شناور سازی (Floatation)

شناورسازی عملیاتی است که برای جداسازی ذرات جامد یا مایع از یک فاز مایع بکار می رود. مواد قابل شناوری (بطور عمده روغنهای امولسیونی و مواد آلی) معمولاً در طراحی تجهیزات تصفیه مقدماتی در صنعت نسبت به مواد قابل ته نشینی از اهمیت بیشتری برخوردارند. به این منظور در بیشتر پالایشگاهها، واحدهای شیمیایی و سایر کارگاههای صنعتی از تجهیزات جداسازی آب - روغن، بجای تانکهای ته نشینی اولیه استفاده می شود.
مزیت اصلی شناورسازی بر ته نشینی این است که با این روش، ذراتی را که بسیار کوچک و یا سبک هستند و به آرامی ته نشین می شوند، می توان بطور کاملتر و در زمان کوتاهتری حذف کرد. به محض شناور شدن ذرات در سطح، می توان آنها را از طریق کف روبی جمع آوری کرد.
در ادامه، روشهای مختلف شناورسازی با تأکید بر روش DAF مورد بررسی قرار می گیرند.

شناورسازی ثقلی (جدا کننده های ثقلی) (Gravity Separators)
    جدا کننده های ثقلی معمولاً برای زدودن و حذف روغن، گریس و نفت بصورت آزاد و غیرامولسیون بکار می روند. از نظر تئوری فرآیند جداسازی در جدا کننده های ثقلی بوسیله قانون استوکس در غیاب جریان توربولانسی و جریانهای گردشی پیش بینی می شود. بنابراین در عمل، بازدهی جدا کننده ثقلی بستگی به طراحی دقیق هیدرولیک جدا کننده و زمان ماند پساب دارد. جدا کننده های ثقلی عمدتاً به دو دسته:

    API: American Petroleum Institute

 و

CPI: Corrugatted Plate Interceptors

تقسیم بندی می شوند.

    جدا کننده American Petroleum Institute- API
API در واقع یک سیستم جدا کننده روغن از آب است که تحت استانداردهای API طراحی شده است. این سیستم بطور وسیعی در تصفیه خانه ها و بسیاری از واحدهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. برای طراحی مخازن دایره ای و مستطیلی استانداردهایی وجود دارد، ولی در عمل واحدهای مستطیل شکل سازگاری بیشتری داشته و به میزان وسیعتری بکار می روند. اغلب واحدها بنا به دلایل متعددی بطور محافظه کارانه طراحی می شوند.
در این واحدها علاوه بر حذف روغن و چربی، ذرات جامد مثل پیچ و مهره، ورقه های پلاستیکی، قطعات بزرگتر فلزی و غیره که غالباً در فاضلاب روها ملاحظه می شوند به وسیله جدا کننده ها حذف می شوند. در نتیجه در این نوع جدا کننده ها به لجن روبهای قویتری نیاز خواهیم داشت.
طراحی انواع مختلف جدا کننده های آب- روغن براساس اختلاف دانسیته استوار است. قابلیت و توانایی جدا کننده در بهبود بخشیدن به عملکرد جداسازی روغن از پساب، تابع عوامل متعددی است که عبارتند از:
    - نوع و حالت روغن و چربی در جریان پساب، خواص جریان حاصل، طراحی و اندازه واحد و زمان ماند پساب
    رابطه اصلی حذف روغن در اینگونه واحدها همانند واحدهای ته نشینی و به قرار زیر است:
    
    واحدهای این فرمول عبارتند از:
    Vr= سرعت صعود (برحسبm/Sec)،
    Pw= دانسیته آب(kg/m3)
    Po= دانسیته روغن(kg/m3)
    U= ویسکوزیته دینامیکی یا مطلق آب(N.S/m2)
    d= قطر ذرات (برحسبm)
    g= ثابت ثقل (9/81 m/Sec2)
    این رابطه برای همه جدا کننده های ثقلی روغن از آب بکار می رود. فرمول بالا همانند ته نشینی برمبنای قانون استوکس(Stokes’Law) استوار بوده و برای اعداد رینولدز کمتر از یک صادق است. همچنین باید توجه داشت که این فرمول فقط برای روغن آزاد می تواند بکار رود و برای روغنهای امولسیونی قابل استفاده نیست.
    جدا کننده های نوعAPI و CPI برای حذف و کاهش روغنهای امولسیون طراحی نمی شوند، بلکه فقط برای روغنهای آزاد مورد استفاده قرار می گیرند.
    اندازه استاندارد قطر ذرات روغن برای حذف روغن150 میکرون است. در کل، مقطع یک واحد جدا کننده API شامل واحدهای زیر است:
    1- ورودی پساب2- سیستم جمع کننده روغن و لجن3- خروجی پساب4- Skimmer سطحی5- خروجی لجن
    

جدا کننده Corrugated Plate Interceptors-CPI
    جدا کننده های CPI که گاهی بنام TPI(Tilted Plate Interceptors) نیز خوانده می شوند بطور گسترده ای جایگزین جدا کننده های API و مخازن ته نشینی اولیه شده اند.
این واحدها فقط نیاز به15 تا20 درصد از فضای مورد نیاز یک جدا کننده API داشته و بطور چشمگیری هزینه ساخت و نگهداری را کاهش می دهند.
واحدهای CPI از مجموعه ای از صفحات موجدار تشکیل می شوند که با زاویه45 تا60 درجه در داخل مخزن قرار گرفته اند. ملاحظه شده است که اگر صفحات با زاویه60 درجه قرار بگیرند، ذرات جامد به سهولت از روی صفحات به سمت پایین لیز خورده و در کف مخزن جمع آوری می شوند.
 از مهمترین مزایای یک جدا کننده CPI نسبت به جدا کنندهAPI می توان به موارد زیر اشاره کرد:
    - بالا بردن راندمان جداسازی مواد روغنی و لجن از پساب، ایجاد جریان آرام (Laminar) بین صفحات، کاهش قابل توجه فاصله و مسافتی که ذرات روغن باید طی کنند تا به سطح برسند(حداکثر یک اینچ)، تحت تأثیر قرار نگرفتن توزیع جریان در داخل جدا کننده به وسیله وزش باد، تخلیه آسان لجن و مواد ته نشین شده در جدا کننده، کاهش چشمگیر هزینه ساخت جدا کننده بخصوص در مواردی که نیاز به مواد مقاوم در برابر اسید باشد.
این واحدها به آسانی قابل محافظت بوده و به هیچگونه قطعه متحرک واقع در زیر آب و قابل تعمیر نیاز ندارند.
واحدهای CPI بطور گسترده ای در بسیاری از صنایع برای جداسازی آب و روغن بکار می روند اما در پالایشگاهها با استقبال کمتری روبرو شده اند. دلیل این امر آنست که این واحدها قادر به پذیرش و تحمل شوکهای حاصل از افزایش ناگهانی بار آلی و جریانهای با حجم زیاد(بخوبی جدا کننده های API ) نیستند. جدا کننده های CPI نسبت به جریان پساب عبوری و بار روغن دارای محدودیتهایی هستند که باعث کاهش راندمان عملکرد واحدها می شود. مقدار جریان گذرنده از واحدهای CPI با مساحت صفحات و حجم واحد متناسب است. مخازن CPI معمولاً شامل12 تا48 صفحه موجدار بوده که بصورت موازی در داخل محفظه نصب می شوند. فاصله صفحات از یکدیگر بین0/75 تا1/5 اینچ است. جنس صفحات، بسته به مشخصات فیزیکی و شیمیایی پساب ممکن است فلزی و یا پلاستیکی باشد و معمولاً با توجه به PH پساب از مواد پوشش دهنده مقاوم در برابر خوردگی استفاده می شود.