تبدأ المقارنة بين أداء DAF وفاصل API بكفاءة الإزالة لا بشكل الخزان. يحقق نظام التعويم بالهواء المذاب (DAF) إزالة 90 إلى 95% من الدهون والزيوت والشحوم (FOG)، بما في ذلك الزيت المستحلب، باستخدام فقاعات هواء يتراوح حجمها بين 10 و100 ميكرومتر. أما فاصل API (المعهد الأمريكي للبترول) فيعتمد أساسًا على الجاذبية وفق قانون ستوكس لإزالة 60 إلى 75% من الزيت الحر. وفي حالة المستحلب المستقر، لا يتجاوز معدل الإزالة في فاصل API عادة 20%.
الزيوت المستحلبة والمواد الصلبة الدقيقة تمثل مهمة نظام DAF، أما الزيت الحر ذو القطرات الكبيرة فهو مهمة فاصل API حين تتوفر للقناة مساحة كافية من الطول.
المقارنة بين أداء DAF وفاصل API
يزيل التعويم بالهواء المذاب ما بين 90 و98% من الدهون والزيوت والشحوم (FOG)، و70 إلى 90% من الزيت المستحلب، حين تبني المواد الكيميائية ندفًا يمكن لفقاعات بحجم 10 إلى 100 ميكرومتر رفعها خلال 10 إلى 30 دقيقة. أما فاصل API فيزيل 60 إلى 75% من الزيت الحر خلال 1.5 إلى 2.5 ساعة، وأقل من 20% من المستحلب المستقر. فجوة الأداء تكمن في المستحلب لا في طبقة الزيت الحر.
تحافظ معظم المصانع التي نصمم سعتها لمياه صرف الأغذية أو التشغيل المعدني على نسبة إعادة التدوير في DAF قرب 20 إلى 30% من التدفق، ولا ترفع جرعة المواد الكيميائية إلا بعد اختبار Jar Test. أما فاصل API فلا يملك ذراعًا كيميائيًا، إذ يحكم قطر القطيرة وفرق الكثافة واللزوجة سرعة الصعود وفق قانون ستوكس.
ما هما DAF وفاصل API في معالجة مياه الصرف؟
تعمل وحدة DAF وفاصل API على إزالة الزيوت والمواد الصلبة العالقة، لكن فقاعة DAF يتراوح حجمها بين 10 و100 ميكرومتر، بينما يستخدم فاصل API الجاذبية فقط. هذه الوحدات الأولية ليست محطة بيولوجية ولا مرشحًا.
تلتصق الفقاعات الدقيقة بالجسيمات العالقة وقطرات الزيت والدهون والزيوت والشحوم (FOG). يرتفع التكتل، ويقوم كاشط ميكانيكي بإزالته من السطح. وتخرج المواد التي كانت تترسب ببطء أو تبقى معلقة مع هذا الطوف.
فاصل API خزان فصل بالجاذبية مصمم وفق معايير API 421 لإزالة الزيت الحر والماء والمواد الصلبة القابلة للترسيب. يسمح فرق الكثافة وزمن المكوث للزيت بالصعود وللمواد الصلبة بالهبوط. تتناسب سرعة الصعود وفق قانون ستوكس طرديًا مع مربع قطر القطيرة ومع فرق الكثافة، وعكسيًا مع اللزوجة. ولا تزال المصافي تستخدم هذا الخزان بوصفه فاصل الزيت والمياه الصناعي حين يكون الزيت حرًا والتدفق هادئًا.
كيف يعمل DAF وفاصل API: آليات العملية
يضغط نظام DAF جزءًا من المياه المعالجة المروقة، عادة 20 إلى 30% من التدفق الكلي، إلى ضغط 5 إلى 7 بار (70 إلى 100 رطل/بوصة²) ويشبعه بالهواء. يُعاد إدخال هذا الماء المضغوط إلى تيار مياه الصرف الخام الداخل عبر صمام تخفيف الضغط. وحين ينخفض الضغط إلى الضغط الجوي، تتكون مليارات الفقاعات الدقيقة التي ترفع الجسيمات والدهون والزيوت والزيت غير المستقر إلى طبقة حمأة مركّزة، ثم يزيلها كاشط ميكانيكي.
كثيرًا ما تُجرى معالجة كيميائية أولية في المنبع. تعمل المُخَثِّرات مثل كلوريد الحديديك أو كبريتات الألومنيوم، والمواد الملبِّدة مثل البوليمرات الأنيونية، على تجميع الجسيمات الدقيقة وقطرات الزيت المستحلب في ندف أكبر وأكثر طفوًا. وبهذا الدعم، يبلغ معدل التحميل السطحي عادة 10 إلى 20 م/س (245 إلى 490 جالون/يوم/قدم²)، ويتراوح زمن المكوث بين 10 و30 دقيقة. تبقى معظم المصانع التي نصمم سعتها عند الحد الأدنى من الجرعة إلى أن يبدو الطوف رقيقًا.
تدخل مياه الصرف إلى خزان API المستطيل، وتهدأ إلى ظروف هادئة، ثم تعبر ثلاث مناطق في ظل جريان صفحي حتى لا يؤدي الاضطراب إلى إعادة استحلاب الزيت. تتجمع الزيوت الحرة في منطقة تجميع الزيت السطحية وتُكشط، بينما تخرج منطقة تجميع المياه الوسطى بوصفها مياهًا معالجة. تسقط المواد الصلبة الأثقل إلى منطقة ترسيب الحمأة وتُزال وفق جدول دوري.
يبلغ زمن المكوث النموذجي لفواصل API بين 1.5 و2.5 ساعة لإتاحة الوقت لقانون ستوكس للعمل، ويبقى معدل التحميل السطحي عند 0.5 إلى 1.5 م/س (12 إلى 37 جالون/يوم/قدم²). هذا المعدل البطيء هو السبب في طول الخزان في المصافي التي نراجعها.
كفاءة إزالة DAF للدهون والمواد الصلبة العالقة
تتراوح كفاءة إزالة DAF للدهون والزيوت والشحوم (FOG) والمواد الصلبة العالقة (TSS) عادة بين 90 و98% من FOG، وبين 90 و95% من المواد الصلبة العالقة الكلية (TSS) عند تشغيل المعالجة الكيميائية. أما فواصل API، المصممة للزيت الحر والمواد الصلبة القابلة للترسيب، فتزيل عادة 60 إلى 75% من الزيت الحر و40 إلى 60% من TSS.
مع المُخَثِّرات والمواد الملبِّدة، يلتقط DAF ما بين 70 و90% من الزيت المستحلب. وحين تتكتل القطرات بفعل المواد الكيميائية، يمكن لفقاعات بحجم 10 إلى 100 ميكرومتر التقاط زيوت أصغر من الميكرومتر. أما فاصل API فهو غير فعال إلى حد بعيد مع هذا المستحلب، إذ تنخفض الإزالة غالبًا عن 20% لأن القطرات المستقرة الأصغر من 20 ميكرومتر لا تصعد في زمن مكوث عملي.
تحقق المياه الخارجة من DAF عادة تركيز زيوت وشحوم أقل من 20 ملغ/لتر، مما يتيح التوجه إلى التصريف أو إلى العملية التالية. أما المياه الخارجة من فاصل API، دون خطوات تلميع لاحقة، فتراوح عادة بين 50 و100 ملغ/لتر من الزيوت والشحوم. ويحتاج هذا النطاق عادة خطوة إضافية قبل حد صارم.
أشارت إرشادات سابقة إلى معايير EPA 40 CFR Part 425 لتصريف الزيوت والشحوم في قطاعات صناعية محددة مثل منتجات اللحوم والدواجن أو تكرير البترول. ووفق دراسة US EPA التفصيلية لعام 2019 (EPA 821-R-19-008)، تخضع مياه صرف تكرير البترول للوائح 40 CFR Part 419. وقد أصدرت وكالة حماية البيئة هذا اللائحة التنظيمية للنفايات السائلة عام 1974. وأعيد إصدار حدود BAT عام 1982 بمستوى BPT لعام 1974، ونُقحت حدود BAT للفينول والكروم عام 1985.
بالنسبة للتصريف غير المباشر، تحدد PSES وPSNS في الأجزاء الفرعية من A إلى E الزيوت والشحوم عند 100 ملغ/لتر، والأمونيا كنيتروجين عند 100 ملغ/لتر. كما تحدد PSNS الكروم الكلي بـ 1 ملغ/لتر، أما حدود الزيوت والشحوم للتصريف المباشر فتكون على أساس الكتلة لا حد واحد بالملغ/لتر. يبلغ حد BPT للزيوت والشحوم في الجزء الفرعي A 2.5 رطل لكل 1000 برميل كحد يومي، و1.3 رطل لكل 1000 برميل كمتوسط 30 يومًا، قبل عوامل الحجم والعملية. كما يحدد BPT وBCT وNSPS الأس الهيدروجيني بين 6.0 و9.0.
وفق دراسة US EPA التفصيلية لعام 2019 (EPA 821-R-19-008)، بلغ متوسط بيانات فاصل الزيت والمياه الأولي من وثيقة التطوير لعام 1982 نحو 51.0 ملغ/لتر من الزيوت والشحوم. غطت المجموعة 15 مصفاة، وتراوحت القيم بين غير قابل للكشف و293 ملغ/لتر، ودمجت المياه الخارجة من الفاصل مع المياه الخارجة من DAF. بلغ متوسط المواد الصلبة العالقة في نفس المجموعة 91.7 ملغ/لتر، من 11.0 إلى 380 ملغ/لتر، وعاملتها EPA بوصفها مياهًا داخلة بيولوجيًا لا تصريفًا نهائيًا.
بلغ متوسط تصريفات المسار الكامل في بيانات 2017 نحو 2.16 ملغ/لتر من الزيوت والشحوم في 63 مصفاة، و12.9 ملغ/لتر من المواد الصلبة العالقة في 77 مصفاة. ومن أصل 129 مصفاة لديها بيانات معالجة، أدارت 121 مصفاة (94%) خطوة إزالة الزيوت والمواد الصلبة، وأجرت 88 مصفاة (68%) خطوة ثانية لإزالة الزيوت والمواد الصلبة. يسرد الجدول 4-8 في تلك الدراسة فاصل API، والفواصل المعترجة ذات الألواح المموجة، وفواصل الألواح المتوازية، والتعويم بالهواء المذاب بوصفها طرق فصل الزيت عن المياه. حددت أساس نهاية الأنبوب لعام 1974 فاصل API أو فاصل الألواح الحاجزية لخطوة الزيوت والمواد الصلبة، يليه المعالجة البيولوجية والتلميع.
إليك مقارنة تفصيلية لمعايير أدائهما:
| المعيار | التعويم بالهواء المذاب (DAF) | فاصل API |
|---|---|---|
| آلية الإزالة الأولية | تعزيز الطفو (فقاعات دقيقة) | فصل بالجاذبية (فرق الكثافة) |
| كفاءة إزالة الزيوت والشحوم (FOG) للزيت الحر | 90 إلى 98% | 60 إلى 75% |
| كفاءة إزالة الزيت المستحلب | 70 إلى 90% (مع دعم كيميائي) | أقل من 20% |
| كفاءة إزالة المواد الصلبة العالقة | 90 إلى 95% | 40 إلى 60% |
| تركيز الزيوت والشحوم في المياه المعالجة | أقل من 20 ملغ/لتر (عادة) | 50 إلى 100 ملغ/لتر (دون تلميع) |
| حجم الجسيمات المُزالة | أكبر من 10 ميكرومتر (مع دعم كيميائي للجسيمات الأصغر) | أكبر من 60 ميكرومتر (زيت حر) |
| التطبيقات النموذجية | تجهيز الأغذية، تعبئة اللحوم، التشغيل المعدني، اللب والورق، الزيت المستحلب | المصافي، البتروكيماويات، محطات غسل المركبات، الزيت الحر |
بالنسبة للمهام الصناعية التي تتطلب إزالة عالية للدهون والمواد الصلبة، تُعدِ سلسلة نظام DAF الصناعي من HydropureWater مجموعة جاهزة مصممة لتحقيق مياه معالجة أقل من 20 ملغ/لتر.
DAF مقابل فاصل API للزيت المستحلب
يزيل نظام DAF مع الدعم الكيميائي ما بين 70 و90% من الزيت المستحلب، بينما يزيل فاصل API عادة أقل من 20% من نفس المستحلب. الزيت الحر كبير الحجم القادر على الصعود مهمة فاصل API، أما المستحلب المستقر فليس كذلك.
اكسر المستحلب قبل خلية التعويم، حيث يبني كلوريد الحديديك أو كبريتات الألومنيوم مع بوليمر أنيوني ندفة يمكن لفقاعة بحجم 10 إلى 100 ميكرومتر حملها. وتخطَّ هذه الخطوة فستتراجع إزالة الزيت المستحلب، لأن خدمة الجاذبية العادية لفاصل API لا تملك ذراعًا كيميائيًا مماثلًا.
تمثل مصانع الأغذية وتعبئة اللحوم والألبان وسائل التبريد في التشغيل المعدني مشكلات مستحلب. أما حمأة المصافي ومياه الأمطار ذات طبقة الزيت المرئية فتمثل مشكلات زيت حر. حين لا تزال المصفاة تشهد ارتفاعات في المستحلب، ضع فاصل API أولًا ونظام DAF ثانيًا. ولا يعوض طول قناة API عملية الكسر الكيميائي.
زمن المكوث التصميمي لفاصل API 421
يبلغ زمن المكوث النموذجي لفاصل API بين 1.5 و2.5 ساعة، بينما يحدد ملخص منشور لهندسة API 421 طولًا لا يقل عن خمسة أضعاف العرض. زمن المكوث هو عمق الماء مقسومًا على سرعة صعود القطيرة التصميمية، لا قيمة ثابتة واحدة تُطبق على كل خزان.
يفيد ملخص ويكيبيديا لممارسة API، استنادًا إلى مقالة Chemical Engineering الصادرة في يوليو 2005، بنسبة طول إلى عرض لا تقل عن 5:1 ونسبة عمق إلى عرض بين 0.3 و0.5. تحتاج الزيوت الأثقل إلى زمن مكوث أطول وفق قانون ستوكس، وفقدت بعض المصافي كفاءة API بعد التحول إلى نفط خام أثقل. الدراسة المعنونة API لشهر فبراير 1990 هي Management of Water Discharges: Design and Operations of Oil-Water Separators.
تُسمى الإرشادات السابقة في هذه الصفحة الوثيقة API Recommended Practice 421، "Management of Wastewater from Oil and Gas Operations." احتفظ بالعنوانين في ملف التصميم وراجع نص API 421 المرخص قبل إصدار الخزان للتنفيذ. المساحة الأفقية تزيل قطرة تصل سرعة صعودها إلى معدل الفيضان، أما الساعات الخاملة الإضافية على خزان قصير فلا تفعل ذلك.
المساحة الأرضية والتكلفة لفاصل API مقابل DAF
عند التدفق نفسه، تشغل وحدة DAF عادة مساحة أقل بنسبة 30 إلى 50% من فاصل API لأن معدل التحميل السطحي يتراوح بين 10 و20 م/س مقارنة بـ 0.5 إلى 1.5 م/س. ويمثل زمن المكوث الأقصر النصف الآخر من هذه الفجوة.
المساحة الأرضية ونطاق التدفق
تعمل وحدات DAF المدمجة، مثل تلك التي تقدّمها HydropureWater، من 4 م³/س حتى 300 م³/س، وغالبًا تكون مركبة على قاعدة حاملة. يناسب هذا الشكل التركيب الداخلي، وتضيف الوحدات المتوازية تدفقًا دون حوض جديد. تتوقف معظم التعديلات الداخلية التي نصمم سعتها عند طول القاعدة الحاملة لا عند قناة مستطيلة مدفونة.
تستوعب فواصل API تدفقات كبيرة، تبدأ غالبًا من 50 م³/س وتتصاعد، في خزانات قد يتراوح طولها بين 10 و20 مترًا (30 إلى 60 قدمًا) أو أكثر. تضيف الحارات الإضافية قدرة، ويحتاج كل حارة إلى مساحة أرضية. التركيب الخارجي هو النمط المعتاد، ونادرًا ما يتوفر لأقسام التعديل الداخلي هذا الطول.
إليك مقارنة لمعاييرهما الفيزيائية ومعايير القدرة:
| المعيار | التعويم بالهواء المذاب (DAF) | فاصل API |
|---|---|---|
| المساحة الأرضية النموذجية (لكل 100 م³/س) | ~20 إلى 30 م² | ~60 إلى 100 م² |
| معدل التحميل السطحي | 10 إلى 20 م/س (245 إلى 490 جالون/يوم/قدم²) | 0.5 إلى 1.5 م/س (12 إلى 37 جالون/يوم/قدم²) |
| زمن المكوث الهيدروليكي | 10 إلى 30 دقيقة (مع دعم كيميائي) | 1.5 إلى 2.5 ساعة |
| نطاق التدفق النموذجي | 4 إلى 300 م³/س | 50 م³/س وما فوق |
| القابلية للتوسعة | وحدات معيارية ومدمجة للتركيب المتوازي | معيارية في الطول، تتطلب مساحة أرضية كبيرة |
| مرونة التركيب | مركبة على قاعدة حاملة، مناسبة للأماكن المغلقة/المحدودة | هياكل كبيرة دائمة، التركيب الخارجي شائع |
يناسب التصميم المدمج لـ سلسلة نظام DAF الصناعي المواقع التي لا تستوعب قناة API بطول 10 إلى 20 مترًا.
التكاليف الرأسمالية والتشغيلية والصيانة
تتمتع فواصل API عادة بتكاليف رأسمالية أقل، تتراوح بين 150 و300 دولار أمريكي لكل متر مكعب من القدرة. الخزان من الخرسانة أو الفولذ مع قليل من المكونات الداخلية، والفصل جاذبية سلبية.
تتراوح التكاليف الرأسمالية لأنظمة DAF عادة بين 400 و800 دولار أمريكي لكل متر مكعب من القدرة. يشمل النطاق ضاغطًا وخزان تشبع وعدادات ضغط ومضخات إعادة التدفق وصمامات تخفيف الضغط، وكثيرًا ما يُضاف نظام حقن كيميائي، مما يرفع فاتورة اليوم الأول.
تزيد تكاليف التشغيل (OPEX) في أنظمة DAF عادة بمقدار 2 إلى 3 مرات عن فواصل API. تغذي الطاقة الضاغط ومضخة إعادة التدوير. قد تتراوح تكاليف المواد الكيميائية من المُخَثِّرات والبوليمرات بين 0.05 و0.15 دولار أمريكي لكل متر مكعب من مياه الصرف المعالجة، بحسب القوة والهدف في المياه المعالجة. تشمل الفحوصات اليومية خزان التشبع وصمامات التخفيف والكاشطات، مع التنظيف الدوري عند تلوث الآلية.
قد يقتصر فاصل API على كاشطة بسيطة وآلية إزالة الحمأة. يبقى استهلاك الطاقة منخفضًا، وعادة لا تُستخدم مواد كيميائية. تبقى ميزة دورة الحياة قائمة للزيت الحر عند الحجم الكبير حين تتوفر الأرض. وتتقلص أو تنعكس إذا أخطأ فاصل API فأدى إلى إضافة DAF أو مرشح لاحق.
إليك مقارنة تفصيلية للتكلفة والصيانة:
| المعيار | التعويم بالهواء المذاب (DAF) | فاصل API |
|---|---|---|
| التكاليف الرأسمالية (CAPEX) | 400 إلى 800 دولار/م³ من القدرة | 150 إلى 300 دولار/م³ من القدرة |
| تكاليف التشغيل (OPEX) | أعلى بمقدار 2 إلى 3 مرات (طاقة، مواد كيميائية) | أقل (طاقة محدودة، دون مواد كيميائية) |
| استهلاك الطاقة | عالٍ (ضاغط، مضخة إعادة تدوير) | منخفض جدًا (مضخات محدودة أو معدومة) |
| استهلاك المواد الكيميائية | مطلوب للأداء الأمثل (0.05 إلى 0.15 دولار/م³) | عادة لا شيء |
| متطلبات الصيانة | متوسطة إلى عالية (فحوصات يومية، تنظيف دوري، استبدال المكونات) | منخفضة (إزالة دورية للحمأة والزيت) |
| تعقيد التشغيل | متوسط (حقن كيميائي، تنظيم الضغط) | منخفض (جاذبية) |
يحافظ نظام الحقن الكيميائي التلقائي على الإنفاق الكيميائي لنظام DAF داخل نطاق 0.05 إلى 0.15 دولار لكل متر مكعب بعد تغيير المناوبة.
متى تختار DAF مقابل API: إطار القرار حسب الصناعة
اختر فاصل API عندما يهيمن الزيت الحر وكان هدف الزيوت والشحوم أعلى من 50 ملغ/لتر. واختر DAF عندما يكون الهدف أقل من 20 ملغ/لتر أو كان الزيت مستحلبًا. وتؤثر مساحة الموقع وميزانية المواد الكيميائية والعملية التالية في تحريك هذا الخط.
اختر فاصل API حين تكون مياه الصرف في معظمها زيتًا حرًا غير مستحلب مع مواد صلبة قابلة للترسيب وحين تتوفر الأرض. تشمل المهام النموذجية:
- مصافي البترول والمصانع البتروكيماوية: الفصل الأولي للنفط الخام ومياه العمليات وجريان مياه الأمطار حيث يسود الزيت الحر.
- مرافق إنتاج النفط والغاز: معالجة المياه المنتجة حيث تنفصل قطرات الزيت الكبيرة بسهولة.
- محطات غسل المركبات والمعدات الثقيلة: الزيت الإجمالي والحبيبات المعلقة.
يكون فاصل API مجديًا حين تكون حدود الامتثال التنظيمي للزيوت والشحوم متساهلة (مثل أقل من 100 ملغ/لتر) وكان الخزان مجرد المرحلة الأولى.
اختر نظام DAF حين تحتوي مياه الصرف على زيت مستحلب ومواد صلبة عالقة دقيقة ودهونًا وزيوتًا عالية، أو حين يتعين حماية عملية لاحقة. تشمل المهام النموذجية:
- مصانع تجهيز الأغذية وتعبئة اللحوم: إزالة عالية للدهون والبروتين، غالبًا تحتوي دهونًا مستحلبة.
- صناعات الألبان والمشروبات: دهون الحليب والزيوت والمواد الصلبة الدقيقة.
- مرافق التشغيل المعدني والقطع: مستحلبات وسائل التبريد وزيوت القطع.
- مصانع اللب والورق: الألياف والأحبار والمواد الصلبة العالقة الدقيقة الأخرى.
- عمليات النسيج والمغاسل: أحواض الصباغة ومياه الغسيل ذات الجسيمات والزيوت العالقة.
يُعد DAF المعالجة الأولية المعتادة حين تتطلب العمليات اللاحقة، مثل المفاعلات الحيوية الغشائية (MBR) أو أنظمة التناضح العكسي (RO)، زيوتًا ومواد صلبة منخفضة جدًا حتى لا تتسخ الأغشية. وللوصول إلى هدف (مثل أقل من 20 ملغ/لتر من الزيوت والشحوم)، يُعد DAF وحدة الزيت الأولية.
يقوم النهج الهجين بإخراج فاصل API أولًا ثم DAF ثانيًا. تستخدمه المصافي والمجمعات الكبيرة حين يكون معظم الزيت حرًا لكن ارتفاعات المستحلب لا تزال تظهر. يأخذ فاصل API الجزء الأكبر من الزيت الحر بتكلفة تشغيل منخفضة، ويأخذ DAF الجسيمات الدقيقة والزيت المستحلب.
إليك إطارًا لاتخاذ القرار لاختيار التقنية المناسبة:
| العامل | اختر فاصل API إذا... | اختر نظام DAF إذا... |
|---|---|---|
| خصائص مياه الصرف | زيت حر غالبًا، قطرات زيت كبيرة، مواد صلبة قابلة للترسيب، TSS منخفضة. | زيت مستحلب، مواد صلبة عالقة دقيقة، FOG عالٍ، قوة متغيرة للمخلفات، جسيمات غروية. |
| أهداف جودة المياه المعالجة | حدود تصريف متساهلة (مثل أكبر من 50 ملغ/لتر O&G)، إزالة أولية للزيت. | حدود تصريف صارمة (مثل أقل من 20 ملغ/لتر O&G)، الحاجة إلى خفض كبير لـ TSS/FOG. |
| توفر المساحة | أرض متوفرة، التركيب الخارجي ممكن. | مساحة محدودة، التركيب الداخلي مطلوب. |
| الميزانية (CAPEX/OPEX) | الاستثمار الأولي المنخفض وتكاليف التشغيل الدنيا هي المحركات الأساسية. | ارتفاع CAPEX وOPEX يبرره الأداء والامتثال. |
| المعالجة اللاحقة | لا توجد عمليات لاحقة حساسة، أو تعقبها معالجة ثانوية قوية. | حماية تقنيات لاحقة حساسة (مثل MBR، RO، المعالجة البيولوجية). |
| أمثلة صناعية | المصافي، البتروكيماويات، محطات غسل المركبات. | تجهيز الأغذية، تعبئة اللحوم، التشغيل المعدني، اللب والورق، الألبان. |
سواء انتهى بك الأمر إلى سلسلة نظام DAF الصناعي أو إلى قناة API مع وحدة تلميع، استخدم الجدول قبل تثبيت المعدات.
لمن هذه الصفحة
تنطبق المقارنة بين أداء DAF وفاصل API على المهندسين الذين يحتاجون إلى تحقيق رقم محدد للزيوت والشحوم على موقع محدد. ويمكن لقسم المشتريات استخدام الشاشة نفسها لمعرفة لماذا قد يخسر خزان أرخص بعد احتساب المستحلب والأرض.
ابقَ في هذه الصفحة للاختيار بين الجاذبية والهواء المذاب في مياه الصرف الصناعي. ابحث في صفحات أخرى إذا كانت الوحدات محددة مسبقًا وكان البند المفتوح موازنة كتلية أو نموذج CAPEX أو مقارنة بين الملبِّدة والمكثف، لأن تلك الأسئلة تخص الصفحات المرتبطة.
نفّذ هذا الفحص قبل تجميد مخططات P&ID:
- قسّم الزيت إلى حر ومستحلب. القطرات الأصغر من 20 ميكرومتر ليست مهمة فاصل API.
- حدد حد الزيوت والشحوم. ما دون 20 ملغ/لتر يميل إلى DAF. النطاق بين 50 و100 ملغ/لتر يمكن أن يبقى عند مياه API الخارجة مع تلميع.
- قس المساحة لكل 100 م³/س. توقع نحو 20 إلى 30 م² لنظام DAF ونحو 60 إلى 100 م² لفاصل API.
- سعّر كلا النطاقين، 400 إلى 800 دولار لكل متر مكعب لنظام DAF و150 إلى 300 دولار لكل متر مكعب لفاصل API، ثم أضف 0.05 إلى 0.15 دولار لكل متر مكعب عند الحاجة إلى مواد DAF الكيميائية.
- إذا تبع ذلك وحدة MBR أو RO، ضع DAF قبل الغشاء.
- في مصفاة ذات زيت حر وأرض متوفرة، ابدأ من هندسة API 421 وأضف DAF فقط لارتفاعات المستحلب.
- بالنسبة لتكرير البترول، اقرأ 40 CFR Part 419 قبل معاملة 100 ملغ/لتر بوصفها حد تصريف مباشر. قيمة 100 ملغ/لتر هي حد PSES وPSNS غير المباشر للزيوت والشحوم.
يغطي نظام التعويم بالهواء المذاب (DAF) المدمج النطاق من 4 م³/س حتى 300 م³/س حين لا يستوعب الموقع قناة API بطول 10 إلى 20 مترًا. لاختيار مستوى المصنع، اطلع على DAF مقابل فاصل API: أيهما أفضل لمياه الصرف الصناعي؟.
على المشترين الراغبين في صفحة التكاليف الاطلاع على ما الفرق بين التعويم بالهواء المذاب وفاصل API هناك، لا هنا. وتستحوذ نفس الصفحة أيضًا على فاصل API مقابل التخثير + المكثف (التعويم بالهواء المذاب).
يجلس موازنة كتلية محسوبة لـ DAF وفاصل API على صفحة المقارنة الهندسية. أرسل التدفق وFOG الداخل وTSS إلى طلب تحديد السعة حين تريد عدد القنوات ومعدل إعادة تدوير DAF لهذا الموقع.
الأسئلة الشائعة
هل يمكن لـ DAF إزالة الزيت المستحلب؟
نعم، مع التخثير والتلبيد، يزيل DAF ما بين 70 و90% من الزيت المستحلب لأن المواد الكيميائية تبني قطرات يمكن لفقاعات بحجم 10 إلى 100 ميكرومتر رفعها. وبدون هذه الخطوة، تبقى القطرات المستقرة قرب الحجم الذي يفوته فاصل API، ولهذا تظل إزالة الزيت المستحلب في فاصل API دون 20%. تقوم معظم مصانع الأغذية والتشغيل المعدني التي نصمم سعتها بالحقن قبل DAF، لا داخل خلية التعويم. ويحدد اختبار Jar Test الجرعة قبل أن يُسعر أحد رقم إزالة.
ما الفرق بين فواصل API وCPI؟
فاصل API خزان جاذبية مستطيل مصمم وفق ممارسة API 421 للزيت الحر والمواد الصلبة القابلة للترسيب. أما فاصل CPI فيضيف ألواحًا مموجة مائلة لإتمام صعود ستوكس نفسه على مساحة أرضية أقصر، لكن الألواح لا تكسر المستحلب المستقر. وحين يكون الزيت مستحلبًا، لن تواكب مساحة الألواح الإزالة البالغة 70 إلى 90% التي صُمم DAF المعزز كيميائيًا للوصول إليها. استخدم CPI لتصغير خزان الزيت الحر، لا لمعالجة وسائل التبريد.
ما الاسم الكامل لفاصل API؟
API اختصار American Petroleum Institute، والفاصل خزان الزيت والمياه بالجاذبية المشار إليه عادة بـ API 421. يعطي ملخص عام نسبة طول إلى عرض لا تقل عن 5:1 ونسبة عمق إلى عرض بين 0.3 و0.5. والدراسة المعنونة API لشهر فبراير 1990 هي Management of Water Discharges: Design and Operations of Oil-Water Separators. كما تستشهد صفحات سابقة بـ API Recommended Practice 421، "Management of Wastewater from Oil and Gas Operations."
هل DAF أفضل من فاصل API؟
يُعد DAF أداة الإزالة الأفضل حين يكون الزيت مستحلبًا أو الحد أقل من 20 ملغ/لتر. أما فاصل API فهو الأداة الأرخص حين يكون الزيت حرًا والحد قرب 50 إلى 100 ملغ/لتر وتتوفر الأرض. تتراوح CAPEX لـ DAF بين 400 و800 دولار/م³، وتكاليف تشغيله أعلى بمقدار 2 إلى 3 مرات من وحدة API. اطلع على مقارنة بين DAF وفواصل الزيت والمياه بالجاذبية في كفاءة الإزالة وتكلفة التشغيل للحصول على عرض التكلفة لكل كيلوغرام.
ما المعايير التصميمية التي تنطبق على فواصل API؟
المرجع التصميمي المستشهد به لهذه الخزانات هو API 421. تحدد الملخصات العامة نسبة طول إلى عرض لا تقل عن 5:1 ونسبة عمق إلى عرض بين 0.3 و0.5. يبلغ زمن المكوث الهيدروليكي النموذجي المستخدم مع تلك الهندسة بين 1.5 و2.5 ساعة، عند تحميل سطحي 0.5 إلى 1.5 م/س (12 إلى 37 جالون/يوم/قدم²). يُستشهد بـ API MPMS الفصل 8.3 لاختبار الأداء. تقع حدود التصريف المباشر للمصافي في 40 CFR Part 419، بينما أشار نص سابق إلى EPA 40 CFR Part 425.
