق الهواء عالي السرعة المنبعث من الفوهة فراغًا في غرفة الشفط، مما يتسبب في امتصاص القش للهواء. يخضع خليط الهواء والماء لتبادل مكثف للطاقة في الحلق، ويتم سحق الهواء إلى فقاعات صغيرة.
بعد دخول قسم الانتشار، يتم تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة محتملة، مما يزيد من ضغط الهواء، ويزيد من ذوبان الهواء، ثم يدخل خزان التعويم لتحرير الفقاعات.
الشكل 1-1 مخطط عملية التعويم النفاث
1-ضغط الماء؛ 2-الفوهة: 3-غرفة الشفط؛ 4- قسم الانقباض؛ 5- الحلق : 6- قسم الشفط والتشتت : 7- خليط الهواء والماء : 8- أنبوب الشفط
بعد دخول الهواء المضغوط من قاع حوض السباحة، يتم تقطيعه إلى فقاعات صغيرة بواسطة لوحة الانتشار المسامية الصغيرة. المبدأ الأساسي هو السماح للهواء بالدخول إلى الماء من خلال فقاعات صغيرة من خلال جهاز الانتشار مع وجود فجوات مقبولة للتعويم.
الشكل 1-2 تعويم الناشر للتهوية
1- غرفة التدفق: 2- مدخل الهواء: 3- عمود الفصل: 4- لوحة انتشار سيراميكية صغيرة المسام: 5- زبد: 6- سائل متدفق
تتمثل مزايا هذه الطريقة في أنها بسيطة وسهلة التشغيل، كما أنها موفرة للطاقة نسبيًا؛ ومع ذلك، يتم حظر المسام الصغيرة المنتشرة بسهولة، وتكون الفقاعات التي تنتجها اللوحة الصغيرة المسامية كبيرة نسبيًا (قطرها 1-10 مم)، مما يحد بشكل كبير من نطاق استخدامها.
تستخدم هذه الطريقة في الغالب لتعويم المعادن والمعالجة الأولية لمياه الصرف الصحي التي تحتوي على الزيت والصوف وما إلى ذلك، ومعالجة تعويم الرغوة لمياه الصرف الصحي التي تحتوي على كمية كبيرة من المواد الخافضة للتوتر السطحي، والتي يمكن أن تقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة.
يظهر مبدأ تعويم التهوية للوحة الانتشار في الشكل 1-2.
يتم تهوية تعويم تهوية المكره عن طريق الضغط السلبي المتكون تحت لوحة الغطاء الثابتة عندما تدور المكره بسرعة عالية، ويتم امتصاص الهواء من أنبوب الهواء.
يتم خلط الهواء الداخل إلى مياه الصرف الصحي وتدفق المياه المتداول جيدًا بواسطة المكره، مما يشكل فقاعات دقيقة يتم التخلص منها خارج المكره. ترتفع الفقاعات عموديًا وتطفو بعد أن تقوم لوحة المعدل بتثبيت التدفق. يتم كشط الرغوة المتكونة من الخزان بواسطة الكاشطة بطيئة الحركة.
معدات العملية بسيطة، ولكن الفقاعات المتولدة كبيرة، ويمكن بسهولة توليد فقاعات عملاقة في الماء. إنها مناسبة لمعالجة مياه الصرف الصحي بكميات صغيرة من المياه وتركيزات عالية من الملوثات.
يظهر هيكل معدات التعويم المكره في الشكل 1-3.
الشكل 1-3 رسم تخطيطي لهيكل معدات التعويم بالهواء المكره
1- المكره. 2- الغلاف؛ 3-عمود الدوران: 4-الكم: 5-المحمل: 6-أنبوب الإدخال: 7-حوض مدخل المياه: 8-حوض مخرج المياه: 9-حوض الرغوة: 10-لوحة الكاشطة: 11-لوحة المقوم
تتمثل طريقة التعويم الإلكتروليتي في إدخال مجموعات متعددة من أقطاب الأنود والكاثود غير القابلة للذوبان مع تناوبات إيجابية وسلبية في مياه الصرف الصحي، وتمرير تيار مباشر، وإنتاج التحليل الكهربائي، والرحلان الكهربائي، واستقطاب الجسيمات، واختزال الأكسدة، والتفاعل بين منتجات التحليل الكهربائي، وما إلى ذلك، و تحليل مياه الصرف الصحي مباشرة بالكهرباء.
ينتج الأنود والكاثود فقاعات دقيقة من الهيدروجين والأكسجين، والتي تلتصق بجزيئات الملوثات الموجودة في مياه الصرف الصحي أو الندفات المتكونة عن طريق معالجة التخثر وتطفو على سطح الماء، مكونة طبقة رغوية، ثم تتخلص من الرغوة لفصلها وإزالتها الملوثات.
يظهر جهاز التعويم الخاص بطريقة التعويم الكهربائي في الشكل 1-4.
معدات التعويم الكهربائي بسيطة، وسهلة الإدارة، وسهلة التحكم في ظروف التشغيل، وصغيرة الحجم، وعملية. ومع ذلك، تشمل المشاكل ارتفاع استهلاك الطاقة وسهولة قياس ألواح الأقطاب الكهربائية.
تستخدم هذه الطريقة بشكل أساسي في معالجة مياه الصرف الصناعي على نطاق صغير وتركيز الحمأة.
الشكل 1-4 خزان التعويم الكهربائي ذو التدفق الرأسي
1-غرفة التدفق: 2-شبكة المقوم: 3-مجموعة الأقطاب الكهربائية: 4-فتحة التدفق الخارجي: 5-غرفة الفصل: 6-فتحة تجميع المياه: 7-أنبوب المخرج: 8-أنبوب تصريف الحمأة: 9-مكشطة الخبث: 10-ماء منظم المستوى: 11-مخرج: 12-مدخل: 13-تفريغ الحمأة
يعمل تعويم الهواء المذاب على إذابة الهواء في الماء تحت ضغط معين، ويصل إلى حالة مفرطة التشبع، ثم يقلل فجأة من ضغط ماء الهواء المذاب. في هذا الوقت، يهرب الهواء المذاب في الماء من الماء على شكل فقاعات صغيرة.
نظرًا لأن عملية التشغيل هذه يمكنها أيضًا التحكم بشكل مصطنع في وقت الاتصال بين مياه الصرف الصحي والفقاعات، فإن تأثير الفصل أفضل من طريقة الهواء المشتت ويستخدم على نطاق واسع.
يعد التعويم بمضخة الهواء المذاب أحد أكثر طرق التعويم بالهواء المذاب التي تمت دراستها. تظهر عملية تعويم مضخة الهواء المذاب في الشكل 1-5.
الشكل 1-5 مخطط عملية تعويم مضخة الهواء المذاب
1-مياه الصرف الصحي؛ 2-جهاز التحريك؛ 3-خزان التلبد. أنبوب 4 إطلاق؛ 5-منطقة الاتصال؛ 6-منطقة الفصل؛ 7-مخرج الخبث 8-مكشطة الخبث. 9-تفريغ الخبث. 10- المياه النظيفة؛ 11- إرجاع الماء؛ 12-خزان فصل الغاز عن السائل؛ 13-مضخة الهواء المذابة؛ 14- خزان الفائض
تستخدم مضخة الهواء المذاب مضخة دوامية أو مضخة متعددة الأطوار تعمل بالغاز والسائل. مبدأها هو أن الهواء والماء يدخلان غلاف المضخة معًا عند مدخل المضخة، وتقوم المكره الدوارة عالية السرعة بتقطيع الهواء المستنشق إلى فقاعات صغيرة عدة مرات. تذوب الفقاعات الصغيرة بسرعة في الماء تحت بيئة الضغط العالي في المضخة لتكوين ماء هواء مذاب ثم تدخل خزان التعويم لإكمال عملية التعويم.
يبلغ قطر الفقاعات الناتجة عن مضخة الهواء المذابة بشكل عام 20-40μm. أداء المضخة مستقر للغاية عندما يتغير معدل التدفق ويتقلب حجم الغاز، مما يوفر ظروف تشغيل أفضل لضبط المضخة والتحكم في عملية التعويم.
يتم تهوية غاز النفايات تحت الضغط العادي لإذابة الغاز بالكامل. ثم، في ظل ظروف الفراغ، يتم ترسيب الغاز المذاب في مياه الصرف الصحي لتكوين فقاعات دقيقة. تطفو الشوائب الجسيمية الملتصقة على سطح الماء لتشكل زبدًا رغويًا ويتم إزالتها. تعتمد كمية الهواء المترسبة على الهواء المذاب ودرجة الفراغ.
وميزة هذه الطريقة هي أن ضغط الهواء المذاب أقل من ضغط الهواء المذاب. تشكل الفقاعات، والتصاق الفقاعات بالجزيئات، وطفو الكتل، كلها في بيئة مستقرة. نادرا ما يتم تدمير الكتل، واستهلاك الطاقة لعملية التعويم صغير نسبيا.
ومع ذلك، فإن العيب الأكثر أهمية هو أن الطفو يعمل تحت ضغط سلبي، ويجب أن تكون الكاشطة وغيرها من المعدات في خزان تعويم مغلق. ولذلك، فإن هيكل خزان التعويم معقد ويصعب صيانته وتشغيله. ولذلك، فإن هذه الطريقة أقل استخداما.
في ظل ظروف الضغط، يذوب الهواء في الماء ليشكل حالة فرط تشبع الهواء. بعد ذلك، يتم تقليل الضغط إلى المستوى الطبيعي، مما يسمح للهواء بالترسيب والانطلاق في الماء على شكل فقاعات صغيرة لتحقيق التعويم. تشكل هذه الطريقة فقاعات صغيرة، حوالي 20 إلى 100 ميكرومتر، مع تأثيرات معالجة سليمة وتطبيقات واسعة.
يمكن تقسيم عمليات تعويم الهواء المذاب المضغوط إلى ثلاثة أنواع: عملية الهواء المذاب الكامل، وعملية الهواء المذاب الجزئي، وعملية الهواء المذاب المضغوط الارتجاعي.
يتم استخدام عملية الغاز المذاب بالكامل للضغط وإذابة جميع مياه الصرف الصحي الموجودة في خزان التعويم من خلال جهاز تخفيف الضغط لفصل المواد الصلبة والسائلة.
وتتمثل مزاياه في حجم الغاز المذاب الكبير وزيادة فرص الاتصال بين الفقاعات وجزيئات الزيت والجزيئات العالقة؛ وفي ظل نفس ظروف معالجة المياه، يكون أصغر من خزان التعويم الذي تتطلبه طريقة تعويم الغاز المذاب بالارتجاع الجزئي، مما يقلل من الاستثمار في البنية التحتية.
ومع ذلك، نظرًا لأن جميع مياه الصرف الصحي تمر عبر مضخة الضغط، فإن درجة استحلاب مياه الصرف الصحي الزيتية تزداد، وتكون مضخة الضغط المطلوبة وخزان الغاز المذاب أكثر أهمية من الاثنين الآخرين، وبالتالي فإن استهلاك الطاقة الاستثمارية والتشغيلية أكثر أهمية.
تظهر عملية الغاز المذاب بالكامل في الشكل 1-6.
الشكل 1-6 مخطط التدفق لتعويم الهواء المذاب بالضغط في وضع الهواء المذاب الكامل
1- مدخل المياه الخام: 2- مضخة الضغط: 3- إضافة الهواء: 4- خزان وعاء الضغط (بما في ذلك طبقة التعبئة): 5- صمام تخفيض الضغط: 6- خزان تعويم الهواء: 7- صمام إطلاق الهواء: 8- المكشطة: 9 - نظام تجميع المياه. 10- الكاشف الكيميائي: 11- مقياس الضغط: 12- الزبد: 13- مخرج الماء
تعمل عملية الهواء المذاب جزئيًا على ضغط وإذابة جزء من مياه الصرف الصحي. وتدخل بقية مياه الصرف الصحي مباشرة إلى خزان التعويم، مما يوفر الكهرباء مقارنة بعملية الهواء المذاب الكاملة. يمر جزء فقط من الماء عبر خزان الهواء المذاب، ويكون حجم خزان الهواء المذاب صغيرًا.
ومع ذلك، نظرًا لأن كمية الغاز التي يوفرها الهواء المذاب المضغوط في مياه الصرف الصحي صغيرة، فيجب زيادة ضغط خزان الهواء المذاب.
خصائصها هي: مضخة الضغط التي تتطلبها طريقة التعويم بالهواء المذاب ذات العملية الكاملة أصغر، وبالتالي فإن استهلاك الطاقة منخفض؛ كمية الزيت المستحلب الناتج عن مضخة الضغط أقل من طريقة التعويم بالهواء المذاب ذات العملية الكاملة؛
حجم خزان التعويم هو نفس حجم طريقة التعويم بالهواء المذاب كاملة العملية ولكنه أصغر من حجم طريقة التعويم بالارتداد الجزئي. تظهر عملية الهواء المذاب جزئيًا في الشكل 1-7
الشكل 1-7 مخطط التدفق لتعويم الهواء المذاب بالضغط في وضع الهواء المذاب جزئيًا
1- الماء الخام: 2- مضخة الضغط: 3- إضافة الهواء: 4- خزان الهواء المذاب بالضغط (بما في ذلك طبقة التعبئة): 5- صمام تخفيض الضغط: 6- خزان تعويم الهواء: 7- صمام إطلاق الهواء: 8- المكشطة: 9 - نظام تجميع المياه: 10- الكواشف الكيميائية: 11- مقياس الضغط: 12- الزبد: 13- الماء الخارج
يعد تعويم الهواء المذاب بالضغط الارتجاعي الجزئي طريقة التعويم الأكثر استخدامًا في معالجة المياه.
وتتمثل عمليتها الأساسية في فصل جزء من الماء من خزان التعويم إلى خزان الهواء المذاب. بعد أن يقوم هذا الجزء من الماء بإذابة الهواء من ضاغط الهواء، يتم إطلاقه في الماء الداخل لخزان التعويم تحت الضغط العادي من خلال محرر الهواء المذاب عند مدخل خزان التعويم. يتم إطلاق الهواء المذاب تحت الضغط أيضًا على شكل فقاعات صغيرة، تلتصق بالكتل التي تدخل خزان التعويم وتطفو على سطح الماء لإزالتها.
خصائصه هي انخفاض ضغط المياه وانخفاض استهلاك الطاقة. لا يتم الترويج للاستحلاب أثناء عملية التعويم؛ تشكيل كتلة الشب جيدة. وحجم خزان التعويم أكبر من العمليتين السابقتين.
الشكل 1-8 مخطط التدفق لتعويم الهواء المذاب بالضغط في وضع الارتجاع
1- مدخل الماء الخام: 2- مضخة الضغط: 3- مدخل الهواء: 4- خزان الهواء المذاب بالضغط (بما في ذلك طبقة التعبئة): 5- صمام تخفيض الضغط: 6- خزان تعويم الهواء: 7- صمام إطلاق الهواء: 8- المكشطة: 9- ماسورة تجميع المياه وإرجاع ماسورة المياه النظيفة: 10- مخرج المياه
يتم استخدام طريقتي تعويم الهواء المذاب ذو العملية الكاملة وتعويم الهواء المذاب جزئيًا مباشرة لضغط وإذابة الهواء في الماء الخام، وبالتالي فإن المادة المعلقة من الماء الخام تسد بسهولة محرر الهواء المذاب. بالإضافة إلى ذلك، كلا الطريقتين تطلقان الغاز فقط بعد تكوين الكتل، لذلك يتم تدمير الكتل بسهولة.
بالمقارنة مع عملية تعويم الهواء المذاب الكاملة، فإن حجم الماء المستخدم للهواء المذاب المضغوط في عمليتي تعويم الهواء المذاب الجزئي وتعويم الهواء المذاب الراجع الجزئي يمثل فقط 30% إلى 35% و10% إلى 20% من الإجمالي حجم الماء على التوالي.
لذلك، في ظل نفس استهلاك الطاقة، يمكن زيادة ضغط الهواء المذاب بشكل كبير، وتكون الفقاعات المتكونة أكثر صغرًا وموحدة، ولا يتم تدمير الكتل.
بغض النظر عن عملية تعويم الهواء المذاب، فإن هيكلها يشتمل بشكل أساسي على نظام الهواء المذاب بالضغط، ونظام إطلاق الهواء المذاب، ونظام التفاعل، ونظام الفصل.
بالمقارنة مع التعويم الإلكتروليتي وتعويم الهواء المشتت، يتميز تعويم الهواء المذاب بالخصائص التالية: قابلية ذوبان الهواء في الماء كبيرة، والتي يمكن أن توفر ما يكفي من الفقاعات الدقيقة لتلبية متطلبات فصل الصلبة والسائلة للمتطلبات المختلفة وضمان تأثير الإزالة؛
حجم جسيم الفقاعة المتولد بعد تخفيف الضغط صغير (20-100 ميكرومتر)، والطول موحد، وترتفع الفقاعات الصغيرة ببطء شديد في خزان التعويم، ويكون الاضطراب في خزان التعويم بسيطًا، وهو مناسب بشكل خاص لفصل المواد السائبة. الكتل والمواد الصلبة الدقيقة؛
المعدات والعملية بسيطة نسبيًا، والصيانة والإدارة مريحة.
شركة وشى يوسون لمعدات حماية البيئة المحدودة
تصميم وتصنيع أنظمة تعويم الهواء المذاب للصناعة! معالجة مياه الصرف الصحي.فيما يلي أنظمة التعويم بالهواء المذاب ذات الكفاءة العالية التي ننتجها.
يمكننا تخصيص تعويم الهواء المذاب لمختلف سيناريوهات تطبيق معالجة مياه الصرف الصحي وتلبية متطلباتها بدقة مؤشرات معالجة مياه الصرف الصحي.
نحن نقدم تدريبًا شاملاً على التشغيل والدعم الفني لحل المشكلات التي تنشأ أثناء التشغيل.
ظهرت طريقة التعويم لأول مرة في التعدين، وذلك باستخدام الفقاعات لاستخلاص المكونات القيمة من الخامات، ويطلق عليها اسم التعويم.
في وقت مبكر من عام 1860، عندما حصل ويليام هاينز على براءة اختراع، كان لعملية التعويم نطاقًا خاصًا من التطبيقات الصناعية في معالجة المعادن.تاريخ براءات اختراع التعويم). ولا يزال يستخدم على نطاق واسع وقد أحرز تقدمًا كبيرًا، خاصة بالنسبة للخامات ذات التركيبات المختلفة؛ يمكن استخدام خصائص عوامل التعويم المختلفة لتنفيذ فصل التعويم الانتقائي بسلاسة.
في أوائل القرن العشرين، كانت هناك العديد من براءات الاختراع لتكنولوجيا التعويم باستخدام الغاز كوسيلة للتعويم. في عام 1904، اقترح إلمور التحليل الكهربائي لتوليد الفقاعات، والتي تطورت فيما بعد إلى التعويم الكهربائي في معالجة المياه.
وفي يناير 1902، حصل الأسترالي تشارلز ف. بوتر على براءة اختراع بريطانية لتعويم الكبريتيدات في محلول حمضي ساخن. واستخدم المحرض وادعى أن المحلول 'سوف يتفاعل مع الكبريتيدات القابلة للذوبان الموجودة لتكوين فقاعات من الهيدروجين المكبرت على جزيئات الخام وبالتالي رفعها إلى السطح'.
جهاز تعويم الفخار
في نفس العام، استخدم إلمور أيضًا الفراغ لتوليد الفقاعات، والتي تطورت لاحقًا إلى تعويم الغاز المذاب بالفراغ. في عام 1906، اخترع سليمان وآخرون محركًا أو دافعًا لتحريك الملاط بقوة لتهوية الملاط، والذي تطور إلى طريقة التعويم بالغاز المشتت في معالجة المياه.
في عام 1914، استخدم كالو مشتتًا مساميًا تحت الماء لإدخال الفقاعات في الماء. تسمى هذه الطريقة بتعويم الهواء المنتشر الصغير في مجال معالجة المياه.
تسمى الطريقتان المذكورتان أعلاه بتعويم الهواء المنتشر في صناعة معالجة المياه.
في عام 1905، قام سليمان بضغط الماء وتزويده بالأكسجين ثم إطلاقه تحت ضغط منخفض. أصبحت هذه الطريقة أول براءة اختراع لتعويم الهواء المذاب المضغوط.
جهاز لفصل الجزيئات المعدنية في الخام
جهاز تركيز خام هوفر
في مجال معالجة المياه، في وقت مبكر من عام 1920، فكر سي إل بيك في استخدام التعويم بالهواء لمعالجة مياه الصرف الصحي.
في عام 1924، بيترسون وآخرون. يذوب الهواء في الماء تحت ضغط مرتفع ثم يطلقه تحت الضغط العادي لإنتاج فقاعات دقيقة، والتي يتم تطبيقها على الماء الأبيض في صناعة الورق لاستعادة الألياف.
في عام 1943، نشر كل من CA Hansan وHB Goraas مقالًا عن معالجة مياه الصرف الصحي بالتعويم بالهواء في مجلة الصرف الصحي 'Sewage Works Journal' وخلصا إلى أن التعويم بالهواء يمكن أن يزيل كل شيء تقريبًا. المواد الصلبة العالقة. وخلص إلى أنه ليس له أي تأثير كبير على مجلس الإدارة تتكون من المواد الصلبة الذائبة.
في عام 1945، نُشر مقال بعنوان 'تنقية المياه بالتعويم' بقلم إس إتش هوب. كانت المقالة قصيرة جدًا وخلصت إلى أن طريقة التعويم بالهواء تتطلب وقتًا أقل من الطريقة التقليدية. وأوصى بضرورة إيلاء مزيد من الاهتمام لهذه الطريقة. كان هذا أول تقرير عن استخدام تعويم الهواء في إمدادات المياه.
في الخمسينيات، كانت هناك بالفعل آلات التعويم الصناعية. ومع ذلك، كان تأثير تنقية المياه ضعيفًا بسبب ضعف تقنية توليد الفقاعات الدقيقة. كان تطوير تكنولوجيا تنقية المياه بالتعويم بطيئا نسبيا، وكانت هناك تقارير قليلة عن أبحاثها وتطبيقها.
في الستينيات، ضغط العودة الجزئي تعويم الهواء المذاب ظهرت الطريقة. تتميز طريقة التعويم هذه بتأثير جيد لتنقية المياه وتحسين الكفاءة الاقتصادية بشكل كبير، وبالتالي توسيع نطاق تطبيقها. ولذلك، تم تطبيقه على مياه الصرف الصناعي في أوائل الستينيات وتم ترقيته إلى تنقية مياه الشرب في منتصف الستينيات.
1961 قامت السويد ببناء أول محطة لمعالجة مياه الصرف الصحي باستخدام التعويم بالضغط الراجع الجزئي. وفي مجال معالجة المياه، تم تشغيل 'مرشح التعويم' الذي صنعته شركة بوراك بالسويد في منتصف الستينيات.
وفي جنوب أفريقيا، بدأت الدراسات التجريبية حول التعويم في الستينيات. وفي عام 1969، تم إنشاء محطة معالجة لإزالة الطحالب من مياه البرك الناضجة باستخدام تقنية التعويم بالهواء المذاب، وتم إعادة استخدام النفايات السائلة لمياه الشرب للسكان. بعد ذلك، قام باحثون من جنوب إفريقيا بتطبيق تقنية التعويم بالهواء المذاب في تكثيف الحمأة ومعالجة مياه الصرف الصناعي.
ولم تكتسب هذه التكنولوجيا فرصًا إقليمية لمعالجة المسطحات المائية الغنية بالمغذيات إلا في أواخر السبعينيات. بحلول التسعينيات، تم استخدام التعويم بالهواء المذاب على نطاق واسع.
يُذكر أنه منذ عام 1965، استخدم أحد المصانع في فنلندا عملية التعويم بالهواء المذاب لمعالجة مياه الشرب. منذ ذلك الحين، اعتمدت العديد من المصانع هذه العملية، وكان تأثير المعالجة مثاليًا، مما يثبت أن تقنية التعويم بالهواء المذاب هي عملية معالجة مناسبة للمسطحات المائية ذات درجات الحرارة المنخفضة والغنية بالدبال.
أجرى الاتحاد السوفييتي أبحاثًا مكثفة حول التعويم لمعالجة مياه الصرف الصناعي المختلفة. ونشرت دراسة عن 'معالجة مياه الصرف الصحي بالتعويم' عام 1976، لكن محتواها كان متحيزًا نحو التجارب المتوسطة والصغيرة الحجم، ولم يكن هناك العديد من المشاريع ذات التطبيقات الفعلية.
اخترع الدكتور كروفتا معدات التعويم في السبعينيات في الولايات المتحدة وأنشأ شركة Krofta الهندسية. جعلت شعبية المنتج Krofta مرادفًا للمعدات. بعد ذلك، تم استخدام معدات التعويم على نطاق واسع في صناعة معالجة المياه وتم تقديمها إلى بلدي في الثمانينيات لمعالجة المياه البيضاء في صناعة الورق، وحققت نتائج جيدة.
وفي المملكة المتحدة، قدمت شركة معالجة المياه في البلاد أجهزة تعويم بالهواء المذاب على نطاق تجاري في السبعينيات. قامت بتركيب أول مجموعة كاملة لتعويم الهواء المذاب في محطة ترشيح بالقرب من ميناء أبردين في عام 1975.
بدأت الأبحاث الأولية حول تعويم الهواء المذاب في هولندا في السبعينيات. في عام 1979، بدأ تصميم وبناء أول محطة تعويم بالهواء المذاب في هولندا.
اعتبارًا من عام 1995، اعتمدت 7 شركات لإمدادات المياه في هولندا تقنية التعويم بالهواء المذاب، وذلك لإزالة الطحالب بشكل أساسي.
وفقا لتقارير من الولايات المتحدة وجنوب أفريقيا، تم استخدام تكنولوجيا التعويم بالهواء المذاب على نطاق واسع في العديد من البلدان والمناطق، مثل جنوب أفريقيا، وشمال أوروبا، وهولندا، والمملكة المتحدة، والاتحاد السوفياتي السابق، واليابان، والهند.
كان أحد الأسباب المهمة للتطور السريع لتكنولوجيا تنقية المياه بالتعويم في السبعينيات هو تحسين تكنولوجيا توليد الفقاعات الدقيقة. إنه إطلاق الهواء المضغوط المذاب في الماء إلى فقاعات دقيقة تحت ظروف محددة خاضعة للرقابة من خلال أداة إطلاق خاصة.
وبما أن هذا المحرر الخاص يؤثر بشكل كبير على تأثير معالجة المياه وتكاليف إنتاج المياه، فقد تم إدراجه كبراءة اختراع في الخارج، مثل محرر براءة الاختراع AKA الذي طورته شركة AKA السويدية.
في الثمانينات، تم إدراج تقنية الفصل بالتعويم كواحدة من أفضل عشر تقنيات كيميائية جديدة في الولايات المتحدة. لقد عزز التطور السريع لتكنولوجيا التعويم وواصل تطبيقها.
م. هيريد وآخرون. قدم تكنولوجيا التعويم من منظور الكيمياء التحليلية، وخاصة تعويم ترسيب المواد العضوية والأيونات غير العضوية والتعويم الأيوني، مما عزز تطوير تكنولوجيا التعويم.
في عام 1985، اخترعت شركة حماية البيئة HydroCal الأمريكية تقنية تعويم جديدة - التعويم بالهواء المستحث (يُشار إليه اختصارًا بـ THK).
THK هي تقنية جديدة لتعويم الهواء الميكانيكي. كما اخترعت شركة حماية البيئة نظام التعويم الدوامي CAF في كاليفورنيا بالولايات المتحدة الأمريكية، والذي يستخدم تصميمًا فريدًا للمهوية ليحل محل الفوهة التقليدية وطريقة إذابة الفوهة. وقد أدخلت هذه العملية إلى بلدي في عام 1997.
بعد التسعينيات، ومع تطور تكنولوجيا مضخات المياه، تم تطبيق مضخات خلط الغاز والسائل تدريجيًا في عمليات التعويم.
تمتص المضخة الهواء والماء في نفس الوقت وتحقق خلط الغاز والسائل من خلال الخلط المضغوط في المضخة. بالإضافة إلى ذلك، أصبح البحث النظري حول تكنولوجيا التعويم أكثر تعمقا. من خلال البحث الدقيق في الديناميكا والديناميكا الحرارية وميكانيكا الموائع وما إلى ذلك، تم تلخيص نموذجين ديناميكيين: نموذج نظرية توازن المجموعة ونموذج نظرية المسار.
ومن حيث ميكانيكا الموائع، فقد تم تقسيم تطور التعويم إلى ثلاثة أجيال على أساس الاختلاف في حالة الحمل والتدفق، مما أدى إلى تحقيق انتقال حالة التدفق من التدفق الصفحي إلى التدفق المضطرب، وظهر التعويم المضطرب. يوفر البحث النظري أساسًا نظريًا متعمقًا لتطوير تقنيات التعويم مثل التعويم بالهواء المذاب، والتعويم الدوامي، والتعويم النفاث، ويعزز التطبيق الواسع النطاق لتكنولوجيا التعويم.
منذ عام 2001، أطلقت شركة M-IEpcon AS بنجاح جهاز التعويم المدمج EPCON، والذي يجمع بين تقنية الفصل بالطرد المركزي الدوار وتقنية فصل التعويم وتفريغ الغاز. لقد وصلت الآن إلى مرحلة التشغيل التجاري وتم تصنيفها كواحدة من أفضل عشر تقنيات مبتكرة في عام 2004 من قبل مؤتمر تكنولوجيا هندسة النفط البحرية (OTC) الشهير.
تشتمل معدات التعويم بالهواء المذاب المضغوط على نظام هواء مذاب بالضغط، ونظام إطلاق الهواء، وخزان التعويم، والمعدات المساعدة. تقوم مضخة الماء بالضغط بتوصيل الماء والهواء إلى خزان الغاز عند ضغط معين، مما يسمح للماء والهواء بالتدفق. الاتصال بشكل كامل.
هناك العديد من أنواع خزانات الهواء المذاب، كما هو موضح في الشكل 1. من بينها، يتمتع خزان الهواء المذاب المملوء بالحشوات بأعلى كفاءة، بحوالي 30% أعلى من خزان الهواء المذاب بدون حشوات. يوصى باستخدام خزان مملوء من نوع الرش مع استهلاك منخفض للطاقة وكفاءة عالية للهواء المذاب، بالإضافة إلى الهواء الذي يوفره ضاغط الهواء.
1. التدفق المباشر
2. نوع القسم الطولي
3. نوع الغلاف
4. نوع الحجاب الحاجز
5. نوع التعبئة
6. نوع لوحة الزهرة
7. نوع المياه النفاثة
8. نوع الهبوط
9. نوع الرش
10. نوع الدوامة
يشتمل نظام إطلاق الهواء على جهاز إطلاق الهواء المذاب وخط أنابيب الماء والهواء المذاب.
يعمل محرر الهواء المذاب على تقليل ضغط الماء في وعاء الضغط بحيث يتم إطلاق الغاز الموجود في ماء الهواء المذاب على شكل فقاعات دقيقة ويمكن أن يلتصق بالجسيمات بسرعة وبشكل متساوٍ.
أكثر أجهزة إطلاق الهواء المذاب استخدامًا في الصين هي أجهزة إطلاق الهواء المذاب من النوع TS، والتي فازت بجائزة الاختراع الوطنية. إطلاق الهواء المذاب المحسن من نوع TJ ومحرر الهواء المذاب من النوع التلفزيوني (معرفة شاملة حول جهاز تحرير تعويم الهواء المذاب).
مُحرر الهواء المذاب من النوع TS
جهاز تحرير الهواء المذاب من نوع TJ
نوع التلفزيون متوسط توزيع الهواء المذاب
إن جهاز إطلاق الهواء المذاب ذو الضغط المنخفض TS-70 هو أول جهاز إطلاق خاص في الصين. يمكنها إطلاق عدد كبير من الفقاعات الدقيقة التي تلبي متطلبات تنقية مياه التعويم تحت ضغط منخفض. ولهذا السبب، فاز مُحرر الهواء المذاب بجائزة الاختراع الوطنية في عام 1980.
مع التطوير المستمر لتكنولوجيا تنقية المياه بالتعويم المحلي، تم تحسين المحرر من النوع TJ على أساس النوع TS. إنه يحتفظ بأداء الإطلاق الممتاز لمحرر النوع TS، ويزيد من إنتاج الماء، ويضيف جهاز تفريغ لقاذف الماء. عند انسداده، يمكن شطفه في الموقع دون تفكيك المحرر، ولكن له عيوب التوزيع غير المتكافئ للمياه عند الفوهة وإضافة جهاز تفريغ.
جهاز تحرير الهواء المذاب بالاهتزاز الموزع بشكل موحد من النوع TV هو الجيل الثالث من جهاز تحرير الهواء المذاب الذي تم تطويره حديثًا بعد جهاز تحرير الهواء المذاب من النوع TS ونوع TJ. لقد تم تطويره بنجاح بناءً على استكشاف المبدأ الأساسي لإطلاق الهواء المذاب ودمجه مع مبدأ الاهتزاز.
إنه لا يمتص الأداء الممتاز لمحررات الهواء المذاب TS وTJ فحسب، بل يعمل أيضًا على تحسين توحيد توزيع المياه الصادرة عن المُحرر، ويزيد من احتمالية الاصطدام والالتصاق بين الفقاعات الدقيقة والشوائب في الماء المراد معالجته، وأكثر من ذلك يحسن تأثير تنقية المياه التعويم.
بالإضافة إلى ذلك، بمجرد انسداد جهاز التحرير من النوع التلفزيوني، طالما أن صمام التهوية مفتوح خارج خزان التعويم ويتم توصيل مصدر الهواء المضغوط، يمكن تنظيف الانسداد الموجود في جهاز التحرير باستخدام ماء الهواء المذاب المضغوط. هذا لا يتغلب فقط على عيوب جهاز تحرير الهواء المذاب من النوع TS الذي يتم حظره بسهولة، ولكنه يوفر أيضًا جهاز التفريغ مقارنةً بجهاز تحرير الهواء المذاب من النوع TJ.
في الوقت الحاضر، المُحررات شائعة الاستخدام في الصين هي المُحررات من النوع TS وTJ والتلفزيون التي طورتها جامعة تونغجي، وتركز الأبحاث حول المُحررات أيضًا على هذه الأنواع الثلاثة من المُحررات. لقد تطور هذا النوع من المُحرر إلى الجيل الخامس من المنتجات، لكنه لم يتغير كثيرًا.
خصائصها المشتركة هي: إطلاق الغاز المثالي، عندما يكون ضغط الغاز المذاب أعلى من 0.15MPa، يمكن إطلاق حوالي 99% من الغاز المذاب؛ يمكنهم العمل تحت ضغط منخفض، عندما يكون ضغط الغاز المذاب أعلى من 0.2MP، يمكنهم تحقيق تأثير جيد لتنقية المياه وتوفير الكهرباء؛ الفقاعات التي تم إطلاقها جيدة، بمتوسط قطر فقاعة يتراوح من 20 إلى 40 ميكرومتر، والفقاعات كثيفة، وأداء الالتصاق جيد.
صورة لخزان المياه قبل إطلاق الماء والهواء المذاب
صورة لخزان المياه بعد إطلاق الماء والهواء المذاب
(1) يرتبط قطر الفقاعات المتولدة ارتباطًا وثيقًا بضغط الغاز المذاب وزاوية ميل المحرر. ويجب زيادة ضغط الغاز المذاب لتكوين فقاعات صغيرة متوسطة القطر. ومع ذلك، عندما يكون ضغط الغاز المذاب أكبر من 0.25MPa، يصبح تأثير زيادة الضغط على متوسط قطر الفقاعات أصغر فأصغر.
(2) مع تغير زاوية ميل المحرر (من العمودي إلى المائل)، كلما زادت زاوية الميل، زاد قطر الفقاعة المتولدة، وسيزداد متوسط قطر الفقاعات مع زيادة الارتفاع الصاعد. ومع ذلك، فقد وجد في التجربة أنه عندما يكون ضغط الغاز المذاب بقيمة عالية، مع ارتفاع الفقاعات، فإن التغير في زاوية ميل المحرر له تأثير أقل فأقل على متوسط قطر الفقاعات؛
(3) ستؤثر زاوية ميل المُحرر أيضًا على عدد الفقاعات التي يولدها. سيؤدي الوضع المائل للمحرر إلى توزيع غير متساوي للطور الغازي بداخله، مما يؤثر على عدد الفقاعات المنطلقة من الفتحة الصغيرة الموجودة في نهاية المحرر وبالتالي يؤثر على كفاءة التعويم.
بعد الحساب اللاحق للتجربة، يمكن ملاحظة أن عدد الفقاعات سينخفض مع زيادة الارتفاع، وعدد الفقاعات المتولدة عند وضع المحرر عموديًا أكبر بكثير من عدد الفقاعات المتولدة عند وضعه بشكل غير مباشر.
رسم تخطيطي لتغيير زاوية ميل المحرر
إقرأ المزيد عن: دمُحرر تعويم الهواء المحلول
يتم خلط الفقاعات الدقيقة والجسيمات العالقة في الماء بشكل كامل، وتلامسها، ولصقها في خزان التعويم، ويتم فصل الجزيئات الحاملة للغاز عن الماء.
هناك طرق عديدة لترتيب خزان التعويم. وفقًا لخصائص جودة المياه ومتطلبات المعالجة والظروف المحددة المختلفة المراد معالجتها، تم بناء العديد من خزانات التعويم، وفقًا لنوع استخدام خزان التعويم، يمكن تقسيمه إلى خزان تعويم بالتدفق الأفقي، وخزان تعويم بالتدفق الرأسي. الخزان، خزان التعويم الضحل عالي الكفاءة، خزان التعويم المشترك، خزان التعويم الأيوني، خزان التعويم الدائري، خزان التعويم بالتدفق المعاكس والتيار المشترك، وأشكال أخرى. من بينها نوع التدفق الأفقي و نوع التدفق العمودي هو الأكثر استخدامًا.
يعتبر خزان التعويم هو الأكثر استخدامًا على نطاق واسع، وغالبًا ما يتم دمج خزان التفاعل وخزان التعويم، كما هو موضح في الشكل 1-9.
يتم توجيه تدفق المياه إلى الأسفل بعد دخول مياه الصرف الصحي إلى خزان التفاعل واستكمال التفاعل. يدخل إلى غرفة تلامس التعويم من الأسفل لتمديد وقت التلامس بين الكتل والفقاعات. يتم كشط الحثالة الموجودة على سطح حوض السباحة في خزان تجميع الزبد، ويتم جمع المياه النظيفة بواسطة أنبوب تجميع المياه السفلي.
تتمثل مزايا خزان التعويم بالتأفق في عمق حوض السباحة الضحل والتكلفة المنخفضة والبنية البسيطة والتشغيل السهل. العيب هو أن معدل استخدام الحجم لجزء الفصل ليس مرتفعًا.
الشكل 1-9 خزان التعويم ذو التدفق الأفقي
①خزان التفاعل ②غرفة الاتصال ③خزان التعويم
معلمات العملية الأساسية لخزان التعويم ذو التدفق الرأسي هي نفس تلك الخاصة بخزان التعويم ذو التدفق الأفقي، كما هو موضح في الشكل 10. وتتمثل ميزته في أن غرفة الاتصال موجودة في وسط الخزان، ويتدفق الماء إلى المناطق المحيطة، والظروف الهيدروليكية جيدة.
العيوب هي أن الاتصال بخزان التفاعل ومعدل استخدام الحجم المنخفض أمر صعب. تظهر التجربة أنه يجب استخدام خزان التعويم ذو التدفق العمودي عندما يكون حجم المياه المعالجة أكثر أهمية من 150 إلى 200 م 3 / ساعة، وهناك المزيد من المواد القابلة للغرق في مياه الصرف الصحي.
الشكل 10: خزان التعويم ذو التدفق العمودي
1. خزان التفاعل 2. غرفة الاتصال 3. مخطط خزان التعويم
تتكون المعدات المساعدة لتعويم الهواء المذاب من مكشطة وجهاز جرعات الكاشف (مندف)، إلخ.
في نظام التعويم، هناك أنواع عديدة من الكاشطات، وأكثرها شيوعًا هي الجسر، والسفر، والسلسلة.
بالنسبة لنظام التعويم، بغض النظر عن نوع الكاشطة، سيكون هناك حمأة لا يمكن تصريفها بشكل نظيف في نهاية خزان التعويم أو في خزان تجميع الطين العائم على السطح أثناء التشغيل الفعلي.
ولأن المحتوى الصلب للحمأة السطحية الناتجة عن التعويم يبلغ حوالي 2%، فإن بعض الحمأة سوف تتدفق مرة أخرى إلى خزان التعويم بعد كشطها إلى نهاية خزان التعويم بواسطة المكشطة. وفي الوقت نفسه، سيكون هناك حمأة لا يمكن تصريفها بشكل نظيف في خزان تصريف الطين الخاص بخزان التعويم. في هذه الحالة، من الضروري إضافة نظام رش لطرد الحمأة؛ وإلا سيكون تنظيفها أكثر صعوبة بعد تجميد الحمأة لفترة طويلة.
عند التصميم، يمكن أيضًا تضمين مسار الكاشطة في نطاق الرش. يمكن الحفاظ على مياه الرش المطلوبة عند الحد الأدنى، ويمكن اختيار تصميم وموضع فوهة الرش وفقًا لذلك. يجب ضبط مدة وتكرار التنظيف ليكون قابلاً للتعديل. يمكن تصميم وتركيب صمام تنظيم يتم التحكم فيه عن بعد لمحطات المياه ذات متطلبات التشغيل الآلي العالية. وفي الوقت نفسه، يمكن النظر في صمام لضبط تدفق مياه التنظيف يدويًا.
وحدة تحضير البوليمر الأوتوماتيكية هي آلة جرعات مهمة في معالجة مياه الصرف الصحي. هناك أنواع مختلفة من آلات الجرعات التي يتم اختيارها وفقًا لطبيعة العامل والجرعة ومتطلبات العميل والميزانية. من حيث المواد، الفولاذ الكربوني، الفولاذ المقاوم للصدأ، PE، PP، U-PVC ومواد أخرى متاحة أيضًا.
① قيمة الضغط في خزان الهواء المذاب
يؤثر الضغط الموجود في خزان الغاز المذاب بشكل مباشر على كمية الغاز المذاب. كلما زادت قيمة الضغط، زادت القيمة النظرية لحجم الغاز المذاب.
② درجة الحرارة في خزان الغاز
كما تؤثر درجة الحرارة في خزان الغاز المذاب بشكل مباشر على كمية الغاز المذاب، في الصيغة P*A=مثالA (، يتناقص معامل هنري مع زيادة درجة الحرارة، مما يعني أن كمية الغاز المذاب ستنخفض مع زيادة درجة الحرارة.
③ حالة تدفق المياه
في عام 1923، اقترح لويس وويتمان 'نظرية الغشاء المزدوج' الشهيرة لشرح كيفية انتقال الهواء من الطور الغازي إلى الطور السائل.
تعتقد 'نظرية الغشاء المزدوج' أن أغشية الغاز الرقائقي والأغشية السائلة توجد على جانبي سطح التلامس بين الطور الغازي والسائل. تتركز مقاومة انتقال كتلة الهواء من الغاز إلى الطور السائل في الحالة الجزيئية بشكل أساسي على هذين الغشائين، خاصة في الفيلم السائل في حالة التدفق.
اقرأ المزيد عن: 《العوامل المؤثرة على حجم الغاز المذاب في خزان الغاز المذاب المضغوط》
① حجم الفقاعة
يعد حجم الفقاعات الدقيقة أحد أهم العوامل التي تؤثر على كفاءة التعويم. أثناء تعويم الهواء المذاب، عندما يكون قطر الفقاعة أقل من 50 ميكرومتر، يكون معدل الإزالة مرتفعًا نسبيًا؛ عندما يتم إنشاء فقاعات أكبر من 80 ميكرومتر، لا يوجد أي تأثير لتنقية المياه تقريبًا.
② مُحرر الهواء المذاب
من خلال تحليل حجم الفقاعة، يمكن ملاحظة أن حجم الفقاعة يؤثر بشكل كبير على تأثير تنقية مياه التعويم، والعنصر الذي يؤثر على حجم الفقاعة هو محرر الهواء المذاب بالضغط.
③ ضغط الغاز المذاب
ويؤثر ضغط الغاز المذاب على الهواء الذي يمكن إذابته في حجم معين من الماء. عند نفس درجة الحرارة، كلما زاد الضغط، زادت كمية الغاز المذاب في الماء. سيؤثر هذا على حجم وعدد الفقاعات المتولدة ويؤثر بشكل مباشر على تأثير التعويم.
④ زاوية وضع المحرر
يتم ترتيب المحرر في منطقة الاتصال لخزان التعويم. يمكن تقسيم ترتيبها إلى (1) نوع الاتصال العكسي، (2) نوع التدفق الدفعي في الاتجاه المشترك، و(3) نوع الإشعاع العمودي وفقًا لاتجاه التثبيت لجهاز التحرير.
تؤثر كل طريقة من طرق وضع المحرر على زاوية إطلاق ماء الهواء المذاب. يمكن ملاحظة أن زاوية إطلاق ماء الهواء المذاب هي أيضًا عامل أساسي يؤثر على تأثير تنقية ماء التعويم.
إقرأ المزيد عن:《العوامل المؤثرة على تأثير التعويم بالهواء المذاب المضغوط على تنقية المياه》
الغازان الأكثر وفرة في الهواء هما N2 وO2، وكلاهما غازات غير قطبية. بالنسبة لمثل هذه الجزيئات غير القطبية ذات الذوبان المنخفض جدًا، يجب أن تتواجد في الفجوات بين جزيئات الماء، لذا فإن ملء الفجوة هو وسيلة ليذوب الهواء في الماء.....
إقرأ المزيد عن:《كيف يذوب الهواء في خزان تذويب الهواء؟》
يكون ماء الهواء المذاب في خزان الهواء المذاب في حالة ضغط عالي بعد تعرضه للضغط بواسطة ضاغط الهواء. يذوب الأكسجين والنيتروجين الموجود في الهواء في الماء عن طريق ملء الفجوة والترطيب لتكوين ماء هواء مذاب مفرط التشبع.
بعد أن يطلق المُحرر ماء الهواء المذاب عالي الضغط، يتغير من حالة الضغط العالي إلى الضغط الطبيعي. وبسبب الانخفاض المفاجئ في الضغط، تنخفض أيضًا قابلية ذوبان الغاز في الماء بشكل ملحوظ. في هذا الوقت، تترسب العديد من الفقاعات من الماء. عادةً ما يستغرق الأمر ثلاث عمليات لترسيب الغاز من الماء لتكوين فقاعات صغيرة مستقرة......
إقرأ المزيد عن:《كيف يتم تشكيل الفقاعات الدقيقة؟》
5. نطاق تطبيق تكنولوجيا تعويم الهواء
فصل المواد العالقة الدقيقة والطحالب والتلبد الدقيق في الماء؛
استعادة المواد المفيدة من مياه الصرف الصحي، مثل ألياف اللب من مياه الصرف الصحي لصناعة الورق؛
الحمأة المنشطة الزائدة المركزة، مناسبة بشكل خاص لعمليات المعالجة الكيميائية الحيوية المعرضة لتراكم الحمأة؛
فصل واستعادة الأيونات المعدنية في مياه الصرف الصحي، والزيت المعلق، والزيت المستحلب في مياه الصرف الصحي الزيتية.
