Atık Suların Temel Arıtımı

Atık suyun birincil arıtımı hakkında bilgi edinmek için bu makaleyi okuyun: 1. Eleme 2. Grit Kaldırma 3. Kalınlaşma / Çökeltme 4. Hava Flotasyonu ve 5. Kolloid Giderimi.

PH ayarlaması ve eşitlemeden sonra, bir atık su akışı birincil arıtmaya tabi tutulur. Birincil işlemin amacı, askıya alınan konuları atık sudan uzaklaştırmaktır. Askıya alınmış maddelerin bir atık su akımından çıkarılması için kullanılacak bir teknik / teknik seçimi, parçacıkların katı ya da sıvı olmasına bağlıdır.

Teknik seçimi ayrıca katı parçacık yoğunluğuna ve boyutuna da bağlı olacaktır. Katı parçacıkların uzaklaştırılması, boru hatlarında, pompalarda ve müteakip arıtma ünitelerinde birikmesi muhtemel olduğu ve bu nedenle atık su arıtma tesisi (ETP) çalışmasını bozacağı için önemlidir. Asılı sıvının (yağlar, yağlar ve greslerin) atık sudan uzaklaştırılması, ikincil ve üçüncül arıtma ünitelerinin performansını olumsuz yönde etkileyebileceği için yapılmalıdır.

Daha büyük katı parçacıklar (15 mm veya daha fazla), tarama yoluyla giderilir. İri (0, 1 mm veya daha büyük) ve daha yoğun parçacıklar bir tanecik haznesinde veya bir hidroklonda tutuklanır. 0.1 mm'den daha ince (ancak kolloidler olmayan) daha yoğun parçacıklar bir kalınlaştırıcıya yerleştirilebilir veya çözünmüş hava yüzdürme (DAF) veya indüklenmiş hava yüzdürme tekniği ile uzaklaştırılabilir.

Aslında, hem ağır hem de hafif olan ince parçacıkların tamamen çıkarılması yalnızca filtreleme ile elde edilebilir. Bununla birlikte, ince partiküllerin uzaklaştırılması için filtreleme işlemi, genel olarak yalnızca nihai (parlatma) işleminin bir parçası olarak kullanılır, birincil işlemin bir parçası olarak kullanılmaz.

Asılı katı parçacıkların uzaklaştırılması için işlemler aşağıdaki sırayla gerçekleştirilir:

1. Tarama,

2. Grit giderme (0, 2 mm veya daha büyükse Grit haznesi -% 95 kaldırma; Hidro siklon - 0, 1 mm veya daha büyük% 95 kaldırma),

3. Kalınlaşma / sedimantasyon,

4. DAF / kaynaklı hava yüzdürme,

5. Kolloid çıkarılması.

1. Tarama:

Atık su arıtma tesisinin girişinde tarama yapılmalıdır. Amaç, aşağı akış işlem ünitelerinin tıkanmasını önlemek için sudan hem daha hafif hem de daha ağır olan büyük parçacıkları uzaklaştırmaktır.

Kaldırılması gereken sakıncalı malzemeler paçavralar, kauçuk ve plastik parçaları, makinelerin bileşen / kırık parçaları ve diğer muhtelif malzemelerdir. Kullanılan elekler metaliktir ve homojen dikdörtgen veya dairesel açıklıklara sahiptirler.

Bunlar paralel çubuklardan veya çubuklardan, ızgaralardan, delikli plakalardan, tel örgülerden vb. Oluşabilir. Taramalar elle veya mekanik olarak çıkarılır ve nihayet depolama malzemesi olarak veya yakılarak bertaraf edilebilir. Elekler açıklıkların boyutuna bağlı olarak kaba, orta veya ince olarak sınıflandırılır. Kaba elekler 75-150 mm açıklığa, orta olanlar 20-50 mm ve ince ekranlar 20 mm'den az açıklığa sahiptir.

Ekranlar genellikle iki tiptedir:

1. Yatay düzlemde bir açıyla yerleştirilmiş paralel çubuklardan veya çubuklardan oluşan bir raf.

2. Hareketli bir ekran, yatay bir döner tambur veya delikli plaka veya tel ağdan yapılmış dikey dönen bir disk.

Bir atık su akış kanalının tüm genişliğini kaplayacak şekilde yatay düzlem ile açılı olarak çubuklar veya çubuklar paralel olarak yerleştirilerek bir raf yapılır. Çubuklar veya çubuklar, üstünde yatay bir platform bulunan bir çerçeveye kaynaklanır. Platformda delikler olabilir, böylece üzerine geçici olarak depolanan raflar boşalabilir. Alternatif bir düzenleme, rafın toplanması ve sökülmesi için platforma bir araba koymaktır.

Çubuklar, giriş tarafında yandan 10 ila 15 mm genişliğindedir ve biraz sonra akış tarafına doğru sivrilir. Çubuklar ile rafın yatay düzlemdeki açısı arasındaki boşluk elle mi yoksa mekanik olarak mı temizleneceğine bağlıdır. Bir rafın yaygın olarak kullanılan özellikleri Tablo 9.1'de verilmiştir.

Temizleme sıklığı asılı atık su kaynaklı katıların birikme hızına bağlıdır. Manuel temizleme işlemi, tırmıkla periyodik olarak manuel olarak yukarı doğru süpürülürken, mekanik temizlik ise yukarı doğru hareket eden bir tırmık yardımı ile yapılır. Mekanik bir tırmık sürekli olarak yavaş bir hızda veya aralıklı olarak çalıştırılabilir.

Kanaldaki çökeltilerin birikmesini önlemek için, yaklaşma kanalındaki atık suyun doğrusal hızı 0, 3 m / s'den az olmamalıdır. Ekranlardaki hız normalde 0, 6 m / s ila 1, 2 m / s olmalıdır.

Bir bar ekranındaki kafa kaybı normalde 0, 08 ila 0, 15 m arasındadır. 0, 3 m'den fazla olmamalıdır. Çubuk elekler dışında, paslanmaz çelikten veya demirsiz delikli saclardan veya tel ağdan yapılmış döner tambur ve disk elekler de kullanılır. Bu ekranların açıklıkları genellikle 0, 2 mm ila 3 mm arasındadır.

Döner tambur elekleri, yukarı akış ucu açık ve aşağı akış ucu kapalı olarak yatay olarak yerleştirilir. Tüm genişliğini kaplayan bir kanala yerleştirilir ve normal olarak yarı su altında tutulur. Tambur atık suyunun açık ucundan su girer ve süzülen kısım çevresel açıklıklardan dışarı akar.

Tambur, yavaş bir hızda (4 ila 7 rpm) döner. Tambur döndükçe toplanan katılar su seviyesinin üstüne çıkarılır ve son olarak bunlar tamburun en yüksek noktasına yakın bir tambur içinde yer alan bir çukur veya taşıyıcıya geri yıkanır.

Bir ekrandan yapılmış bir dikey dairesel disk, açık bir kanalın tüm kesitini kaplayan yarıya batırılmış yatay bir şaft üzerinde döner. Atık su elek açıklıklarından akar ve askıya alınmış katı parçacıklar yüzeyinde kalır. Katı parçacıkları taşıyan elek, sıvı seviyesinin üzerine çıktığında, bunlar oluklara geri yıkanır.

Parçalanma:

Tarama işlemine bir alternatif ufaklıktır. Taramaların toplanması, kaldırılması, saklanması ve kullanılmasıyla ilgili sorunları ortadan kaldırır. Kıyma makineleri olarak bilinen ufalama cihazları, büyük, asılı katı parçacıkları engeller ve sudan çıkarmadan küçük parçalara ufalayarak ve ufalayarak bunları keser. Kıyılmış ve öğütülmüş parçacıklar, parçalayıcıdan geçer. Bunlar nihayet bir tanecik haznesindeki atık sudan veya bir primer çökeltme tankından ayrılır.

2. Grit Kaldırma:

İrmik, sudan daha ağır granül inorganik katı parçacıklardır.

Aşağıdaki amaçlara ulaşmak için bu parçacıkların atık sudan uzaklaştırılması gerekir:

1. Aşınmaya bağlı olarak pompalar, karıştırıcılar, vs. gibi aşağı akış işlem ekipmanlarının mekanik bileşenlerinin aşınmasını ve yırtılmasını önlemek,

2. Boru hatlarının tıkanmasını önlemek ve

3. İkincil arıtma ünitelerinde birikimi önlemek, aksi takdirde sık temizlik yapılmasını gerektirir

Sudan daha ağır olan inorganik katı parçacıklar yerçekimi nedeniyle akmakta olan bir akımdan ayrılmaktadır. Böyle bir ayırımın gerçekleştirildiği bir odaya Kumlu Bir Oda denir. Hazne öyle tasarlanmıştır ki, genellikle suyun içine yerleştirildiğinden daha hafif olan süspanse edilmiş organik partiküllerin çok az bir kısmı bulunur.

Alternatif olarak, irmikler bir hidro siklon içindeki bir atık su akımından uzaklaştırılabilir. Bir tanecik haznesi temel olarak, içindeki sıvı derinliğinden bağımsız olarak kanalda sabit bir sıvı hızı sağlayacak şekilde bir savak veya bu tür başka bir tıkanmanın yerleştirildiği boşaltma (çıkış) ucunda bir açık kanaldır.

Genel olarak, 0.2 mm büyüklüğünde katı parçacıkların yaklaşık% 95'inin çıkarılması için bir kum haznesi tasarlanmıştır. Bir tanecik odasında tutulan sıvı hızı, 0.15 m / s ila 0.30 m / s aralığındadır. Çoğu zaman, hız 0.3 m / s civarındadır. Kanal yatağına yerleşen katı parçacıklar, elle veya mekanik olarak çıkarılır.

Bir kum haznesi, dikdörtgen veya parabolik (yamuk) enine kesitte olabilir. Dikdörtgen kesitli bir grit odasının çıkış ucunda kullanılan akış kontrol cihazı, orantılı tipte bir savak veya sutro tipinde bir savak ya da bir kısmen geçmeli olabilir.

Hem orantılı savak hem de sutro savak, Şek. 4 ve 8'de gösterildiği gibi bir savağa ve bir ağza sahiptir. 9.3A ve 9.3B:

Orantılı bir savağın alt kenarı düz ve yataydır. Kanal yatağının 15 ila 30 cm yukarısında bulunur. Açıklığın kenarları kavislidir. Sutro savağı bir orantılı savak türüdür. Deliğinin bir tarafı düz ve dikey iken, diğer tarafı kavislidir.

Dikdörtgen Kesitli Kum Bölmesi Tasarım Yaklaşımı:

Bir kum haznesinde, göreceli olarak daha iri büyüklükteki ayrı parçacıklar, yerçekimi etkisi altında yer alırken, akan atık su, bunları odanın çıkış ucuna doğru taşımayı dener. Odanın boyutları, önceden seçilmiş bir büyüklükteki parçacıkların çoğunun kanaldan dışarı sürüklenmeden önce odanın zeminine yerleşeceği şekilde olmalıdır.

Normalde, atık su akışından 0, 2 mm veya daha büyük boyutlu parçacıkların tamamen uzaklaştırılması için tasarlanmıştır. Akış kontrol cihazı ve bölme kesiti, belirli bir zamanda atık su hacimsel akış hızına bakılmaksızın bölme içerisindeki sıvı hızının homojen olacağı şekilde tasarlanmalıdır.

Dikdörtgen Oda Boyutlandırma ve Savak Tasarımı:

Bir dikdörtgen tanecikli hazne ve savak ölçüsü aşağıdaki adımlarla tahmin edilebilir:

Adım-I

Haznede tutulması gereken en küçük parçacık boyutunu seçin. Yoğunluğunu tespit et.

Spesifik bilginin yokluğunda, aşağıdaki varsayılabilir:

dp = 0, 2 mm ve sp. gr. = 2.65

II. Adım :

Denklemleri kullanarak ovalama hızını ve seçilen partikülün serbest çökelme hızını hesaplayın. (9.1) ve (9.2) sırasıyla

granüler kumlu parçacıklar için c = 0.03 ve yapışkan parçacıklar için 0.06,

f = 0, 03

g = 9, 81 m / s ²

dp = partikül çapı m olarak ve ϑ ₀ m / s olarak

C _D = sürükleme katsayısı

burada v = çalışma sıcaklığında suyun kinematik viskozitesi.

V ₀ ve v _s tahmini için yeterli bilgi bulunmadığında, bunlar 0, 3 m / s olarak alınır.

Adım Ill:

Odanın kesit alanı olarak tahmin edilmektedir.

buradaki Q = atık su akımının maksimum hacimsel akış hızı, m3 / s'dir.

IV. Adım :

Akış hızına (Q) karşılık gelen kanaldaki sıvı derinliği h, Denklem kullanılarak uygun bir oda genişliği W olduğu varsayılarak tahmin edilir. (9.4),

Gerçek oda derinliği H olarak alınır

H = h + bord yüksekliği + biriktirilmiş grit derinliği / mekanik konveyör derinliği.

Boş tahta yüksekliği 0, 3 ila 0, 6 m, konveyör derinliği ise 0, 15 ila 0, 3 m arasındadır.

Adım V :

Oda uzunluğu L'nin sıvı derinliği h'ye olan teorik oranı, önceden seçilmiş dp büyüklüğünde parçacıkların tamamen çıkarılması için, ₀ ila% 10 ile aynı olmalıdır.

Odanın gerçek uzunluğu olarak alınmalıdır

L _fiili = hesaplanan teorik uzunluk L teorisinin 1-5 ila 2 katıdır.

Bir tanecik odasının bu boyutlar yaklaşık 30 ila 60 saniyelik bir alıkoyma süresi ile sonuçlanmalıdır.

VI. Adımdaki Weir Tasarımı:

A. Oransal savak:

Simetrik (orantılı) için, hesaplanacak boyutlar (Şekil 9.3.A) h, W ', a ve b'dir. orantılı bir savak için h, Denk. kullanılarak hesaplanır. (9.4).

Böyle bir savaktaki akış hızı aşağıdaki denklemde verilmiştir:

25 ila 50 mm arasında değişen boyutlar. Normalde 37 mm olarak alınır.

b Eşitlik değeri kullanılarak tahmin edilir. (9.6) uygun bir a değerini varsaydıktan sonra. Savurun kavisli kenarlarının profili (açıklık) Denk. (9.7) aşağıda gösterildiği gibi.

B. Sutro Weir:

Bir sutro savak asimetrik orantılı savaktır (Şekil 9.3B). Tasarım prosedürü, orantılı bir savak için buna benzer. Weir boyutlarının hesaplanmasında aşağıdaki denklemler kullanılacaktır,

a ', b', w 've h. h, Denk. kullanılarak hesaplananla aynı şekilde alınır. (9.4). A 'boyutu 37 mm olarak alınabilir. b 'Denklem kullanılarak tahmin edilir. (9.8) aşağıda verilmiştir.

Savurun kavisli kenar profili, Eşd. (9.9) burada belirtildiği gibi.

Trapez Kesitli Kum Bölmesi Tasarım Yaklaşımı:

Sabit genişlikte bir savak ile donatılmış bir kum haznesi, içindeki sıvı derinliğinden bağımsız olarak haznede sabit bir ileri hızı korumak için teorik olarak bir parabolik enine kesite sahip olmalıdır. Böyle bir odanın kontrol bölümündeki kafa kaybı, dikdörtgen kesitli bir oda ile karşılaştırıldığında çok daha azdır. Bununla birlikte, parabolik bir enine kesite sahip bir oda oluşturmak zor olduğundan, gerçek enine kesit profiline bir yamuk yaklaşmaktadır.

Böyle bir grit odasının ve kontrol savakının boyutları, aşağıdaki prosedür kullanılarak tahmin edilebilir:

Adım I:

Bu temizleme hızı ϑ _O ve tane haznesinde tutulacak olan en küçük boyutlu parçacıkların serbest çökelme hızı Denklemler kullanılarak hesaplanacaktır. (9.1) ve (9.2) sırasıyla.

Adım II:

Hesaplanan değeri ₀ kullanarak, odanın enine kesit alanı Denklem yardımıyla hesaplanır. (9.3).

Adım Ill:

Bu tip kum haznesinde, genişlik, mekanik bir konveyör için kum haznesinin / boşluğunun üzerindeki sıvı seviyesinin bir fonksiyonudur. Odanın maksimum genişliğinin W _max olduğu kabul edilir. Bu varsayılmış W _max ve belirtilen maksimum atık su akış hızına dayanarak, önerilen odadaki sıvı derinliği Denklem kullanılarak hesaplanmalıdır. (9.10).

Gerçek oda derinliği H olarak alınacaktır

H = h + bord yüksekliği + biriktirilmiş grit derinliği / mekanik konveyör derinliği.

Odanın tabanındaki genişlik, kullanılacak konveyörün genişliğine bağlıdır. Herhangi bir özel bilgi yokluğunda 0, 6 m alınabilir.

Varsayılan W temeline ve hesaplanan h'a dayanarak, bir parabole yaklaşan bir yamuğun boyutları, Şekil 9.4'te gösterildiği gibi belirlenir.

Adım IV:

Bir trapexoidal tanecik odasının uzunluğu, örneğin Eşitlik kullanan bir dikdörtgen enine kesitli oda için olduğu gibi hesaplanır. (9.5):

Adım - V:

Bir yamuk taneciği odasının kontrol bölümü, sabit bir genişlikte a sahip dikey bir dikdörtgen açıklıktır. A genişliği, bir yukarı akış noktası ile kritik nokta (kontrol bölümü) arasındaki enerji denge denklemi kullanılarak hesaplanır.

d _c ve ν _c, kritik noktalarda sırasıyla derinlik ve sıvı hızıdır.

Denklem'in sağındaki son terim. (9.11) savaktaki kafa kaybı anlamına gelir. Kritik noktada

h ve bilinen, eq, Eq kullanılarak hesaplanır. (9.13) Denklemler (9.11) ve (9.12) birleştirilerek ve birleşik denklemin yeniden düzenlenmesiyle elde edilir.

Savağın a genişliği, hacimsel akış hızını kontrol bölümü boyunca dengelemek suretiyle tahmin edilir.

Örnek 9.2: Grit Odası :

Atık suyun 1035 m3 / saat oranında işlenmesi için bir kum haznesi tasarlanacaktır. Aşağıdaki bilgiler mevcuttur

Ortalama ortam sıcaklığı = 26 ° C,

Sp. gr. ayrıştırılacak tanecik parçacıklarının sayısı = 2.60

Kaldırılacak en küçük tane taneciklerin (kumlu) çapı = 0, 25 mm.

Çözüm:

Orantılı bir savak ile donatılmış dikdörtgen taneli oda.

Dikdörtgen Bir Odanın Boyutları:

Dikdörtgen bir odanın boyutlarını bulmak için aşağıdaki denklemler ve ilişkiler kullanılacaktır:

Oda Kesit Alanı:

Haznede Sıvı Derinliği:

Haznede Sıvı Derinliği:

Gerçek Oda Derinliği:

Oda Uzunluğu:

Oransal Savunma Tasarımı:

Trapez Kum Haznesi:

Haznede sıvı derinliği Denklem kullanılarak hesaplanacaktır. (9.10):

Bölme genişliğinin 1, 75 m olduğu varsayılmaktadır.

Oda derinliği, H = h + serbest tahta + konveyör derinliği

= (1, 4 + 0, 3 + 0, 2) m = 1, 9 m.

Odanın teorik uzunluğu,

Savak genişliği a, aşağıdaki denklemler kullanılarak hesaplanır:

Yamuk Odası Profili:

Oda profili, aşağıdaki adımlarla hesaplanır:

Adım I:

Bir parabolün profilinin durumu sağladığı tahmin edilir,

Konveyörden 1.4 m yukarıda bulunan sıvı derinliğine karşılık gelir.

h '- konveyörün üstündeki sıvı derinliği ve

w = karşılığı olan parabolün genişliği

Parabolün h '= h = 1, 4 m'ye karşılık gelen bölümünün alanı

ve W '= W = 1, 75 yanlış

H yüksekliği ve genişliği W olan bir parabolün A alanı olarak ifade edilir.

Dolayısıyla, parabolün profili,

Adım II:

Bu veriler uygun bir ölçekte çizilir ve Şekil 5'de gösterilen noktalardan pürüzsüz bir eğri çizilir. 9.2 h '= 0'da parabole bir teğet çekilir. Bu satırda ± 0, 3 m, bir konveyörün genişliğini ifade eder. Konveyör genişliği, konveyör genişliği ile ilgili herhangi bir özel bilgi olmadığında 0.6 m olarak alınır.

Teğet parabolaya 0, ± 0, 3 noktalarından çekilir. İki dikey çizgi 1.7, ± 0.875 noktalarından çizilir. Bu çizgiler, daha önce B ve E noktalarında çizilen teğetleri keser. Trapezoidal şekil ABCDEF, kum haznesinin profilini temsil eder.

hidrosiklon:

Bir kum haznesinde, katı parçacıklar yerçekimi kuvveti nedeniyle zemine yerleşir, oysa taneciklerin atık su kütlesinden hidroklonlu bir şekilde ayrılması, merkezkaç kuvveti nedeniyle gerçekleşir. Bir hidro siklon, görünüş olarak Şekil 9.5'te gösterildiği gibi geleneksel bir toz siklonuna görünüşte benzerdir. Normalde çapı, bir toz siklonuna kıyasla çok daha küçüktür.

Asılı katı parçacıkları içeren bir atık su akışı, silindirik kısmın tepesine teğet olarak teğet olarak sokulur. Hidro siklon girdikten sonra süspansiyon dönme hareketi geliştirir ve aşağı doğru spiraller vorteks oluşturur. Süspansiyonun dönme hareketi nedeniyle geliştirilen merkezkaç kuvveti, daha ağır (sudan) zorlar ve katı parçacıkları hidro siklonun çeperine doğru zorlamaz.

Duvara ulaşırken parçacıklar momentumlarını kaybeder ve duvar boyunca aşağı doğru kayarlar. Süspansiyon hidro siklonun konik bölümüne girdiğinde, aşağı doğru hareket eden bulamaçların katı içeriği artar ve daha hafif parçacıkların yanı sıra daha ince parçacıkları taşıyan su da bir iç girdap şeklinde yukarı doğru hareket eder.

Son olarak, daha kalın bir bulamaç, cihazı koninin tepesinde bırakır; kalan parçacıkları içeren nispeten temiz bir akım, silindirik bölümün üstünde merkezi bir konumda bulunan bir delikli taşma açıklığından çıkar.

Bir hidrokodonda, teğetsel giriş ile üstteki merkezi çıkış arasındaki basınç farkı nispeten (kum haznesine göre) yüksektir. Bu nedenle, ya akan (bir hidroklona) basınç altında olmalı ya da akışın pompalanması için bir pompa kurulmalıdır. Girişdeki basınç, çıkıştakinden en az 0, 5 kg / cm2 daha yüksek olmalıdır.

3. Kalınlaşma / Çökeltme:

Kalınlaşma ayrıca, kum temizleme işlemi gibi bir yerçekimi ayırma işlemidir. Bu işlem aynı zamanda çökeltme olarak da adlandırılır. Birincil muamele şemasının bir parçası olarak sudan daha ağır olan ince parçacıkların yanı sıra sulardan (çok ince parçacıkların kümeleri) uzaklaştırılması için kullanılır. Ayrıca, ikincil işlemden sonra askıya alınmış parçacıkların (çamur) uzaklaştırılması ve üçüncül muamele sırasında üretilen çökeltilerin uzaklaştırılması için kullanılır. 0, 2 mm'den daha ince parçacıklar koyulaştırma / çökeltme ile atık sudan ayrılır.

Kalınlaşma / sedimantasyonun amacı, bir süspansiyonu daha temiz bir taşma ve içeride olduğundan daha katı bir içeriğe sahip bir alt tortu / tortuya bölmektir. İnce süspanse edilmiş partiküllerin çökelme özellikleri, büyüklüklerine, yoğunluklarına, konsantrasyonlarına ve ayrı partiküller veya kütleler halinde bulunup bulunmadıklarına bağlıdır.

Ayrık partiküllerin düşük konsantrasyonda yerleştirilmesi serbest çökeltme olarak adlandırılır. Serbest çökeltme sırasında parçacıklar, komşu parçacıklardan etkilenmeden ayrı ayrı çökeltilir. Partiküllerin serbest çökelme hızı, partikül Reynolds sayısına bağlı olarak Stokes denklemi veya Newton'ın denklemi kullanılarak hesaplanabilir. Ayrık partiküllerin daha yüksek katı konsantrasyonunda (2000 mg / L'den fazla), ayrı partiküllerin yerleşmesi, komşu partiküllerden etkilenir. Bu duruma engelli çözüm denir.

Normal olarak, bir atık su akımında mevcut olan ayrı parçacıklar, aynı boyutta ve yoğunlukta olmaz; Bu nedenle, bir yerleşimcinin tasarlanması için, yerleşim oranı verileri deneysel olarak bir yerleşim sütununda testler yapılarak elde edilir (Şekil 9.6).

Endüstriyel atık sulardaki askıya alınan katı maddelerin çoğu, yumuşak bir yapıya sahiptir. Yüzenler, içinde sıkışmış su bulunan ince parçacıkların topaklarıdır. Özel bir geometri ve ebatları yoktur; Bu nedenle, kendi kuruş oranları, teorik olarak türetilmiş herhangi bir denklemin yardımıyla tahmin edilemez.

Yerleşirken birleşirler, büyüklükleri ve kütleleri artar. Sonuç olarak, oturma hızları değişir. Bu çökeltme türü, aerobik ve anaerobik tortuların çökeltilmesinde ve çökeltme sırasında üretilen kimyasal kütlelerin çökeltilmesinde kullanılan ikincil yerleşim yerlerinde meydana gelir.

Flo'lara yerleşme, bölgeye yerleşme olarak adlandırılır.

İşlem, toplu deneme sırasında aşağıdaki aşamalarda gerçekleştirilir:

(1) Başlangıçta homojen olan yüzdeler, birbirlerine göre nispeten sabit pozisyonda kalmaya devam etmeden birleşmeden kalmaya başlar. Üstte farklı bir katı-sıvı arayüzü gelişir. Bir yerleşimcinin tabanına daha yakın olan yüzer yerde durur ve birleşmeye başlar.

(2) Üst tabakanın baca içermeyen ve en altta bulunan tabakanın kalınlığı artar. Homojen zon kalınlığı azalır. Homojen katman ve birleştirilen katman arasında tutarlı bir ara maddeye sahip olan bir bölge, ikisi arasında oluşturulur.

(3) Yerleşme devam ettikçe homojen katman tamamen kaybolur.

(4) Birleştirilmiş çamurun sıkıştırılması, ağırlığından dolayı başlar.

Sıkışan suyun bir kısmı, çamur hacminin daha da azaldığı sonucu, küçük geyzerler şeklinde birleşik tabakadan çıkar. Yukarıdaki tarifnameden topaklı süspansiyonların ayrılması sırasında, sıvı akışının hem arıtılması hem de çamur akışının kalınlaşmasının gerçekleştiği açıktır.

Bir topaklı süspansiyonun yerleşme özellikleri, bir çökeltme kolonunda parti testleri gerçekleştirilerek bir yerleşimci tasarlamak için deneysel olarak değerlendirilecektir (Şekil 9.6). Toplanacak veriler tasarlanacak yerleşimcinin türüne bağlı olacaktır.

Bir atık su numunesinde bulunan ayrı parçacıkların / topakların çökelme özelliklerinin değerlendirilmesi için, yaklaşık 0, 6 m'lik aralıklarla örnekleme musluklarıyla takılmış yaklaşık 3 m yüksekliğinde ve 15 cm çapında saydam bir plastik sütun kullanılabilir (Şekil 9.6). Bir test yapmak için, bir atık su örneği ile bir sütun doldurulmalıdır. Kolondaki sıvının yüksekliği tercihen önerilen çökeltme ekipmanınınkiyle aynı olmalıdır.

Yerleşme işlemine devam edilmeli ve veriler toplanmalıdır. Elde edilecek veriler ve analizlerinin metodu, askıya alınan partiküllerin yapısına (ayrık / floc), konsantrasyonlarına ve tasarlanacak çökeltinin tipine bağlı olacaktır.

Ayrık ince parçacıkların ayrılmasının gerçekleştirilmesi için kullanılan ekipman, ya dikdörtgen şeklinde ya da dairesel enine kesitli olabilen bir koyulaştırıcı ya da temizleyici olarak adlandırılmaktadır.

Dikdörtgen bir koyulaştırıcı / sınıflandırıcı temel olarak bir ucunda bir atık su akımının sokulduğu dikdörtgen bir tanktır. Deponun diğer ucundan atık (nispeten temiz su) taşar. Böyle bir tankta, asılı katı parçacıklar yerçekiminden dolayı dikey bir aşağı doğru hıza maruz kalırken, su akıcı uçtan atık su ucuna yatay olarak akar.

Tankın dibine çöken parçacıklar, akan ucun yakınında bulunan çamur hunisine kazınır. Kazıma elle veya mekanik olarak yapılabilir. Çamur, bir pompanın yardımıyla veya hidrostatik kafa farkı kullanılarak çamur hunisinden çıkarılır.

Mekanik olarak kazınmış bir tankın genişliği kullanılacak olan kazıyıcı mekanizmanın genişliği ile sınırlıdır. Zemine oturmuş çamur veya küçük kapasiteli bir koyulaştırıcı elle bir çamur haznesine süpürülür. Böyle bir kalınlaştırıcının genişliği, mekanik olarak süpürülmüş bir kalınlaştırıcınınkine kıyasla nispeten daha küçüktür.

Bazen dikdörtgen tanklara, üste yakın eğimli perdeler bulunur. Bu birimler tüp veya lamella çökeltici olarak adlandırılır. Tüp ebadı / lamel aralığı tipik olarak 25-50 mm'dir. Bunlar yatay düzlemde 40 ° 'den büyük bir açıyla düzenlenmiştir. Perdelerin yerleştirilmesi sedimantasyon verimini arttırır. Şekil 9.7, tipik bir dikdörtgen tankın bir taslağını gösterir.

Dairesel bir sedimantasyon tankı, ters çevrilmiş bir kesik koni üzerine monte edilmiş silindirik bir üste sahiptir. Koninin hemen altında bir çamur haznesi bulunur. Düşük hızda dönen merkezi olarak monte edilmiş bir sıyırıcı ile donatılmıştır. Şekil 9.8, tipik bir dairesel çökeltme tankını göstermektedir.

Etki, dairesel bir koyulaştırıcının tepesinin yanındaki merkeze sokulur. Girdikten sonra sıvı (su) tankın çevresine doğru akar ve oradan taşar. Asılı parçacıklar yerçekimi nedeniyle yerleşir. Yavaş hızlı dönen kazıyıcı çamurun çökelmesine neden olur ve çamur haznesine yönlendirir.

Dairesel bir temizleyici / çökeltme tankı genellikle en iyi performansı verir. Alan sınırlı olduğunda dikdörtgen tanklar tercih edilebilir. Ek olarak, bir dizi dikdörtgen tank, “paylaşımlı duvar” konseptinden dolayı inşa edilmesi daha ucuz olacaktır.

Düşük Konsantrasyonda Ayrık Parçacıkların Sedimantasyonu İçin Dikdörtgen Bir Tankın Tasarımı:

Düşük konsantrasyondaki ayrık parçacıklar, serbest çökelme koşulu altında çökelecektir. Bu tür bir süspansiyonun teorik bakış açısıyla çökeltilmesi için bir tank tasarlanması için, tamamen çıkarılması gereken belirli bir parçacık büyüklüğü dp'nin varsayılması gerekir. Seçilen partikülün serbest yerleşme hızı / terminal hızı ( _{Ut, dp} ) teorik olarak Denk. Kullanılarak hesaplanabilir. (9.15).

Burada, g = yerçekimi nedeniyle ivme,

p _s = partikül yoğunluğu,

p _L = sıvı yoğunluğu ve

µ = sıvı viskozitesi.

Tahmini _Ut kullanılarak, tankta kalma süresi T, Denklem yardımıyla değerlendirilir. (9.16)

H = önerilen tankın yüksekliği.

R bilindikten sonra, tankın uzunluğu L, ilişki kullanılarak hesaplanır.

buradaki U = tanktaki sıvı hızı ileri yönde.

Bu yaklaşımı kullanarak, önerilen tankın toplam ayırma verimliliğini tahmin etmek veya istenen bir genel ayırma verimliliğine sahip bir tank tasarlamak mümkün olmayacaktır. Bu nedenle, bir çökeltme tankı tasarlamak için, bir çökeltme kolonunda deneysel denemeler yaparak veri elde etmek şarttır. Toplanacak veriler ve daha sonraki işlemleri aşağıda belirtildiği gibi yapılmalıdır.

Toplu Test Verileri:

C = kolonun tepesinden H derinliğindeki süspansiyon konsantrasyonu.

C ₀ = ilk süspansiyon konsantrasyonu,

X ₁ X ₂ = H ₁, H2, … derinlikte süspansiyon konsantrasyonu, sırasıyla t ₁, t ₂ … .. sırasında, başlangıç ​​konsantrasyonuna, C0 göre.

Hı, H2 serbest yüzeyden ölçülür.

Deneysel olarak elde edilen verilere dayanarak, çeşitli zamanlarda ve çeşitli derinliklerde yerleşme hızları, aşağıda gösterildiği gibi hesaplanır ve tablolanır.

v süspansiyon süspansiyon hızını belirtir.

Bu iki tabloya kaydedilen veriler birleştirilir ve aşağıda gösterildiği gibi P = C / C ₀ - v olarak sunulur.

Bunlar, koordinat olarak P ile ve apsis olarak v ile çizilir ve bu noktalardan, Şekil 9.9'da gösterildiği gibi pürüzsüz bir eğri çizilir. P, v'den daha az bir çökelme hızına sahip parçacıkların fraksiyonunu ifade eder.

Tasarım yaklaşımı:

Belirli bir yerleşme hızı olalım. Yerleşme hızı v ≥ v ₀ olan parçacıklar, bir çökeltme tankında tamamen çıkarılır ve bunlar, bir atık su akışında bulunan başlangıç ​​parçacık kütlesinin (1-P ₀ ) fraksiyonunu oluşturur. Yerleşme hızını << ₀ olan partiküller (daha hafif ve daha ince) kısmen uzaklaştırılır. Bu tür bir durumda genel temizleme verimi R, aşağıdaki gibi ifade edilebilir:

Eşitlik sağ tarafında ikinci terim. (9.18) sayısal / grafiksel bütünleşme ile tahmin edilecektir.

(R) (Denk. (9.18) 'deki ifade, çeşitli ebat ve yoğunluktaki partiküllerin, giriş tarafındaki önerilen çökeltme tankının tüm derinliği ve bunların depodaki çökelme hızları boyunca eşit dağılmış olacağı varsayımına dayanmaktadır. akan koşulu) yerleşim sütununda olanlarla aynı olacaktır.

Önerilen tankın boyutu aşağıdaki adımlarla hesaplanabilir:

Adım I:

V ₀ için sayısal bir değer varsayalım ve buna karşılık gelen R, bir çökeltme kolonunda denemeler yaparak elde edilen veriler kullanılarak hesaplanır.

Eğer hesaplanan R değeri kabul edilemez ise, o zaman Aşama I, v0 kabul edilen yeni bir değerle yinelenir. Bu adım, elde edilen R'nin değeri istenen değere yakın olana kadar tekrarlanır.

Adım II:

Kabul edilebilir bir R değeri elde edildiğinde yükleme hızı, yani taşma hızı v ₀ m3 / m2 olarak alınır.

Adım Ill:

Taşma hızına (v0) sahip ideal bir tankın yatay enine kesit alanı;

Q = m3 / gün olarak atık suyun hacimsel akış hızı.

IV. Adım :

Gerçek tank enine kesit alanı A _idrakesini 1.5 ile çarparak hesaplanır,

_Gerçek = 1, 5 × A _ideal

Adım V:

Önerilen tankın boyutları aşağıdaki ilişkiler kullanılarak tahmin edilir:

Tank yüksekliği, H _tank = H _O (sütun yüksekliği) + tahta yüksekliği.

Tank genişliği, W = Q / H _O × hız boyunca akış

Tank uzunluğu, L = _Gerçek / w

Diğer detaylar, Tablo 9.2'de listelenen normal uygulamalardan sonra kesinleştirilir.

Düşük Konsantrasyonda Flocculent Parçacıkların Sedimantasyonu İçin Dikdörtgen Bir Tankın Tasarımı:

Yüzenler, yapılarında sıkışmış suyla birlikte bazı ince parçacıkların topaklaşmasıdır. Yapıları bozulmadan yerleşirler, bu nedenle çökelme hızları kesikli parçacıklardan düşüktür. Bir topaklı süspansiyonun çökelme hızı deneysel olarak bir çökeltme kolonunda incelenmiştir (Şekil 9.6). Veriler aşağıda belirtildiği gibi kaydedilir ve analiz edilir. Burada, bir topaklı süspansiyon için bir dikdörtgen çökeltme tankının tasarım yaklaşımının, ayrı bir parçacık çökeltme tankı için olandan farklı olduğu belirtilmelidir.

Adım I:

Bir sütunda parti çökeltme testi sırasında, farklı zamanlardaki farklı derinlikteki askıya alınmış partiküllerin yüzde yevme verileri (y) kaydedilir.

HO, önerilen çökeltme deposunun derinliğidir.

Adım II:

Bu yüzde kaldırma verileri, koordinat olarak derinlik ve apsis olarak zaman ile çizilir. Veri noktaları aracılığıyla yüzde izolasyon kaldırma çizgileri enterpolasyon yoluyla veya değerlendirme kullanılarak çizilir.

Adım Ill:

Şekil 9.10 gibi bir komplo kullanılarak, toplam kaldırma R, belirli bir alıkoyma süresi için H derinliğine sahip ideal bir yatay akışlı çökeltme tankında, aşağıda verilen ifade kullanılarak tahmin edilir:

burada R ₀, seçilen gözaltı süresine karşılık gelen HO'da çıkarılma yüzdesidir, t _s . H1, H2, H3… direk ts'nin hemen üzerindeki izo yüzde çizgileri arasındaki ortalama derinliklerdir. R ₁, R ₂, R ₃ ——————, arsa üzerinde işaretlendiği gibi doğrudan ts üzerindeki yüzde izolasyon rakamlarıdır (Şekil 9.10). IV. Adım :

HO derinliğine ve f a tutma süresine sahip ideal bir tanktan taşma oranı;

Adım V:

Farklı ts için, R ve Q / A hesaplanır. Bunlar, Şekil 9.11'de gösterildiği gibi çizilmiştir.

Adım VI:

İstenen yüzde 'lik bir sökme oranına sahip olan bir ideal çökeltme tankının tasarlanması için, fO tutma süresi ve taşma hızı (Q / A) _ideal, Şekil 9.11'e benzer bir komplo kullanılarak tahmin edilmektedir. Burada, ideal bir tank için tahmin edilen tasarım parametrelerinin (yukarıda belirtildiği gibi) sessiz bir koşulda ve taşma olmadan bir test sütununda elde edilen verilere dayandığı belirtilmelidir. Gerçek bir tankta bu koşullar geçerli olmayacak ve dolayısıyla gerçek bir tankın sökme verimliliği aynı tasarım parametrelerine sahip ideal bir tankınkinden daha düşük olacaktır.

Gerçek bir tankın sökme verimliliğini etkileyecek faktörler şunlardır:

(1) Temizleme ve

(2) Rüzgar kaynaklı türbülans.

Eğimli bölmelere sahip dikdörtgen tanklar, yukarıda belirtilen iki faktör bir dereceye kadar hesaba katıldığı için nispeten daha verimlidir.

Gerçek tasarım için kullanılan kurallar şunlardır:

Gözaltı (İkamet) süresi = 1.75

Depo derinliği, H = (H _O ) + çamur tutma derinliği + boş tahta yüksekliği.

Yönlendirme yeri = etkilenen ucun yakınında L'nin% 5 ila 10'u,

Bölme yüksekliği (derinlik) = 0, 5 ila 1 m.

Dairesel Çökeltme Tankının Tasarımı :

Dairesel bir tank partisinin tasarımı için sedimantasyon denemeleri şeffaf bir silindirik sütun içinde gerçekleştirilir. Bu amaçla toplanan veriler dikdörtgen çökeltme tankı için olanlardan farklıdır. Sıvı-süspansiyon ara yüzünün yüksekliğindeki farklı zamanlardaki değişiklik belirtilmiştir. Tasarım yaklaşımı aşağıda detaylandırılmıştır.

Adım I:

Bir parti çökeltme testi sırasında, farklı zamanlardaki berrak sıvı-süspansiyon arayüzünün yükseklikleri kaydedilir. Sütundaki süspansiyonun başlangıç ​​yüksekliği, önerilen yerleşimciyle aynı olmalıdır.

Adım II:

Bu veriler sıralı yükseklik ve apsis zamanla çizilmiştir. Bu veri noktalarından, Şekil 9.12'de gösterildiği gibi yumuşak bir eğri çizilir.

Adım Ill:

C _U akış konsantrasyonunda istenen çamura karşılık gelen çamur yüksekliği H _U, malzeme dengesi denklemine göre hesaplanır.

buradaki _CO, başlangıç ​​süspansiyon konsantrasyonudur.

Adım IV:

Yerleşme eğrisinin yanında (Şekil 9.12), aşağıdaki geometrik yapılar gerçekleştirilir.

(a) H, Şekil 9.12'de bulunur ve yatay bir çizgi H _U ile çizilir.

(b) Teğetler yerleşme eğrisinin uç noktalarına çekilir. Teğetlerin oluşturduğu açı ikiye bölünmüştür. Bisektörün ve kesişme eğrisinin kesiştiği noktada bir teğet çizilir. Bu teğetin kesiştiği noktadan Hv'den geçen yatay çizgiye apsis (zaman ekseni) üzerine dikey bir çizgi çizilir.

Zaman eksenindeki kesişme noktası t _Q olarak belirlenmiştir. • Bu şekilde elde edilen _Q, süspansiyonun, akan koşullar altında dairesel bir çökeltme tankına yerleştirilirken istenen _U akış çamuru konsantrasyonunda (CU) katılması için gereken süreyi temsil eder.

Adım V:

Önerilen tankın ve tankın kesit alanının yüzey yükü Denklemler kullanılarak tahmin edilmelidir. (9.22) ve (9.23) sırasıyla.

Q = açıklığa kavuşturulacak atık suyun hacimsel akış hızı.

Adım VI:

Tank çapı, Eşd. (9.24)

Dikdörtgen ve dairesel sedimantasyon tanklarının bazı tipik parametreleri Tablo 9.2'de listelenmiştir.

Örnek 9.3: Dairesel Kalınlaştırıcı :

Asgari bir katı konsantrasyonda 5000 mg / L olan bir atık su akımının aşağıdaki çökelme karakteristik verilerine dayanarak dairesel bir kalınlaştırıcı tasarlanacaktır.

Kalınlaştırıcı, atık su akımını 0.12 m3 / s oranında işlemelidir. Alt akışın katı içeriğinin 25000 mg / L olması arzu edilir.

Çözüm:

Sorun aşağıdaki adımlarla grafiksel olarak çözülür:

1. Yerleşme karakteristik verileri, Şekil 2'deki gibi çizilmiştir. 9.3 ve veri noktalarından düzgün bir eğri çizilir.

2. Teğetler kesişen ve A açısını oluşturan uzlaştırma eğrisinin uç noktalarına çekilir.

3. A açısı ikiye bölünmüştür.

4. Bisektör çökelme eğrisini B noktasından keser.

5. B noktasındaki çökme eğrisine bir teğet çizilir.

6. İstenen çamur alt akış konsantrasyonuna (C _U = 25, 000 mg / L) karşılık gelen çamur yüksekliği H _U, Denk. Kullanılarak hesaplanır. (9.21)

7. H _U = 0.5 m, Şek. 9.3 ve X ekseni H _U ile paralel bir çizgi çizilir.

8. B noktasına çizilen tanjant, C noktasındaki H _U ile çizgiyi keser.

9. C noktasından, X eksenini = 77 dak. İle karşılayan dikey bir çizgi çizilir.

10. Önerilen tankın ve kesit alanının yüzey yükü Denklemler kullanılarak tahmin edilir. (9.21), (9.22) ve (9.23) sırasıyla.

Yüzey yükleme,

Yerleşim alanı kesit alanı,

4. Hava Flotasyonu:

İnce katı parçacıkların bir atık su akımından uzaklaştırılması için, hava yüzdürme işlemi, çökeltme işlemine bir alternatif olarak kullanılabilir. Hava yüzdürme işlemi yalnızca daha ince katı parçacıkları (sudan daha yoğun ve daha hafif) değil, aynı zamanda yağ, yağ ve gres damlacıklarını da ayırabilir / kaldırabilir.

Daha ince ve daha az yoğun katı tanecikler düşük terminal hızına sahiptir; bu nedenle çökeltileri daha uzun gözaltı süreleri gerektirecektir. O zaman bile, çıkarma verimliliği yüksek olmayabilir. Bu tür parçacıkların uzaklaştırılması, hava yüzdürme işlemiyle daha verimli bir şekilde gerçekleştirilebilir.

Hava yüzdürme işlemi iki aşamada gerçekleştirilir. İlk aşamada ya hava atık suda dağılır ya da içinde çözülür. Hava, atık su içinde ince kabarcıklar halinde dağıtıldığı zaman, işlem, indüklenmiş hava yüzdürme (IAF) olarak adlandırılır, oysa hava atık suda çözündüğü zaman, işlem çözünmüş hava yüzdürme (DAF) olarak adlandırılır. Havanın atık suda çözülmesi, atmosferik basınçta veya yüksek basınçta gerçekleştirilebilir.

İkinci aşamada, hava atık su karışımı bir yüzdürme tankı olarak adlandırılan bir tanka beslenir. Bu tankta, bağlı hava kabarcıkları ile süspanse edilmiş parçacıklar etkin yoğunlukları suyunkinden daha az hale geldikçe yüzer. Hava-su arayüzünde bir pislik tabakası oluştururlar. Pislik tabakası yüzey skimmer ile kaldırılır. Daha büyük ve daha ağır parçacıklar yüzdürme tankının zeminine yerleşir ve çamur olarak uzaklaştırılır. Nispeten berrak bir atık, köpük tabakasının altında uygun bir yerden çekilir.

Kaynaklı Hava Yüzdürme (IAF) Süreci:

İndüklenmiş hava yüzdürme işlemi, cevher kazanımı için kullanılan köpük yüzdürme işlemine biraz benzemektedir.

Bu işlemde hava, aşağıdaki tekniklerden herhangi biri ile ince kabarcıklar halinde atık suda dağılır:

(1) Havanın atık su içeren bir depoya batırılmış gözenekli bir ortamdan dağılması,

(2) Atık suda askıya alınmış düz çeşitli bir rotorun dönmesi,

(3) Bir eğitimci veya nozül yardımıyla havanın ve atık su akımının karıştırılması.

Endüstriyel IAF ünitelerinde kullanılan cihazlar rotor veya venturi eğitimcileri veya nozullarıdır. Bir venturi eğitimci / meme, bir rotordan daha basit bir cihazdır. Venturi eğiticisi veya nozülü kullanıldığında gaz dağılımı, bir rotor kullanıldığında olduğundan daha iyidir.

Hava dağılımı, yüzdürme ve toz alma bir yüzdürme hücresinde gerçekleştirilir. Bir IAF sistemi, seri halinde çalışan birkaç (normal olarak dört) yüzdürme hücresinden oluşur. Atık su hücreden hücreye akarken, gittikçe daha fazla askıya alınmış madde uzaklaştırılmaktadır.

Çözünmüş Hava Flotasyonu (DAF) İşlemi :

Hava, atmosferik basınçta veya yüksek bir basınçta atık suda çözünebilir. Hava atmosferik basınçta çözüldüğü zaman işlemin ikinci aşaması, yani yüzdürme işlemi kapalı bir odada vakum altında gerçekleştirilir.

Bu nedenle, işlem vakumda yüzdürme olarak adlandırılır. Bununla birlikte, hava bir atık su akımında yüksek bir basınçta çözündüğünde işlemin ikinci aşaması atmosfere açık bir tankta gerçekleştirilir. Böyle bir işlem, Çözünmüş Hava Flotasyonu (DAF) olarak adlandırılır. Büyük ölçekli işlemler için daha sık bu (DAF) işlem kullanılır.

Vakum Yüzdürme:

Bu işlemde hava, bir emici içindeki atmosferik basınçta bir atık su akışında çözülür. Havalandırılmış atık su akımının daha sonra basınç düşürücü bir valf içinden vakum altında tutulan kapalı bir silindirik yüzdürme tankına akmasına izin verilir. Tank, uygun bir pislik giderme mekanizması ile donatılmıştır.

Yüzdürme tankında çözünen hava, asılı parçacıklara tutturulan küçük hava kabarcıkları olarak salınır. Bağlı hava kabarcıkları ile süspanse edilmiş parçacıklar yüzer ve hava-su arayüzünde bir pislik tabakası oluşturur. Pislik giderme mekanizması pisliği tank çevresine süpürür ve aynısını vakum altında da tutulan bir hazne içine deşarj eder. Karterden çamur dışarı pompalanır. Arıtılmış su, başka bir pompanın yardımı ile yüzdürme tankından uzaklaştırılır.

Çözünmüş Hava Flotasyonu (DAF):

Bu işlem, vakum yüzdürme işleminden iki açıdan farklılık gösterir:

(i) Hava çözünmesi, atmosferik basınçta değil (vakumda yüzdürme durumunda olduğu gibi) basınç altında gerçekleştirilir ve

(ii) Yüzdürme işlemi vakum altında kapalı bir tankta değil açık bir tankta gerçekleştirilir.

Hava çözünme bölümündeki akış düzenlemesi, atık su akımının akış hızına ve bunun içinde bulunan asılı parçacık konsantrasyonuna bağlıdır. Flotasyon bölümünün detayları yukarıda belirtilen faktörlerden bağımsızdır.

Hava çözünme bölümünün alternatif düzenlemeleri:

(i) Düşük basınçlı tam akış basınçlandırma ünitesi,

(ii) Yüksek basınçlı kısmi akış basınçlandırma ünitesi ve

(iii) Yüksek basınçlı geri dönüşüm akış basınçlandırma ünitesi. Bu düzenlemeler aşağıda açıklanmaktadır.

(i) Düşük Basınçlı Tam Basınçlandırma Ünitesi:

Bu tür bir ünite, bir atık su akışı akış hızı yüksek olmadığında ve içindeki süspansiyon halindeki katı parçacık konsantrasyonu düşük olduğunda kullanılır. Hava çözünme birimi, 3 ila 4 atm basınçta çalıştırılır. Şekil 9.13, böyle bir birimin bir taslağını göstermektedir.

(ii) Yüksek Basınç Kısmi Akış Basınçlandırma Ünitesi:

Kısmi bir akış basınçlandırma ünitesi, atık su akış hızı yüksek ve asılı katı derişimi düşük olduğunda kullanılır. Bu düzenlemede, bir atık su akımının bir kısmı basınçlandırılır ve yaklaşık 5 ila 6 atm'de hava ile karıştırılır.

Basınçlı atık su ve hava karışımı daha sonra basınçsız hale getirilir ve atık su akışının geri kalan kısmı ile karıştırılır. Böyle bir eskiz birim Şekil 9.14'te gösterilmiştir. Bu düzenleme daha büyük bir basınçlandırma ünitesinin 3-4 atm basınçta çalıştırılmasını önlemek için kullanılır.

(iii) Yüksek Basınçlı Geri Dönüşüm Akış Basınçlandırma Ünitesi:

Atık su akışı, çok fazla askıda katı madde parçacığı içerdiğinde geri dönüşüm akışı düzenlemesi kullanılır. Bu işlemde hava, bir yüzdürme tankından geri dönüştürülmüş (arıtılmış) atık suyun bir kısmında çözülür. Basınçlandırma ve hava çözme 5 ila 6 atm'de gerçekleştirilir.

Bu karışım daha sonra gelen atık su akışı ile karıştırılır ve son olarak basınçsızlaştırmadan sonra bir yüzdürme tankına beslenir. Bu düzenleme, hava çözünme tankında katı parçacıkların birikmesini önlemeye yardımcı olur. Şekil 9.15, geri dönüşüm akış basınçlandırma ünitesinin bir taslağını göstermektedir.

Flotasyon Ünitesi Tasarım Yaklaşımı:

Yutucu Tasarım:

Çözünmüş bir Hava Yüzdürme Ünitesi bir hava emiciden ve bir yüzdürme tankından oluşur. Birim, yukarıda belirtilen iki öğenin yanı sıra bazı aksesuarlara da sahip olacaktır. Bir emicinin amacı, askıda katı maddeler içeren atık suda ya da geri dönüştürülmüş arıtılmış sudaki havayı eritmektir. Bu işlem baskı altında gerçekleştirilir. Hava su ile reaksiyona girmediği için çözünme işlemi fizikseldir.

Bir soğurucuda (bazı iç kısımlara sahip bir sütun) hava ve su birbirleriyle yakın temasta bulunur. Sütun iç kısımları, içindeki katı parçacıkların birikmesinin göz ardı edilebileceği şekilde olmalıdır. Havanın sudaki çözünürlüğü düşük olduğundan, denge çizgisi doğrusal bir çizgi olacaktır. Gaz fazında kütle transferine direnç olmaz.

Bir emici içinde çözülecek hava miktarı, aşağıdaki denklemler kullanılarak tahmin edilebilir:

(i) Tam Akış Basınçlandırma :

(ii) Kısmi / Geri Dönüşümlü Akış Basınçlandırma :

Cs = Havada suyun 1 atm basınçta ve çalışma sıcaklığında çözünürlüğü.

f = Bir emicideki fraksiyon doygunluğu, emicinin boyutuna ve dahili değerlerine bağlıdır. 0, 8 ila 0, 9 kadar yüksek olabilir.

F = atık su emicilere akış hızı.

P = atm emici çalışma basıncı.

R = soğurucuya kısmi / geri dönüşüm girişi.

X = atık su akışında askıda katı madde konsantrasyonu.

Bir emicideki alıkonma süresi yaklaşık 0, 5 ila 3 dakika olabilir.

Yüzdürme Tankı Tasarımı:

Basınçsızlaştırmadan sonra çözünmüş hava içeren atık su, bir yüzdürme tankına girer. Basınçsızlaştırmada, artık çözülmüş havanın konsantrasyonu, Cs olacaktır. Serbest bırakılan havanın miktarı, tam akış basınçlandırma veya kısmi / geri dönüşüm akış basınç basınçlandırma emilim işlemine bağlı olarak FC _s (f P-1) veya RC _s (f P-1) olacaktır. Küçük kabarcıklar şeklinde salınan hava, süspansiyon halindeki katı parçacıklara ve sıvı damlacıklarına bağlanacaktır. Bunlar daha sonra yukarı doğru yükselir ve hava-su arayüzüne ulaşır.

Bir yüzdürme tankını boyutlandırmak için gereken temel bilgi cm / dak biriminde ifade edilen yüzgecin yükselme hızıdır. Bu bilgi deneysel deneyler yapılarak elde edilir.

Bir yüzdürme tankındaki t alıkonma süresi, ilişki kullanılarak tahmin edilebilir.

τ = H _O / Artış oranı (9.27)

buradaki H _O = depodaki sıvı derinliği = 1, 5 - 3 m.

Bir yüzdürme tankındaki alıkonma süresi 20-60 dakika olabilir. Gerçek tank derinliği H, H = H _O + serbest tahta yüksekliği olacaktır.

Yüzdürme tankının yatay enine kesit alanı Denklem kullanılarak hesaplanabilir. (9.28).

A = F ^τ / H _O (9.28)

Tankın genişliği W, çamur temizleme mekanizmasının genişliğine bağlı olacaktır.

IAF ve DAF Sistemlerinin Karşılaştırılması:

Bir IAF sistemi bir DAF sisteminden daha az yer ve daha düşük sermaye maliyeti gerektirir. Bir DAF sistemi, bir IAF sistemi için gerekenden daha az güç gerektirir. DAF sisteminde kimyasal pıhtılaştırıcı ilavesi, yüzdürme sakin bir durumda gerçekleştiğinden daha etkilidir. Bir IAF sisteminde, kütle oluşumu ve büyümesi, yüksek türbülans nedeniyle bozulmakta iken, kimyasal pıhtılaştırıcıların eklenmesi daha az etkili olmaktadır.

Filtrasyon:

Filtreleme, katı parçacıkların bir süspansiyondan ayrılması için kullanılan başka bir yöntemdir. Bu yöntem, herhangi bir boyutta ve yoğunlukta parçacıkları giderebilir. Bununla birlikte, kolloidal partikülleri bir süspansiyondan ayıramaz.

Filtreleme sırasında, süspansiyon halindeki partiküller besiyerinde tutulurken, sıvı bir filtre besiyerinin aralarından akar. Parçacıklar, atalet, çarpma, durdurma ve adsorpsiyon gibi mekanizmaların bir kombinasyonu ile tutuklanır. Aralıklardan daha ince olan parçacıklar sıvıyla birlikte süzülürken, tutulan parçacıklar filtre ortamı üzerinde bir katman oluşturur.

Biriken katman ilave bir filtre ortamı olarak işlev görür ve bazı ince parçacıkların süzüntü ile birlikte geçmesini önler. İşlem devam ettikçe, filtre ortamında daha fazla parçacık birikir ve sıvı akışına karşı direnç artar. Bu işlem sabit bir basınçta gerçekleştirilirse, filtrasyon hızında bir düşüşe yol açar.

Hız oldukça düştüğünde işlem durdurulur ve biriken parçacıklar fiziksel olarak (geri yıkama ile) uzaklaştırılır ve daha sonra süzme işlemi yeniden başlatılır. Geri yıkama, normalde çökeltme / çökeltme tankına geri döndürülen konsantre bir süspansiyon içeren bir yan ürün üretir. Genel olarak filtrasyon hızı, tarama, kum çıkarma ve çökeltme oranından çok daha yavaştır. Bu sınırlama nedeniyle, atık su arıtımı için kullanılmaz.

Ancak, kaldırmak için kullanılır:

(i) Yerleşimin ardından artık biyolojik kütlenin,

(ii) Metal hidroksitlerin, fosfatın, vb. kalıntı çökeltileri (çökeltmeden sonra) ve

(iii) Aktif karbon adsorpsiyonu, iyon değişim süreci, membran ayırma, vb. işlemlerden önce bir ön muamele olarak.

Normalde filtrasyon için kullanılan ekipman iki tiptedir:

(1) Granül yatak ve

(2) Döner filtre.

Granül Yatak Filtreleri :

Granüler bir yatak, mono-orta veya çift ortam veya multimedya tipi olabilir. Ticari olarak antrasit kok, kum, granat, iki atomlu toprak, kömür, aktif karbon, sentetik reçine, vb. Olarak kullanılan ortam. Bir filtre yatağından geçen akış, aşağı akış veya yukarı akış olabilir, aşağı akış daha yaygın olabilir. Filtre yatakları, yatak derinliğine bağlı olarak sığ, geleneksel ve derin olarak sınıflandırılır.

Tipik yatak derinlikleri:

Sığ ve derin yataklarda mono-ortam kullanılır. Derin yataklarda kaba granüller (2-4 mm) kullanılırken, sığ ve geleneksel yataklarda nispeten daha ince granüller (0.2-2 mm) kullanılır. Partikül uzaklaştırmanın derecesi, medyanın boyutuna ve partikül boyutuna bağlıdır. Granüllerin boyutu, arzu edilenden daha yüksek bir çıkarma etkinliği sağlayacak şekilde seçilmelidir.

İnce granüller normalde otomatik geri yıkama tesisine veya darbeli akış düzenine sahip olan özel tip filtrelerde kullanılır. Bu tür birimler bitkilerin rahatsızlık durumu sırasında sık sık geri yıkama veya yüksek katı madde içeren atık suların arıtılmasını gerektirir. Kaba medya filtreleri daha uzun filtre işlemleriyle karakterize edilir. Bunlar bitkinin rahatsızlık koşullarına dayanabilir.

Aşağı akışlı çift / multimedya ünitelerinde daha kaba granüller üst tabakaları oluşturur ve daha ince granüller aşağıya yerleştirilir. Böyle bir düzenleme, filtreleme işleminin daha uzun bir süre boyunca sürdürülebilmesini sağlar. Aynı zamanda geri yıkama işlemini kolaylaştırır. Bunlar genellikle üçüncül muamele için kullanılır.

Granüler bir filtre normalde beton veya çelikten yapılmış dikey döngüsel bir kaptır. Geminin dibine bir ızgara yerleştirilir. Şekil 9.16, tipik bir granül filtrenin bir taslağını gösterir. Izgara üzerine bir çakıl tabakası serilir. Çakıl tabakası filtre yatağı için destek görevi görür. Aşağı akış ünitesinde, yatağın üzerine bir etkili dağıtıcı yerleştirilir ve bir atık toplayıcı, ızgaranın altına yerleştirilir.

Geri yıkama suyunun alınması ve giderilmesi için düzenlemeler yapılmıştır. Filtratın bir kısmı geri yıkama için kullanılır. Filtre yatağının havayla temizlenmesi için bir düzenleme bazen eklenir. Hava temizleme, granüller arasına yerleştirilen katı parçacıkların uzaklaştırılmasını kolaylaştırır.

Belirli bir durumda kullanılacak tip yatak ve ortam tipi hakkındaki karar, askıya alınmış katı yüklenmenin yanı sıra, etkili bir akışta bulunan parçacıkların boyutuna ve fiziksel doğasına bağlıdır. Granül ortam filtrasyonu genel olarak yarı sürekli veya döngüsel bir işlemdir. İşlemin kesintiye uğramaması için en az iki yatak kullanılır, böylece biri geri yıkandığında diğeri çalışır hale gelir.

Genel olarak, geri yıkama süresi, filtrasyon çalışma süresinden daha kısadır. Ardışık iki temizlik arasındaki hizmet süresi, çalışma uzunluğu olarak adlandırılır. Aşağı akışlı filtrelerde en sık akış, yerçekimi nedeniyle yataktan meydana gelir. Bununla birlikte, filtrasyon hızını arttırmak için bazen işlem basınç altında gerçekleştirilir.

Hemen hemen kesintisiz çalışan modifiye granüler yataklar geliştirilmiştir. Aşağı akışlı bir granül yatak içindeki filtrasyon hızı, yatağın üstünde daha yüksek bir akışkan kafa / basınç tutularak arttırılabilir. Çok yüksek bir hız, katı parçacıkların kaba ortamın dışına nüfuz etmesine ve parçacıkların daha ince ortam üzerinde birikmesine neden olur. Çok düşük bir filtrasyon hızı, katı partiküllerin sadece kaba ortamın üst yüzeyinde birikmesine neden olur.

Atıksu kalitesi bir dereceye kadar filtrasyon oranına bağlıdır. Filtrasyondan önce pıhtılaştırıcıların eklenmesi, atık kalitesini iyileştirir. Bir yatakta çok fazla katı birikim olması, daha fazla miktarda geri yıkama suyunu gerektirecektir.

Geri yıkama iki yoldan biriyle kolaylaştırılabilir:

(1) Yıkama sırasındaki yüzey çalkalaması ve

(2) Yıkama sırasında hava temizleme.

Döner filtreler:

Farklı tipte döner filtreler piyasada mevcuttur. Granül filtrelerin aksine, döner filtreler genellikle tutulan katı parçacıkların çıkarılması için herhangi bir kesinti olmadan sürekli olarak çalıştırılmaktadır. Döner filtreler, döner tambur filtresi, döner elek, mikro süzgeç, vb. Gibi çeşitli isimlerle bilinir. Döner bir filtre, genellikle bir dairesel ucu açık, diğeri kapalı olan içi boş bir silindirdir. Çevre (silindirik yüzey) bir ekranla kaplıdır. Ekran paslanmaz çelikten veya kumaştan yapılabilir.

Ekran açıklıkları kaba olabilir (6 mm veya daha fazla). İnce ekranlar 6 mm'den daha az açıklığa sahipken mikro ekran açıklıkları 20-70 um arasında değişebilir. Bunlar, eksenleri yatay olarak monte edilir ve filtrelenecek bir su havuzuna yerleştirilir. Kısmen suya batırılmış ve düşük bir hızda döndürülmüşler (yaklaşık 4 rpm). Filtrat, ekrandan dışarıdan içeriye veya başka bir şekilde geçebilir. Parçacıklar ekran yüzeyinde tutulur. Silindir döndükçe tutulan parçacıklar su havuzundan dışarı çıkar.

Tutulan parçacıklar uygun bir pozisyona ulaştığında, ekran yüzeyinden bir su spreyi veya kazıyıcı ile çıkarılırlar. Filtrelerin çoğunda filtrasyon, filtrenin içi ve dışı arasındaki hidrostatik kafa farkından dolayı meydana gelir, ancak tambur filtreler durumunda filtrasyon, basınç gradyanı nedeniyle yapılır.

Döner bir filtrenin partikül temizleme etkinliği (ince partiküllerin) bir granül yatağınkinden daha az olabilir. Verimlilik, dönme hızını azaltarak ve biriken parçacıkların tamamen yok edilmesiyle arttırılabilir. Ekranlara yapışan parçacıklar, tarama işlemini arttırır. Bununla birlikte, bu adımlar filtrasyon kapasitesinin düşmesine neden olur.

5. Kolloid Kaldırma:

Çok ince parçacıklar, özellikle kolloidler (10-1000 A), herhangi bir işlem / işlemle atık su akışından ayrılamaz. Bu parçacıklar çökelme hızları çok düşük olduğundan çökeltme ile ayrılamazlar. Filtre ortamı gözenek boyutlarından daha küçük olan bir filtre yatağından geçer. Öte yandan kolloidler yüklü partiküllerdir, birbirlerini iterler ve böylece kendilerini süspansiyon halinde tutarlar.

Atık su kaynaklı kolloidler genellikle daha fazla sayıda atom içeren kompleks organik moleküllerdir. Bunlar proteinler, nişastalar, hemiselülozlar, polipeptitler, vs. olabilirler. Negatif yüklere sahiptirler ve çoğunlukla doğada liyofiliktirler. Yapısında iyonik gruplar olabilir. Bunlardan bazıları su içinde iyonlaşabilir ve böylece parçacıklara yükler (örneğin NH2 ⁺, COO ^- ) verebilir.

Bu partiküller sırayla ters yük iyonlarını (OH ^- veya H ⁺ ) çeker ve sonuç olarak etraflarında bir çift yük tabakası oluşur. Bazı diğer parçacıklar, dispersiyon ortamından (su) iyonları (H ⁺ veya OH ^- ) adsorbe etme kabiliyetine sahiptir. Parçacıklar üzerinde adsorbe edilmiş iyonların karakteri, bu parçacıkların bir elektrik alanında nasıl davranacağını kontrol eder. Adsorbe edilmiş yüklere sahip bu tür parçacıklar karşı yükün iyonlarını çeker ve bir çift katman oluşturur. Parçacıkların etrafındaki çift yük katmanı, kolloidal bir süspansiyonu çok stabil kılar.

Kolloidal partiküllerin atık sudan uzaklaştırılması için, kolloidler ilk önce kararsız hale getirilmelidir, bu onların yüzey yükleri nötrleştirilir, böylece topaklanıp daha büyük parçacıklar oluştururlar. Topaklanma, nötrleştirilmiş parçacıkları iplik benzeri yapıya sahip başka bazı maddelerle birleştirerek köprüleme yoluyla sağlanabilir.

Kolloidal partiküllerin şarj nötralizasyonu, pıhtılaştırıcı olarak adlandırılan bazı kimyasalların eklenmesiyle gerçekleştirilebilir. Alüminyum sülfat [A1 ₂ (S04) ₃ ], demir sülfat [FeS04], ferrik sülfat [Fe2 (S04) ₃ ], demir klorür [FeCl3] ve poli-elektrolitler gibi inorganik tuzlar (bazıları spesifik organik polimer türleri), yaygın olarak pıhtılaştırıcı olarak kullanılır.

İnorganik Pıhtılaştırıcılar:

Uygun pH koşulları altında inorganik pıhtılaştırıcıların (tuzlar) sulu çözeltileri, pozitif yük elde eden metal hidroksit (jel benzeri) çökeltileri meydana getirir. Bunlar kolloidal partiküllerin yüklerini nötralize edebilir. Hidroksitler, metal iyonlarından daha yüksek yükler alırlar ve daha etkili pıhtılaştırıcılardır.

Nötralize edilmiş koloidal parçacıklar birleşir ve topakları oluşturur. Bunlar daha sonra hidroksit çökeltilerinin çökelme kütleleri tarafından yakalanır. Metal iyonları (Al3 ⁺, Fe2 ⁺, Fe3 ⁺ ), varsa, atık suda bulunan su alkali ve fosfat iyonlarıyla reaksiyona girer. Ayrıca atık suda bulunan bazı ağır metallerin çökelmesine de neden olurlar.

Bu pıhtılaştırıcıların etkili pH aralığı:

Çalışmalar, alüminyum sülfatın karbonlu bileşikler içeren atık suyun arıtılması için daha etkili bir pıhtılaştırıcı olduğunu, demir sülfatların da proteinli koloidal parçacıkların pıhtılaştırılmasında daha etkili olduğunu göstermiştir. İnorganik pıhtılaştırıcı ajanların (inorganik tuzlar) sulu çözeltileri asidiktir ve dolayısıyla aşındırıcıdır. % 1'lik bir FeCl3 çözeltisi ₂ civarında bir pH'a sahiptir. Bu çözeltilerin depolanması ve taşınması için kullanılan çözünme tankları, boru hatları, pompalar ve diğer yardımcı maddeler korozyona dayanıklı malzemelerden yapılacaktır.

polielektrolitler:

Bazı sentetik suda çözünür organik polimerler, polimer zincirleri boyunca iyonik yükler taşırlar. Bunlar polielektrolitler olarak adlandırılır. Pozitif yük taşıyanlara katyonik, negatif yük taşıyanlara anyonik denir. Herhangi bir elektrik yükü taşımayan bazı polimerler vardır. Bunlara iyonik olmayan denir. Düşük konsantrasyondaki tüm bu polimerler, bu polielektrolitlerin flolarını üretir. Katyonik tip genel olarak kolloidlerin dengesizleştirilmesinde daha etkilidir.

İyonik tip polielektrolitlerin kolloitlerin uzaklaştırılmasını sağladığı mekanizmalar şunlardır:

(1) Polimer zincirlerinin yüklü yerlerinde kolloid partikülleri adsorbe ederek,

(2) Kolloidal parçacıklar arasında köprüler oluşturmak için polimer zincirlerinin çapraz bağlanması ve

(3) Kolloidal partikülleri üç boyutlu yüzgeçlerde yakalayarak.

İyonik olmayan tip polielektrolitler, kolloid yüklerini nötralize edemez. Kolloidal partikülleri köprüler oluşturarak ve yakalayarak temizlerler. İyonik olmayan polielektrolitler, koagülasyon ve flokülasyon yardımcıları olarak kullanılır. Polielektrolitin sulu bir çözeltisi pH'da neredeyse nötrdür ve bu nedenle böyle bir çözeltinin depolanması, taşınması ve dozlanması için kullanılan aksesuarlar için aşınmaya dayanıklı bir yapı malzemesi gerekmez. Gereken dozaj, yaklaşık 0.1 ila 2 mg / L atık su olabilir. Dozlama için genellikle yaklaşık% 0.1 ila 2 oranında bir polielektrolit içeren bir stok çözeltisi kullanılır.

Polielektrolit çamuru, metal hidroksit çamurundan nispeten daha yoğundur ve kolayca susuz kalmaktadır. Bununla birlikte, polietilenler inorganik pıhtılaştırıcılardan daha pahalıdır. İnorganik pıhtılaştırıcılar polielektrolitlerden daha büyük miktarlarda tortu üretir.

Pıhtılaşma Yardımcıları:

İnorganik pıhtılaştırıcılar veya polielektrolitler ile birlikte ilave edildiklerinde aktif karbon, aktif silika, bentonit tozu, kireçtaşı tozu vb. Gibi bazı çözünmeyen inorganik partiküllü malzemeler, flo oluşumuna yardımcı olur. Bu parçacıklar, çekirdek çekirdekleri olarak işlev görür. Yoğunluğa sahip olduklarından, üretilen sular hızlı bir şekilde yerleşir ve kolayca suyunu giderir.

Kavanoz Testi:

Bir kavanoz pıhtılaştırıcısının (inorganik tuz / polielektrolit) uygun bir dozu kavanoz deneyleri yapılarak belirlenir. Kavanoz testi yapmak için cam veya plastikten yapılmış birkaç kavanozda eşit miktarda atık su numunesi alınır. To these jars different amounts of a coagulant (in the form of a concentrated solution) is added. While dosing ajar its contents are vigorously mixed. Then stirring is continued slowly for about 30 minutes to promote floe formation. Finally, the floes are allowed to settle for about 60 minutes.

The minimum (coagulant) dose, which gives satisfactory clarification, is accepted as the appropriate dose of that coagulant. Similar tests are conducted with other coagulants. In some situations a combination of an inorganic coagulant and a polyelectrolyte produces quick settling floes and clearer treated effluent. Only by conducting jar tests selection and dosage of the right coagulant and/or polyectrolyte can be decided.

Coagulation and Flocculation Set-up:

The following pieces of equipment are required for carrying out coagulation and flocculation processes:

1. A storage vessel for a coagulant/polyelectrolyte.

2. A feeder and auxiliaries for feeding a coagulant/polyelectrolyte into a dissolution tank.

3. A dissolution tank for preparation of a concentrated stock solution.

4. A holding tank for storing a stock solution.

5. A dosing pump and auxiliaries for addition of the stock solution into a mixer.

6. An in-line mixing device or vessel fitted with a suitable mechanical agitator for quick dispersion of the dosed solution in the incoming waste water stream.

During dosing very rapid and thorough mixing is essential as otherwise there will be local reactions and hence more of the coagulant/ polyelectrolyte will be required in order to achieve the desired degree of clarification

7. A flocculation chamber provided with slow moving paddles, which promote formation and growth of floes.

Stationary arms located between paddles break up liquid rotation and thereby promote floe growth.

The parameters normally maintained in a flocculation chamber are:

Detention time = 20-60 min

Paddle tip speed = 0.3-1 m/s

8. A settling/floatation chamber for separation of floes from the treated water.

Coagulation and flocculation techniques may be used not only for removal of colloids but also for removal of very fine particles. Fine particles get trapped in the floes and are removed.

It should be mentioned here that this method would not be economical for suspended particle removal if the particle concentration were less than 50 mg/L. If the suspended particle concentration be high (>2000 mg/L) then settling of floes is hindered due to excessive inter-particle contact.

Removal of Oils and Greases:

Waste water may contain not only suspended solid particles but also semi-solid and liquid particles/ droplets of fats, oils and greases. These may enter waste water as waste products from processes and a or spent lubricants from process equipment. Of these, fats and greases may be in solid or semi-solid state at ambient temperature. Oils if present would be in liquid state. They are lighter than water and, in general, insoluble in water. Other than these sometimes insoluble/slightly soluble organic compounds (liquid) may also be present in waste water.

In waste water oils and greases are present in dispersed state. Depending on their degree of dispersion they are referred to either as free or as emulsion. When the particle sizes are larger or when present in the form of a film on water surface the state is termed as a free state. But when those are present in the form of finely dispersed particles, say, in the range of 0.1 to more than 1 µm in diameter, the state is termed as an emulsion.

Removal of Free Oils and Greases:

The processes for separation and removal of free oil, fat and grease from waste water are based on the fact that those are lighter than water. When a pool of waste water containing these substances is left relatively undisturbed they rise to the free surface and float.

Dissolved air floatation operation or induced air floatation operation or injection of finely dispersed air in a pool of waste water increases the rate of rise of the dispersed particles and thereby enhances the separation process. Once they reach the free air-water surface they form a layer, which is skimmed off and removed. For treatment of a low flow rate waste water stream containing free oils and greases a 'grease trap' is used. Figure 9.17 shows a sketch of a 'grease trap'. The floating layer of oil and grease, which accumulates at the top of the chamber, is removed manually from time to time.

For treatment of a high flow rate waste water stream the size of the (separation) chamber would be large. The floating oil and grease layer has to be removed continuously using a suitable mechanical device. Moreover, the settle sludge, if any, has also to be removed from the chamber.

In such a chamber sometimes air is introduced as fine bubbles to aid the floatation process. Figure 9.18 shows a sketch of an American Petroleum Institute (API) separator, which may be used when the floating layer contains only oil.

The skimmer in an API separator is a rotating pipe having rectangular longitudinal slots. It scoops the floating oil layer and thereby removes it. A belt-skimmer may be used for removal of floating oil as well as grease.

An API separator is capable of separating oil droplets larger than 0.15 mm. However, when a relatively large amount of finer oil droplets, say, 0.06 mm in diameter, are present in a wastewater stream an API separator fitted with inclined parallel plates or corrugated plates may be used.

Such a separator may produce a treated effluent having oil content of 10 mg/L corresponding to an influent oil content around 1%. However, if the influent oil content were more than 1%, the separation efficiency may decrease due to shearing and re-entrainment of the collected oil droplets. This problem may be partly overcome by using a cross-flow arrangements.

Removal of Emulsified Oil:

Waste water originating from process industries sometimes contains finely dispersed oils and greases. When the dispersed particle size range from 0.1 to more than 1 µm in diameter, they do not coalesce and rise to the free surface readily. Such dispersions are known as emulsions. These are stable, that is, they remain dispersed.

The stability of such dispersions may be due to the smaller particle size and the molecular structure of the dispersed phase and/or due to the presence of some chemicals (termed as emulsifiers) on the surfaces of the dispersed droplets. These chemicals get adsorbed as a film on the dispersed droplet surfaces and thereby prevent their coalescence.

In the absence of an emulsifier an oil-in-water emulsion may cream on standing, that is, the dispersed particles (oil droplets) may concentrate at the free surface (air-water interface) without coalescing. The first step in removing oil droplets present as an emulsion in waste water is to de-emulsify, ie, break up the emulsion whereby the fine droplets would coalesce and form larger drops.

One de- emulsification is completed the larger oil droplets are separated in an API separator. De-emulsification, ie, breaking up of an emulsion can be achieved by any one of the following processes or a combination of some of them.

1. Physical Processes:

(a) Coalescence by agitation,

(b) Coalescence by heating,

(c) Coalescence by centrifuging.

2. Electrical Processes.

3. Chemical Processes.

1. Physical Processes :

Agitation:

Gentle agitation brings the dispersed droplets present in a wastewater stream closer to each other and thereby induces them to coalesce. Such coalescence breaks the emulsion. The free larger oil drops then rises upwards and forms a layer at the air-water interface.

Heating:

On heating an oil-water emulsion the viscosity of the continuous phase (water) decreases. This lowering of viscosity results in thinning of the water layers separating the oil droplets from each other. Consequently, the droplets come closer to each other and coalesce. During heating of an emulsion gentle stirring helps the process of coalescence.

Centrifuging:

When an emulsion is centrifuged at a high speed, the lighter phase (oil droplets) moves towards the centre while the denser phase (water) goes towards the periphery. The oil droplets coalesce resulting in breaking of emulsion. However, a high speed centrifuge being a costly piece of equipment is used only when the objective is to recover the emulsified oil.

2. Electrical Processes:

In this process a high voltage DC field is applied to an oil-in-water emulsion. For the process to be successful the continuous phase (water phase) should be electrically conductive. Since the initial investment and the operating cost of an electrical process unit are high it is not used for de-emulsification of waste water.

3. Chemical Processes:

De-emulsification of an oil-in-water emulsion may be done chemically either by addition of an electrolyte or by adding a chemical (de-emulsifier) which would react with the emulsifying agent present. Addition of electrolytes containing bivalent or trivalent actions (positively charged ions) or polyelectrolytes (polymers) breaks an emulsion and causes the droplets to coalesce. It should be pointed out here that use of polyvalent cationic salts, such as iron or aluminum salts would result in generation of large quantities of sludge.

When an emulsifier is present in an emulsion, de-emulsification can be done by adding a chemical which would react with the emulsifier, thereby making the same ineffective. If the chemical nature of the emulsifier present and its concentration be known then it would be easier to select a suitable de-emulsifier (chemical) and to decide its dose. When an unknown emulsifier is present, the chemical to be added for counter-acting the emulsifier and its dose have to be decided by conducting laboratory trials.

The process to be used and the conditions to be maintained for emulsion breaking in a given situation are established by carrying out trials in a laboratory. At a low concentration of oil (say, up to 1 %) physical methods may work, but at a higher concentration chemical treatment may be necessary.