Flotace (DAF)

Flotace rozpuštěným vzduchem (DAF)

Popis technologie

Flotace rozpuštěným vzduchem (DAF - dissolved air flotation) je separační proces, který se zařazuje jako první separační stupeň při úpravě pitné vody. Jedná se o nejnovější proces, který se jako první separační stupeň uplatňuje. Flotace je pro úpravu vody používána již zhruba 30 let.

Příprava suspenze pro flotaci je podobná přípravě suspenze pro klasické schéma úpravy vody se sedimentací a filtrací (tj. dávkování koagulantu, rychlé a pomalé míchání).

Principem separace suspenze flotací je agregace mikrobublinek vzduchu s vločkami vzniklé suspenze. Výsledný agregát má celkově menší specifickou hmotnost než voda a proto překonává gravitaci a stoupá v kapalině směrem k hladině.

Mikrobublinky vzduchu o velikosti 10 - 100 µm se uvolňují z vody, která je pod tlakem 450 - 600 kPa v saturátoru téměř nasycena rozpuštěným vzduchem. Tato voda je uváděna do prostoru začátku flotačního reaktoru do tzv. kontaktní zóny, kde při snížení tlaku, ke kterému dochází ve speciálních tryskách, dochází k vylučování přebytečného plynu. Mikrobublinky vyloučeného plynu způsobí "mléčný zákal" a proto se také této vodě říká "bílá voda" (white water). Saturátorem prochází jen část upravené vody po flotaci. Tento recykl je důležitým návrhovým parametrem flotace a zhruba se jedná o 6 - 15% upravovaného proudu vody, který se takto vrací na začátek do systému flotace. Doba zdržení ve vlastních DAF jednotkách je řádově 10 - 20 minut.

Výhody flotace

Ze srovnání se sedimentací vyplyne základní charakteristický návrhový parametr - povrchové zatížení [m^3.m^−2.h⁻¹]. Zatímco sedimentace má charakteristické hodnoty povrchového zatížení v rozmezí 0,8 - 1,7 m/h, flotace má charakteristické hodnoty povrchového zatížení 5 - 15 m/h.

Flotace je navíc podstatně účinnější pro separaci malých částic velikosti desítek µm, které prakticky nesedimentují. Z kinetického hlediska tvorby agregátů při koagulaci plyne další výhoda DAF - velmi dobře se separují agregáty (vločky) i o velikosti 10 - 30 µm. Uvážíme-li, že částice velikosti 100 µm by vyžadovala pro separaci v sedimentací povrchové zatížení 0,125 m/h a tato částice je téměř tou nejvhodnější velikostí pro separaci flotací, vidíme, jaký obrovský přínos účinnosti separace proces flotace přináší. Výhody jsou také v tom, že flotací se velmi účinně separují i částice se specifickou hmotností blízkou specifické hmotnosti vody, které velmi neochotně sedimentují. Takovými částicemi je například většina organismů.

Dalšími přínosy flotace jsou pochopitelně výhody celkově podstatně menšího zařízení, dané právě poměrem charakteristických hodnot povrchového zatížení. Vyšší separační účinnost oproti sedimentaci se pak také pozitivně projevuje na provozu následného separačního stupně. V případě filtrace je dosahováno delších filtračních cyklů a nebo pří návrhu nových úpraven je možné snížit požadavky na filtrační plochu a pracovat při vyšších filtračních rychlostech.

Výhodou je také vysoká sušina kalu, kterou flotace produkuje, a která se podle konstrukce flotace, způsobu odtahu kalu a dalších provozních požadavků pohybuje od 0,2% do 6%.