Dissolved Air Flotation Processes - ThaiScience

205

The Journal of KMUTNB., Vol. 27, No. 1, Jan.–Apr. 2017วารสารวชาการพระจอมเกลาพระนครเหนอ ปท 27 ฉบบท 1 ม.ค.–เม.ย. 2560

กระบวนการลอยตะกอนแบบอากาศละลาย

แสงนวล ศรรตนชชวาล และ อนรกษ ปตรกษสกล*ภาควชาวศวกรรมเคม คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ

* ผนพนธประสานงาน โทรศพท 0-2555-2000 ตอ 8247 อเมล: [email protected] DOI: 10.14416/j.kmutnb.2016.11.001

รบเมอ 7 พฤษภาคม 2559 ตอบรบเมอ 7 กรกฎาคม 2559 เผยแพรออนไลน 1 พฤศจกายน 2559

© 2017 King Mongkut’s University of Technology North Bangkok. All Rights Reserved.

บทคดยอ

การลอยตะกอนแบบอากาศละลาย (ดเอเอฟ) คอกระบวนแยกอนภาคหรอหยดน�ามนออกจากน�าโดยใชฟองอากาศ

ขนาดเลกมากซงผลตขนจากการเพมและลดความดนของน�าอมตวลงมาทความดนบรรยากาศ ในบทความน

มวตถประสงคเพอทบทวนการน�าดเอเอฟไปประยกตใชทงการบ�าบดน�าและการบ�าบดน�าเสย รวมถงการพฒนาแบบ

จ�าลองทางคณตศาสตรทใชในการค�านวณประสทธภาพของกระบวนการดเอเอฟ โดยทวไปแลวกระบวนการดเอเอฟ

ประกอบดวยการกวนเรวเพอใชในการเตมสารรวมตะกอน ตามดวยการกวนชาเพอการกอตะกอนใหใหญขน จากนน

ปลอยผานเขาสมผสกบฟองอากาศทไดจากน�าอมตวจากถงอดอากาศ เขาสถงลอยตะกอนเพอใหฟองอากาศชนกบ

ตะกอนทกอขนเกดเปนฟลอค-ฟอง อะกรเกรท (Floc-bubble Aggregates) ลอยขนสผวน�าของถงลอยตะกอน โดย

ทวไปสภาวะในการเดนระบบดเอเอฟคอความดน 4–6 barg อตราสวนการปอนเวยนกลบ 10–30% อตราภาระตอ

พนทหนาตด (Overflow Surface Loading Rate) เทากบ 5–15 m3/m2-h และ 20–40 m3/m2-h ส�าหรบอตราการไหลต�า

และสงตามล�าดบ และการอดอากาศเปนแบบตอเนองชนดใหความดนแบบกระแสปอนเวยนกลบ (Continuous Recycled Stream Pressurization) โดยทวไปประสทธภาพของการก�าจดอนภาคในน�าขนกบความเขมขนของฟองอากาศ ความเขมขนของอนภาคและแรงทงหมดทอนภาคและฟองอากาศกระท�าตอกนซงประกอบดวยแรงไฮโดรไดนามกส (Hydrodynamic Force) และแรงพนผว (Surface Force) แรงไฮโดรไดนามกสคอแรงผลกทเกดระหวางอนภาค/ฟลอค

กบฟองอากาศทเคลอนทขนเนองจากการลอยตวของฟอง ซงแรงนจะขนกบอณหภมของน�า ขนาดของอนภาค ขนาดฟองอากาศและความเรวของการเคลอนทของฟองอากาศ สวนแรงพนผวประกอบดวย แรงอเลกโตรสแตตก (Electrostatic Force) แรงแวนเดอวาล (Vander Waals Force) และแรงไฮโดรโฟบก (Hydrophobic Force) ในการ

ศกษาและพฒนาแบบจ�าลองทางคณตศาสตรของการลอยตะกอนมวตถประสงคเพอใชท�านายประสทธภาพของการ

ลอยตะกอน โดยแบบจ�าลองในชวงแรกเปนการใชสมการเอมไพรคอล (Empirical Equations) และในระยะเวลาตอมา

ไดพฒนาจากสมการเอมไพรคอลเปนแบบจ�าลองการชนเชงเดยว (Single-collector Collision) แบบจ�าลองทราเจกโทร (Trajectory Model) และแบบจ�าลอง CFD

ค�าส�าคญ: การลอยตะกอน, ดเอเอฟ, ฟองอากาศ, การบ�าบดน�าและการบ�าบดน�าเสย

การอางองบทความ: แสงนวล ศรรตนชชวาล และ อนรกษ ปตรกษสกล, “กระบวนการลอยตะกอนแบบอากาศละลาย,” วารสารวชาการพระจอมเกลาพระนครเหนอ, ปท 27, ฉบบท 1, หนา 205–217, ม.ค.–เม.ย. 2560

บทความวชาการ

http://dx.doi.org/10.14416/j.kmutnb.2016.11.001

206


Dissolved Air Flotation Processes

Sangnuan Srirathchatchawarn and Anurak Petiruksakul*Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, King Mongkut’s University of Technology North Bangkok, Bangkok, Thailand

* Corresponding Author, Tel. 0-2555-2000 Ext. 8247, E-mail: [email protected] DOI: 10.14416/j.kmutnb.2016.11.001Received 7 May 2016; Accepted 7 July 2016; Published online: 1 November 2016© 2017 King Mongkut’s University of Technology North Bangkok. All Rights Reserved.

Abstract Dissolved Air Flotation (DAF) is a water clarification process that separates particles and/or oil droplets from water using fine bubbles produced from increasing and reducing the pressure of saturated water to atmospheric pressure. This article aims to review the application of DAF in water and wastewater treatment, and to develop a mathematical model to calculate the efficiency of DAF process. The DAF process normally consists of the fast mixing for coagulant addition, the slow mixing for flocculation, and the release for bubbles colliding with flocs to form floc-bubble aggregates floating to the surface of the tank. The conditions of the DAF operation are 4–6 barg pressure, 10–30% of recycle ratios, the overflow surface loading rate of 5–15 m3/m2-h for low rate and 20–40 m3/m2-h for high rate and continuous recycled stream pressurization. The particle removal efficiency typically depends on bubbles and particle concentrations, and the total forces between particles and bubble surfaces, namely, hydrodynamic and surface forces. The hydrodynamic force represents the repulsive interaction of particles/flocs around the rising bubbles. This force depends on the water temperature, the sizes of particles and bubbles, and the velocity of rising bubbles. The surface force contains electrostatic force, Van der Waals force and hydrophobic force. The flotation mathematical model is developed to predict the flotation efficiency. Empirical equations are used in the beginning, and developed to single-collector collision, trajectory model and CFD model, respectively.

Keywords: Flotation, DAF, Air Bubble, Water and Wastewater Treatment

Please cite this article as: S. Srirathchatchawarn and A. Petiruksakul, “Dissolved air flotation processes,” The Journal of KMUTNB., vol. 27, no. 1, pp. 205–217, Jan.–Apr. 2017 (in Thai).

Academic Article

http://dx.doi.org/10.14416/j.kmutnb.2016.11.001

207


1. บทน�า การลอยตะกอนแบบอากาศละลาย (Dissolved Air Flotation, DAF) หรอเรยกวา “ดเอเอฟ” คอกระบวนการ

แยกอนภาคของแขงหรอหยดน�ามนออกจากน�า ถาผลตภณฑ

ทตองการคอน�าอาจเรยกเปนกระบวนการท�าใส (Clarification Processes) ดเอเอฟถกน�าไปประยกตใชอยางแพรหลาย

ทงการบ�าบดน�า การบ�าบดน�าเสย และการแยกสนแร ดเอเอฟมจดเดนคอสามารถประยกตใชไดดถงดมาก

ในการแยกน�ามน ไขมน ตะกอนเบา และคอลลอยด (ทเสย

เสถยรภาพ) เนองจากอนภาคหรอหยดน�ามนขนาดเลก

เหลานตกตะกอนชามากหรอไมตกเลย ท�าใหการใชถง

ตกตะกอนในการแยกมประสทธภาพต�า [1] หรอถาใช

กระบวนการกรองกพบปญหาเรองการอดตน ดเอเอฟ

จงเปนกระบวนการทางเลอกทเหมาะสมทสดอกวธหนง เปนททราบกนดวาพารามเตอรทใชในการออกแบบ

กระบวนการดเอเอฟสวนใหญองกบผลการทดลองเปนหลก เนองจากระบบดเอเอฟมความซบซอนในการค�านวณ ท�าให

ทฤษฎและแบบจ�าลองคณตศาสตรมความคลาดเคลอน

ซงเกดจากสมมตฐานทก�าหนดขนจากการแกสมการ ดงนนในบทความนจงมวตถประสงคเพอจะทบทวน

การน�าดเอเอฟไปประยกตใชดานการบ�าบดน�าและการ

บ�าบดน�าเสย ซงมคณลกษณะของน�าทแตกตางกน สงผล

ใหมสภาวะในการเดนระบบทตางกนแลวจงทบทวนถง

คณลกษณะทส�าคญของดเอเอฟไดแก การผลตฟองอากาศ ขนาดฟองอากาศ และแรงกระท�าระหวางฟองอากาศกบ

อนภาครวมถงการพฒนาแบบจ�าลองทางคณตศาสตร

ทใชในการท�านายประสทธภาพของกระบวนการดเอเอฟ

ซงเปนปจจยหลกทใชอธบายผลทเกดขนจากการทดลอง

แลวน�าไปสการออกแบบเชงระบบเพอลดคาใชจายในการ

เดนระบบตอไป

2. การประยกตใชดเอเอฟ ดเอเอฟเปนการลอยตะกอนประเภทหนงเกดขน

จากการเพมความดนใหกบน�าโดยใชอากาศ เมอความดน

รวมในระบบเพมขนคาการละลายของอากาศในน�ามคา

เพมขนตามกฎของกาซอากาศจงละลายในน�าไดมากขน

ทความดนสงขน ดงนนเมอลดความดนรวมของระบบลง

มาทความดนบรรยากาศ คาการละลายของอากาศจะเขา

สสมดลใหมทความดนบรรยากาศ ท�าใหอากาศทละลาย

ทความดนสงถกปลดปลอยเปนฟองอากาศขนาดเลก ฟองอากาศทผลตขนนจะถกปลดปลอยใหชนกบอนภาค

แขวนลอยในน�าเกดการเกาะยดตดกนและเคลอนท

สผวน�า ดงนนกระบวนการแยกตะกอนแขวนลอยในน�า

โดยใชฟองอากาศจงเปนทางเลอกหนงทน�ามาประยกตใช

ในการบ�าบดน�าและน�าเสยทมตะกอนจมตวยากไดอยางม

ประสทธภาพ

2.1 การประยกตใชดเอเอฟในการบ�าบดน�า ในกระบวนการบ�าบดน�าหรอผลตน�าดมจากดเอเอฟ เรมตนมาตงแตทศวรรษท 1960s ในประเทศแถบ

สแกนดเนเวยคอฟนแลนด สวเดน และแอฟรกาใต [2] ในประเทศสหราชอาณาจกรมรายงานการศกษาดเอเอฟ

ในระดบหองปฏบตการและในระดบภาคสนามเมอ

ตนทศวรรษท 1970s และกอสรางโรงงานดเอเอฟหลาย

แหงในทศวรรษท 1980s [3] สวนในทวปเอเชย เชน ใน

ประเทศสาธารณรฐประชาชนจน มโรงบ�าบดน�าดวย

ดเอเอฟขนาด 500,000 m3/d ทเมอง Tianjin [4] และ

ในเอเชยตะวนออกเฉยงใตตามรายงานมการใชดเอเอฟ

ในการบ�าบดน�าในมาเลเซย [5] ดเอเอฟมการสราง

อยางมากในทวปอเมรกาเหนอซงเชอวามมากกวา 150 โรง [6] ในสหรฐอเมรกาเรมตนโดยบรษท Krofta Engineering Corporation โดยเรมกอสรางในทศวรรษ 1980s และขยาย

เขาสประเทศแคนาดาในเวลาตอมา ดเอเอฟถกใชงาน

อยางแพรหลายโดยเฉพาะอยางยงการก�าจดสาหราย

ในกระบวนการผลตน�าดม เรมตนตงแตการพจารณาสาร

เจอปนทอยในแหลงน�า ถาแหลงน�ามสารแขวนลอยต�า

แตมสาหรายขนาดเลกเจอปน ดเอเอฟจะเปนทางเลอก

ทดกวาการตกตะกอน หรอการใชกระบวนการกรอง หรอ

โดยสวนใหญจะใชรวมกน เชน รปท 1 เปนกระบวนการ

ทใชสารรวมตะกอนในขนตอนการบ�าบดขนตน เพอกอ

208


ตะกอนขนาดใหญและถกก�าจดออกดวยดเอเอฟ ตามดวย

การกรองและการฆาเชอโรค (Disinfection) ความดน

ทใชในดเอเอฟมคา 4–6 barg และอตราการปอนเวยนกลบ (Recycle Ratio) 5–15 % [7] อตราการปอนเวยนกลบ นยามวา คอ อตราการไหลของน�าจากถงอดอากาศ (Air Saturator) ตออตราการไหลของน�าเขา (Influent) (ดรป

ท 2 ประกอบ) และคาอตราภาระไหลลนตอพนทหนาตด (Overflow Surface Loading Rate) นยมเดนระบบท 5–15 m3/m2-h ส�าหรบอตราการไหลต�าและทอตราการ

ไหลสง (High Rate) ท 20–40 m3/m2-h [2]

2.2 การประยกตใชดเอเอฟในการบ�าบดน�าเสย ดเอเอฟเรมใชในการบ�าบดน�าเสยตงแตทศวรรษ 1950s [8] ไดรายงานวาการบ�าบดน�าเสยประเภทน�ามน และ

คอลลอยดสามารถใชการลอยตะกอนไดด ซงในเวลานน

การลอยตะกอนมการใชในการแยกสนแรเปนสวนใหญ ดเอเอฟเปนเทคนคหนงของการลอยตะกอน สามารถใช

ในการบ�าบดน�าเสยจากโรงกลน โรงงานผลตน�ามนพช โรงฆาสตว อตสาหกรรมเหลก อตสาหกรรมอาหาร เปนตน ในการบ�าบดน�าเสยความดนทใชมคาในยาน

เดยวกนกบการใชดเอเอฟบ�าบดน�าคอ 4–6 barg แตใช

อตราสวนอากาศตอของแขง (A/S ratio) รวมกบอตราการ

ปอนเวยนกลบ และ คาอตราภาระไหลลนตอพนทหนาตด

จะต�ากวาคออยในชวง 0.5–1.0 m3/m2-h [1] ทงนขนกบ

ลกษณะของน�าเสยทน�ามาบ�าบดเปนหลก

3. คณลกษณะทส�าคญของระบบดเอเอฟ

การลอยตะกอน (Flotation) คอการผลตฟองกาซ

หรอฟองอากาศในน�าแลวเคลอนทชนใหอนภาคสมผส

กบฟองอากาศเรยกวาอะโกลเมอเรท (Agglomerate) หรอ

ฟลอค-ฟองอะกรเกรท (Floc-bubble Aggregates) แลว

ลอยตวขนสผวน�า ซงประกอบดวยคณลกษณะ ดงน

3.1 การผลตฟองอากาศ กลไกการผลตฟองอากาศน เกดจากสภาวะอมตว

ยงยวด ในขณะลดความดน [9] ซงประกอบดวย 2 กลไกยอย คอการเกดนวเคลยสในระบบเอกพนธ (Homogeneous Nucleation) โดยเรมเกดนวเคลยส (Nuclei) จากการเกด

คาวเตชน (Cavitation) และนวเคลยสนเรมขยายใหญขน

จากการรวมตวของฟองขางเคยง ขนาดของนวเคลยส

แสดงในเทอมเสนผานศนยกลางฟองวกฤต (Critical Bubble Diameter, dcb) แสดงตามสมการท (1) ซงแปรผน

ตรงกบแรงตงผว (Surface Tension, σ) และแปรผกผนกบ

ผลตางความดน (Pressure Difference, ∆P)

dcb = 4σ/∆P (1)

กลไกยอยท 2 การเกดนวเคลยสในระบบววธพนธ (Heterogeneous Nucleation) ซงเกดนวเคลยสบนผว

ของอนภาคหรอวตถ เชน หวฉด เปนตน โดยนวเคลยสน

เรมขยายใหญขนจากการรวมตวของฟองขนาดเลกเชนกน ในดเอเอฟพบวากลไกทสองมความส�าคญมาก ท�าให

การออกแบบหวฉดรวมทงอปกรณลดความดนเปน

จดสนใจ [6] อนรกษและคณะ [10], [11] ไดพฒนาอปกรณ

ลดความดนขน 2 แบบ โดยใชหลกการลดความดนผาน

รปท 1 กระบวนการดเอเอฟแบบกระแสปอนเวยนกลบ

รปท 2 ถงลอยตะกอน

สารแขวนลอยกวนเรว กวนเขา ดเอเอฟ

ถงอดอากาศ

การกรอง

ฆาเชอโรคสารรวมตะกอนน�าผานการบ�าบด

สารแขวนลอยโซนสมผส โซนแยกตว

ตะกอนเบา

อากาศอปกรณลดความดน ถงอดอากาศ

น�าผานการบ�าบด

209


ออรฟส (Orifice) และใหของไหลไหลผานทอกรวยกลม ผลการทดลองพบวาไดฟองอากาศทมการกระจายตว

แคบกวาการใชวาลวรเขม (Needle Valve) ซงเปนทนยมใช

ในการลดความดนของระบบดเอเอฟ ฟองอากาศทผลตขน

มขนาดเลกลงเมอเพมความดนรวมทใชในการอดอากาศ และผลตอจ�านวนฟองหรอแสดงในเทอมความเขมขนฟอง

มคามากขนเมอเพมความดนรวมทใชในการอดอากาศ ขนาดของฟองอากาศทผลตขน พบวามการเปลยนแปลง

คอนขางมากเมอความดนรวมเปลยนแปลงในชวง 2–4 barg และถาความดนรวมทมากกวา 4 barg ขนาดของฟองอากาศ

มขนาดลดลงไมมากหรออาจกลาววาไมมการเปลยนแปลง

ขนาดฟองอยางมนยส�าคญ ดงนน ในการเดนระบบดเอเอฟ

เชงการคาโดยทวไปจงนยมเลอกเดนระบบทความดนรวม 4–6 barg เนองจากการเดนระบบทความดนสงเปนการ

สนเปลองพลงงาน อยางไรกตามประสทธภาพในการก�าจด

อนภาคจะมคาสงขน เนองจากทความดนสงมความเขมขน

ของฟองอากาศมากกวาทความดนต�า ดงนนการเดนระบบ

ดเอเอฟทความดนสงกวา 6 barg จงเหมาะสมกบงานทม

พนทตดตงจ�ากด

3.2 การหาขนาดฟองอากาศ (Determination of Air-bubble Diameter) ขนาดฟองอากาศทมขนาดเลกสงผลใหประสทธภาพ

ในการบ�าบดสงขน เนองจากปรมาณของอากาศทละลาย

จนอมตวในน�าขนกบความดนรวมของระบบ ฟองอากาศ

ทเลกกวาจะมพนทสมผสทสงกวา เคลอนทขนสผวน�า

ชากวาและมความเขมขนของฟองทมากกวา ท�าใหม

โอกาสสมผสกบอนภาคไดดกวาเนองจากฟองอากาศ

ทผลตขนมขนาดเลกจงนยมตงสมมตฐานวารปรางของ

ฟองเปนทรงกลมการวดขนาดฟองอากาศสามารถใชการวด

โดยตรงจากภาพถายฟอง หรออาจใชเครองมอตรวจวด เชน เครองวดขนาดดวยเทคนคเลเซอรดฟแฟรคชน (Laser Diffraction) Couto และคณะ [12] การหาขนาดฟองกาซ

ยงเปนทถกเถยงกน เนองจากการวดจากภาพถายนนม

ขอจ�ากดเรองจ�านวนฟองทตรวจวดมนอยเกนไปในขณะท

การใชเครองมอตรวจวดใหคาเฉลยของขนาดฟองทตางกน

เมอใชสตรค�านวณทแตกตางกน เชน การใชเสนผาน

ศนยกลางเฉลยใหคาทตางจากการใชเสนผานศนยกลาง

เฉลยแบบซาวเทอร (Sauter Mean Diameter) และตางจาก

การหาคาเสนผานศนยกลางเฉลยตามความสมพนธ

พลศาสตรของไหล (Fluid Dynamic Correlation) แสดง

ในสมการท (2) ซงเทคนคเลเซอรดฟแฟรคชนตามรายงาน

ของ Couto and co-workers [12] ใหขอสรปทนาสนใจ 3 ประการ คอ ประการแรก ขนาดฟองอากาศทความดน 300–600 kPag ใหเสนผานศนยกลางเฉลยแบบซาวเทอร

มากกวาแบบความสมพนธพลศาสตรของไหลเลกนอย ประการทสอง เมอเทยบการวดขนาดฟองโดยเทคนค

เลเซอรดฟแฟรคชนในชวงความดน 300–400 kPag ให

เสนผานศนยกลางเฉลย 32–40 µm ซงอยในชวงเดยวกบ

การใชเทคนคถายภาพใหคา 33–37.5 µm ประการทสาม เมอ

เตมสารลดแรงตงผวลงไปในน�าเทคนคเลเซอรดฟแฟรคชน

ยงคงใชไดดและพบวาการเตมสารลดแรงตงผวจะชวยลด

ขนาดฟองลงอยางมนยส�าคญ

db = (2)

โดย μL คอความหนดของของเหลว ρL และ ρG คอความ

หนาแนนของของเหลวและของกาซตามล�าดบ εL คอ

อตราสวนปรมาตรของของเหลวสดทายทมการขยายตว

ตอปรมาตรของเหลวเรมตน

3.3 ปรมาณอากาศทละลาย ปรมาณอากาศสงผลโดยตรงตอประสทธภาพ

การบ�าบดเนองจากปรมาณอากาศทละลายจนอมตวท

ความดนหนงๆ เปนปรมาณอากาศสงสดทจะผลตฟอง

ขนาดเลกเมอลดความดนลง ถาประสทธภาพการละลาย

ของอากาศลดลงยอมสงผลตอปรมาณฟองอากาศทผลตได อยางไรกตามเนองจากอากาศจะละลายจนอมตวทความดน

หนง ๆ การปอนอากาศใหเกนจดอมตวจงถอเปนการสนเปลอง

พลงงานอกทงการปอนอากาศทมากเกนจดอมตวยง

210


เปดโอกาสใหเกดฟองอากาศทไมละลายในน�าหลดเขาส

ถงลอยตะกอน ฟองอากาศในสวนนมกมขนาดใหญมาก ท�าใหประสทธภาพการบ�าบดลดลง ดงนนปรมาณอากาศ

ทละลายจงควรมคาทเหมาะสม

การละลายของอากาศในบรรยากาศ 1 atm สามารถ

ค�านวณไดจากสมการตามกฏของเฮนร (Henry’s Law) ซงใหคาการละลายอมตวท 25°C มคาประมาณ 23 mg/kg (คาคงทเฮนรของออกซเจนและไนโตรเจนเทากบ 756.7 atm/mol-L และ 1600 atm/mol-L ตามล�าดบ) และ

เนองจากสดสวนความดนยอยของไนโตรเจนในอากาศ มคาประมาณ 0.79 ออกซเจนมคาประมาณ 0.21 ท�าให

ทความดน 1 บรรยากาศไนโตรเจนจงละลายไดมากกวา

ออกซเจน แตถาเปรยบเทยบทสดสวนความดนยอย

เทากนแลวออกซเจนจะละลายน�าไดดกวาไนโตรเจน ซง

คาการละลายทตางกนนเปนปจจยหนงทสงผลใหการ

เดนระบบดเอเอฟแบบตอเนองชนดใหความดนแบบ

กระแสปอนเวยนกลบ (Continuous Recycled Stream Pressurization) [13] โดยทสภาวะคงตวจะใหคาการละลาย

ของไนโตรเจนตางจากในชวงแรก เนองจากสดสวนโมล

(ความดนยอย) ของอากาศจะเปลยนแปลงไปจากสดสวน

โมลของไนโตรเจนในบรรยากาศ โดยรายงานของ Edzwald [6] ระบวาสดสวนของไนโตรเจนอาจสงถงรอยละ 85 (จาก

รอยละ 79) ท�าใหประสทธภาพของถงอดอากาศทสภาวะ

คงตวลดลงเมอเทยบกบตอนเรมตนเดนระบบ เมอความดน

รวมเพมขนเปน 4 barg คาการละลายของอากาศทสมดลม

คาประมาณ 114 mg/kg [14] และทอณหภม 5°C ความดน 1 บรรยากาศ คาการละลายมคาประมาณ 32 mg/kg พบวาปรมาณอากาศทละลายลงในน�าบรสทธสงผลตอ

ความเขมขนของฟองในดเอเอฟ โดยมปจจยขนกบอณหภมน�า ความดน และประสทธภาพของถงอดอากาศ ถงอดอากาศทใชในดเอเอฟนยมสรางเปนถง

ทรงกระบอก แคปซล หรอทอทขดไปมา เพอหนวงเวลาให

น�าสมผสกบอากาศ โดยทวไปมกออกแบบใหมอตราภาระ

ของเหลวตอพนทหนาตด 10–15 kg/m2-s [6] โดยมเวลากก 5–15 นาท ภายในถงอาจมแพคกง หรอไมมกได แตเนองจาก

ถงอดอากาศทมแพคกงใหประสทธภาพการละลายทสงกวา

จงไดรบความนยมมากกวา ฟองอากาศทผลตไดจะเคลอนทสมผสกบสารแขวนลอย

กอนเขาถงลอยตะกอน เพอใหเปามขนาดใหญขน

สารแขวนลอยทมขนาดเลกตองท�าใหรวมตวกนเปน

ตะกอนขนาดใหญ ดงนนการเตมสารรวมตะกอนเพอ

ท�าลายเสถยรภาพ (Destabilization) ของอนภาคตามดวย

การรวมตะกอน (Flocculation) จงเปนขนตอนหนง

ในกระบวนการลอยตะกอน สารรวมตะกอนทใชในการ

บ�าบดน�าและน�าเสยไดแก สารสม (Alum) เฟอรรกคลอไรด (Ferric Chloride, FeCl3) และพอลอลมเนยมคลอไรด

เปนตน ในถงลอยตะกอนไดรบการออกแบบใหประกอบดวย

โซนผสม หรอบางครงเรยกวาโซนสมผส และโซนแยกตว (ดรปท 2 ประกอบ) เมออากาศและสารแขวนลอยไหล

เขามาจงเกดการสมผสกนในโซนผสม เพอเพมโอกาส

ใหฟองอากาศเคลอนทอยางปนปวนเกดการสมผสกบสาร

แขวนลอยและการเกาะตดกนของฟองอากาศกบอนภาค

สารแขวนลอยซงเรยกวา ฟลอค-ฟอง อะกรเกรท ดงนน

โซนผสมจงมกออกแบบใหมปรมาตรรอยละ 10–20 ของ

ปรมาตรถงลอยตะกอนและมเวลาสมผสสน โดยทวไป

มคาระหวาง 10 วนาท ถง 2 นาท สวนฟองอากาศและ

สารแขวนลอยทไมไดสมผสกนจะเคลอนทไปพรอมกน

เขาสโซนแยกตว ฟลอค-ฟอง อะกรเกรทและฟองอากาศ

อสระจะเคลอนทขนในโซนแยกตว สวนสารแขวนลอยทม

ขนาดเลกและไมไดรวมตวกบฟองอากาศจะเคลอนทขน

ตามกระแสน�า สวนของตะกอนขนาดใหญจะตกตะกอน

ลงดานลางของถงลอยตะกอน ดงนนในการออกแบบถง

ลอยตะกอนจงนยมสรางแบบพนดานลางเอยงท�ามม เพอ

รวบรวมตะกอนหนกและระบายออกจากถงลอยตะกอน

3.4 แรงกระท�าของดเอเอฟในโซนสมผส ในโซนสมผสฟองอากาศและตะกอนจะเคลอนท

อยางปนปวนแรงกระท�าระหวางฟองอากาศกบตะกอน

ประกอบดวยแรงหลก 2 แรง คอ แรงไฮโดรไดนามกส และแรงพนผว แรงไฮโดรไดนามกส เกดจากการเคลอนท

211


ของฟองอากาศขนสผวน�า ในขณะทฟองอากาศเคลอนท

จะเกดการชนเปา ซงคออนภาคหรอฟลอคทเกดจาก

การรวมตว ถาเปาหมายอยในรศมการชนจงมโอกาสท

ฟองอากาศเคลอนทชนแตถาเปาหมายอยหางออกไปการ

รวมตวเปนฟลอค-ฟองอะกรเกรทจะนอยลงหรอไมเกดขน สวนแรงพนผวประกอบดวยแรงลอนดอน-แวนเดอวาล (London-vander Waals Forces) แรงอเลกโตรสแตตก และแรงไฮโดรโฟบก ในขณะทฟองอากาศเคลอนทขน น�าทอยดานบนของฟองจะถกบบอดใหเคลอนทไปดานขาง ไปตามผวสมผสฟองไปสดานลางของฟอง ซงในกรณน

จะเกดปรากฏการณขน 2 กรณคอเปาหมายมขนาดเลก

หรอใกลเคยงกบฟองและในอกกรณคอเปาหมายเปน

ฟลอคทมขนาดใหญกวาฟองมาก ถาเปาหมายมขนาดเลก

อนภาคหรอฟลอคทอยบรเวณดานบนของฟองในแนวแกน

ทฟองสามารถเคลอนทชนไดจะเคลอนทตามทศทางของน�า

ทถกบบอด เปาหมายจงเคลอนออกดานขางและสมผสกบ

ฟองทบรเวณดานลางของฟอง แสดงตามรปท 3 ถาผลลพธ

ของแรงพนผวเปนแรงดงดด เปาหมายจะถกดงดดใหออกจาก

กระแสการไหล และยดตดกบฟองและอยใตฟองในขณะท

ฟองเคลอนทขน สวนในกรณทเปาหมายมขนาดใหญ

ฟองทมขนาดเลกจะใหผลของแรงผลกไฮโดรไดนามกส (Hydrodynamic Repulsion Forces) ต�ากวาแรงดงดด ฟองจะเกาะตดและกระจายในฟลอคคลายกบฟลอคท�า

หนาทเมทรกซ ยดฟองอากาศหลายๆ ฟองเขาดวยกน ถาแรงลอยตวสทธมากกวาแรงโนมถวงฟลอคจะลอยส

ผวน�า แสดงตามรปท 4 [15] แรงพนผวเปนแรงทเกดจากการกระท�าของแรง

ระหวางฟอง-ฟองหรออนภาค-อนภาคหรออนภาค-ฟอง (อนภาคในทนรวมถงฟลอคดวย) แรงพนผวเปนพนธะ

ทตยภม เกดระหวางพนผวของวตถ (ทงอนภาคและฟอง) โดยทวไปเรยกรวมๆ วาแรงลอนดอน-แวนเดอวาลเปน

แรงดงดดซงมผลใหวตถเขาใกลกน ถาเปนฟองอากาศ

ซงเปนโมเลกลทไมมขว แรงกระท�าคอไดโพลเหนยวน�า

ชวคราว หรอเรยกอกอยางวา London-dispersion ถาเปน

อนภาค อาจเกดแรงไดโพลถาวร แรงไดโพลเหนยวน�า และ

แรงไดโพลเหนยวน�าชวคราว แรงพนผวเทอมทสองคอแรงอเลกโตรสแตตก

สวนใหญเปนแรงผลก เกดขนจากประจทผวอนภาค

ซงมประจเหมอนกน โดยทประจทผวของอนภาคแสดง

ในเทอมของศกยซตา (Zeta Potentials) ถามคามากแรง

อเลกโตรสแตตกจะมคามากตาม การตรวจวดศกยซตา

ของฟองมรายงานตงแตทศวรรษท 1970s [16], [17] งานในยคแรกๆ ใชเซลไฟฟา ผลตฟองและตรวจวด

ดวยเทคนคอเลกโตรโฟรซส (Electrophoresis) ตอมาจง

รปท 3 การเคลอนทของอนภาคและสมผสกบฟองอากาศ

บรเวณดานลางของฟอง

รปท 4 ฟองอากาศรวมตวกบฟลอคขนาดใหญ

rB

rrp

h

unp urp

Limiting Trajectory

Collector

Particle

lL

uB

α

ฟองอากาศ อนภาค

212


มนกวจยท�าการตรวจวดศกยซตาของฟองอากาศ [18]–[20] ซงงานในชวงแรกนกวจยจะเตมสารลดแรงตงผวลง

ในสารละลาย เพอใหฟองอากาศมความเสถยร พบวาสาร

ลดแรงตงผวมผลตอศกยซตามาก ถาใชสารลดแรงตงผว

ประจบวก (Cationic Surfactant) จะสงผลใหศกยซตาเปน

ประจบวกและในทางตรงขามถาใชสารลดแรงตงผวประจลบ (Anionic Surfactant) ใหศกยซตาเปนประจลบตาม สวน

ถาใชสารลดแรงตงผวทไมมประจ (Nonionic Surfactant) ใหผลทงบวกและลบขนกบชนดของสารลดแรงตงผวและ

สภาวะในการตรวจวดเชน พเอชในขณะตรวจวด เปนตน ตามรายงานพบวาฟองอากาศในน�ากลนทไมเตมสารเคม

ใดๆ ใหคาศกยซตาประจลบในชวงพเอช 2–12 โดยชวงพเอช 7–8 ใหคาประจลบต�าสดในชวง –25mV ถง –50mV [21] เหตผลทฟองอากาศในน�ากลนใหประจลบ อาจเกดจาก

ฟองอากาศทไมมประจ (Non Polar) ถกลอมรอบดวย

ไอออนประจลบซงมขนาดเลกกวาประจบวกของไฮเดรท

ไอออนประจบวก (Hydrated Cations) เชน ทสมดลของ

น�ากลนทอมตวดวยอากาศ อาจเกด HCO3– ซงมขนาด

ประมาณ 4 Å ขณะทไฮโดรเนยมไอออน (H3O+) มขนาด

ประมาณ 9 Å [6] ประจลบรอบๆ พนผวของฟองอากาศ

จงมความหนาแนนของประจลบทสงกวาประจบวกท�าให

ศกยซตาของฟองอากาศในน�ากลนแสดงคาตดลบ สวน

ศกยซตาของอนภาคขนกบชนดของสารและสภาวะใน

สารละลาย ถามการเตมสารรวมตะกอน ศกยซตาของ

ตะกอนจะมคาต�า (อาจเปนทงประจบวกหรอประจลบ) เนองจากการเตมสารรวมตะกอนจะชวยลดแรงผลกจาก

ประจทเหมอนกนท�าใหตะกอนรวมตวกน แรงพนผวตวสดทายคอแรงไฮโดรโฟบก ซงเปน

แรงดงดดระยะทางไกล จดก�าเนดของแรงไฮโดรโฟบกน

ยงไมแนชดแตเชอวาเกดจากการเตมสารลดแรงตงผว [22] หรอสารประกอบไฮโดรคารบอน เชน แอลกอฮอล การคนพบแรงนเกดขนจากการพฒนาเครองมอวดแรง

พนผวโดยตรง (Direct Surface Force Measurements) ในทศวรรษ 1980s พบวาเมอมการเตมสารลดแรงตงผวลง

ในสารละลาย [23] โมเลกลของสารลดแรงตงผวจะเกดการ

ดดซบบนผวอนภาคและสงผลใหเกดแรงดงดดระหวาง

อนภาค-อนภาค โดยอทธพลของแรงนมระยะใกลหรอ

ไกลขนกบสารลดแรงตงผวทเตม โดยระยะหางของแรงม

คาอยในชวง 0–15 nm [22] แรงไฮโดรโฟบกสามารถเกด

ระหวางพนผวทตางกน เชนพนผวของอนภาคกบฟอง

อากาศโดยเฉพาะระบบทมการเตมสารลดแรงตงผว เนองจากสมบตของสารลดแรงตงผวประกอบดวยสวนหว

ทมขว กบสวนหางทไมมขวท�าใหเกดกลไกการดดซบสาร

ลดแรงตงผวบนพนผวของสสาร ในระบบดเอเอฟทม

สารประกอบไฮโดรคารบอนจงเกดแรงไฮโดรโฟบกขนเชนกน

3.5 แบบจ�าลองคณตศาสตรของดเอเอฟ

แบบจ�าลองคณตศาสตรของดเอเอฟในยคแรกๆ นน

อตราในการชนกนของอนภาคกบฟองค�านวณจากโอกาส

ในการเกาะตด (Probability of Adhesion) และโอกาสใน

การหลดจากการเกาะตด (Probability of Detachment) ซงประสทธภาพของการชน แสดงในรปสมการเอมไพรคอล (Empirical Equation) จากผลการทดลอง โดยใหแนวคด

เรองการชนกนจะเกดขนไดเมอระยะหางระหวางอนภาค

กบฟองตองนอยกวาหรอเทากบรศมวกฤต (Critical Radius) จากนน Reay และ Ratcliff, [24] ไดน�าแนวคด

มาปรบปรงโดยเพมเทอมประสทธภาพการยดเกาะ และ

ปรบปรงรายละเอยดของสมการเอมไพรคอล ในการหาคา

ประสทธภาพการชนและการยดเกาะ ระยะเวลาตอมาเรมม

แนวคดในการหาอตราการก�าจดอนภาค (Rate of Particle Removal) โดย Collins และคณะ [16] เสนอวาอตราการ

ก�าจดอนภาคแปรตามความเขมขนอนภาคอนดบหนง และในแบบจ�าลองคณตศาสตรน เรมเสนอแรงพนผวใน

แบบจ�าลอง โดยอเลกโตรโมบลต (Electromobilities) (หรอกคอศกยซตา) ของทงอนภาคและฟองถกเชอมโยง

ผานคาคงทอตรา แบบจ�าลองคณตศาสตรของดเอเอฟในยคทสองเปน

การชนเชงเดยว ทมการพจารณาแรงไฮโดรไดนามกส กลาวคอพจารณาอนภาค 1 อนภาคเคลอนทชนกบฟอง 1 ฟอง ซง Ward [25] เสนอวาประสทธภาพในการชนเชง

213


เดยวรวม (Total Single-collector Collision Efficiency, ηT) ประกอบดวยผลรวมของ ประสทธภาพการแพร

บราวเนยน (Brownian Diffusion Efficiency, ηT) ประสทธภาพอนเตอรเซพ (Interception Efficiency, ηT) และประสทธภาพจากแรงโนมถวง (Efficiency of the Gravity Force, ηT) ตามสมการท (3)–(6)

ηT = ηd + ηi + ηi (3)

ηd = 6.18 (4)

ηi = 3/2 (5)

ηi = (6)

โดย kB คอคาคงทโบทซแมน (Boltzmann Constant), ρw

คอความหนาแนนน�าและ ρp คอความหนาแนนอนภาค dp และ db คอเสนผานศนยกลางอนภาคและฟองอากาศ

ตามล�าดบ

แบบจ�าลองการชนเชงเดยวไมไดกลาวถงแรงพน

ผว ซงเปนสวนส�าคญของการเกาะตดระหวางอนภาคกบ

ฟอง ดงนนในชวงเวลาใกลเคยงกนจงมนกวจยอกกลม

เสนอแนวคดเรองแรงพนผวและแรงไฮโดรไดนามกส [26]–[28] อยางไรกตามแบบจ�าลองในชวงนยงไมมเทอม

ของแรงไฮโดรโฟบก เนองจากดเอเอฟทใชงานในยคตน

มการเตมสารรวมตะกอนประเภทสารอนนทรย เชน สารสม ในการกอตะกอนท�าใหแรงไฮโดรโฟบกไมคอยมอทธพล

มากตอแรงพนผว และในทนจะขอน�าเสนอเฉพาะแบบ

จ�าลองของ Okada และคณะ [26] เนองจากเปนแบบจ�าลอง

ทใชทฤษฎพนฐานมากกวาการใชสมการเอมไพรคอล โดยแบบจ�าลองนมขอสมมตฐานดงน อนภาคเลกมาก

เมอเทยบกบฟองและทงอนภาคและฟองมรปรางทรงกลม การเคลอนทของฟองสามารถใชสมการตามกฏของสโตก

(Stokes’ Law) และแรงบาวเนยนมคานอยมากโดยแบบ

จ�าลองนเรยกวา แบบจ�าลองทราเจกโทร (Trajectory Model) แบบจ�าลองของการชนกนของฟองอากาศกบอนภาค

อธบายถงทางเดนของอนภาครอบฟองอากาศทเคลอนทขน (Around Rising an Air Bubble) ตามรปท 3 โดย lL คอแนวเสนทางเดนจ�ากด (Limiting Trajectory) h คอ

ระยะหางของอนภาคกบฟอง rB และ rp คอรศมของ

ฟองและอนภาค และ α คอมมทอนภาคท�ากบฟอง (วดจาก

จดศนยกลางของอนภาคและฟอง) ถาแรงพนผวสทธเปน

แรงดงดด อนภาคทเคลอนทเขาในแนวเสนทางเดนจ�ากด

จะถกดดเขาหาฟองหรออธบายวาอนภาคทอยในแนว

เสนทางเดนจ�ากดคอระยะทไกลทสด (วดจากแนวแกน) ทอนภาคจะเคลอนทชนกบฟอง ถาแรงพนผวสทธเปน

แรงผลกอนภาคทเคลอนทเขาหาฟองจะผลกออกจากพน

ผวฟองไมแสดงคาของเสนทางเดนจ�ากดหรออธบายวา

อนภาคกบฟองไมเกาะตดกน ดงนนความเรวทอนภาค

เคลอนทในทศปกต (Normal Direction, unp) และทศ

สมผสเสนรอบวง (Tangential Direction, uαp) แสดงตาม

สมการท (7), (8)

unp = rp = (7)

uαp = rp = uαf3 (8)

โดย H = h/rp, f1 และ f3 คอฟงกชนยนเวอแซล ของอนภาค

ในทศปกตและทศสมผสตามล�าดบ R = rp/rB และ Ft คอแรงรวมทงหมดทไมรวมแรงไฮโดรโฟบก แสดงตาม

สมการท (9)

Ft = Fe + Fv + Fn (9)

โดย Fe คอแรงอเลกโตรสแตตกระหวางฟองกบอนภาค Fv คอแรงแวนเดอวาลวระหวางฟองกบอนภาค และ Fn คอแรงในทศปกตของแรงไฮโดรไดนามกสทฟองกระท�า

กบอนภาค

214


จากการพจารณาอนภาคทรงกลมกระแสการไหลของ

ของไหลผานวตถทรงกลมในทศปกตแสดงไดตามสมการ

ท (10) และ (11) ส�าหรบความเรวและแรงในทศปกต ตามล�าดบ

un = = (10)

Fn = 6πrpuBf2cosα (11)

เมอแทนสมการแสดงแรงพนผวและแรงไฮโดรไดนามกส

จะไดสมการการเคลอนทของอนภาครอบฟองดงน

=

=

(12)

สมการของกระแสการไหลของของไหลรอบฟอง แสดง

ความเรวในทศสมผส (Tangential Velocity, uα) ดงน

uα = = (13)

= (14)

เมอรวมสมการท (12) และ (13) เขาดวยกนจะไดสมการ

การเปลยนแปลงระยะหางของฟองกบอนภาคกบมม α

=

(15)

ในการแกสมการเพอหาเสนทางเดนจ�ากด lL อาจใช

วธนวเมอรคล จากนนน�ามาค�านวณหาประสทธภาพ

การดกจบอนภาคตอจ�านวนฟอง (Particle Capture Efficiency Per Bubble, ηTc) ตามสมการท (16)

ηTc = (lL/rB)2 (16)

ตามทกลาวในขางตน แรงพนผวไฮโดรโฟบกเปน

แรงทมอทธพลเมอมสารประกอบไฮโดรคารบอนใน

สารละลาย ในดเอเอฟทมการเตมสารลดแรงตงผวหรอ

โปรตนและไขมนตามธรรมชาตทเจอปนในน�า หรอการใช

สารรวมตะกอนกลมพอลเมอรมโอกาสทแรงไฮโดรโฟบก

เรมสงอทธพล ดงนนในสมการท (9) ควรเพมเทอมของ

แรงไฮโดรโฟบกแสดงตามสามการท (17)

= (17)

โดย C1 และ D1 คอคาคงทของสมการแรงไฮโดรโฟบก ในปจจบนการศกษาเพอเพมประสทธภาพของดเอเอฟ

นอกจากอาศยการทดลองแลว การใชเทคนคทางคณตศาสตร

เขามาศกษาโครงสรางการไหลของของไหลในถงลอย

ตะกอนชวยท�าใหการออกแบบมประสทธภาพเพมขน เทคนคทไดรบความนยมคอ การค�านวณพลศาสตร

ของไหล (ซเอฟด) (Computational Fluid Dynamics, CFD) [29] ใชซเอฟดท�านายโซนการไหล (Flow Zone) และโซน

มมอบ ในถงลอยตะกอน อยางไรกตามการเพมอตราการ

ไหลของน�าและการเพมอตราการปอนเวยนกลบท�าให

ลดโซนมมอบลง แตกลบเพมอตราเฉอน (Shear Rate) ใหกบฟลอค-ฟองอากาศอะกรเกรท ซงอาจสงผลให

ประสทธภาพของดเอเอฟในการก�าจดตะกอนลดลง ดงนน

ในแบบจ�าลองทพฒนาขนในระยะหลงจงเรมศกษาถง

ความแขงแรงของฟลอค (Floc Strength) และความแขงแรง

215


ของฟลอค-ฟองอะกรเกรท โดยรวมเทอมของแรงเฉอน

ทสงผลตอการแตกของตะกอนเขาในการแบบจ�าลองทาง

คณตศาสตรท�าใหแบบจ�าลองมความซบซอนขน

4. สรป ดเอเอฟเปนกระบวนการแยกหยดน�ามนหรออนภาค

แขวนลอย โดยการใชฟองอากาศขนาดเลกซงผลตจาก

การลดความดนของอากาศทความดนสงลงสความดน

บรรยากาศ กลไกส�าคญของการผลตฟองเกดจากการ

ละลายอมตวยงยวดและการเกดคาวเตชนในขนตอนการ

เปลยนแปลงความดน ฟองอากาศทผลตมขนาดในชวง 40–100 ไมครอน ในการออกแบบกระบวนการดเอเอฟ

โดยทวไปประกอบดวยการเตมสารรวมตะกอนในน�าหรอ

น�าเสยตามดวยการกอตะกอน เมอตะกอนแขวนลอย

ไหลเขาผสมกบฟองอากาศทผลตขนในถงรวมตะกอน (บางระบบจะผสมกอนเขาถงลอยตะกอน) โดยมขนตอน

ส�าคญ 2 ขนตอนทเกดขนในถงลอยตะกอนคอการสมผส

ระหวางฟองกบอนภาคหรอฟลอคและการแยกตวของ

ฟองอากาศ-ฟลอค แอกรเกรท จากน�าในถงลอยตะกอน

ขนตอนการชนกนหรอสมผสกนระหวางฟองอากาศ

กบตะกอนเปนปจจยส�าคญของการแยกสารแขวนลอย

ในน�า ดงนนแบบจ�าลองการชนของฟองกบอนภาคจงถก

น�าเสนอในงานวจยขนหลายกลม เรมตนเปนแบบจ�าลอง

อยางงายขนกบผลการทดลองตามสมการเอมไพรคอล และพฒนาขนโดยใชหลกการเคลอนทของอนภาคตาม

ของไหลทไหลรอบฟองอากาศทรงกลมหรอแรงไฮโดร

ไดนามกสโดยพจารณารวมกบแรงพนผวทประกอบดวย

แรงอเลกโตรสแตตก แรงแวนเดอวาล และแรงไฮโดรโฟบก อยางไรกตามแบบจ�าลองทไดพฒนาขนยงมความซบซอน

และมขอจ�ากดในการใชงานอยางกวางขวาง แตยงคงใช

ประโยชนในการอธบายผลการทดลองทไดจากการเกบ

ขอมลจรง ในปจจบนนดเอเอฟไดถกน�าไปประยกตใชทง

การบ�าบดน�าและน�าเสยอยางแพรหลาย โดยอาจตดตงเปน

ระบบแยกตะกอนขนตนหรอเปนระบบแยกตะกอนหลก

อยางเหมาะสม

เอกสารอางอง

[1] L. Metcalf and H. P. Eddy, Wastewater Engineering: Treatment, Disposal, and Reuse, 4th.ed., New York: McGraw-Hill, 2004.

[2] J. K. Edzwald, “Developments of high rate dissolved air flotation for drinking water treatment,” Journal of Water Supply: Research and Technology - AQUA, vol. 56, no. 6, pp. 399– 409, 2007.

[3] R. Gregory, “Summary of general developments in DAF for water treatment since 1976,” in Proceedings Dissolved Air Flotation Conference, The Chartered Institution of Water and Environmental Management, London, 1997, pp. 1–8.

[4] Tianjin Water Works Company (2016, June 23). Tianjin Jie Yuan Water Treatment Plant, Tianjin, China [online]. Available: http://www.water-technology.net/ projects/tianjinjejuan/

[5] A. H. Sharaai, N. Z. Mahmood, and A. H. Sulaiman, “Life Cycle Impact Assessment (LCIA) of potable water production in Malaysia: A comparison among different technology used in water treatment plant,” Environment Asia, vol. 3, no. 1, pp. 95–102, 2010.

[6] J. K. Edzwald, “Dissolved air flotation and me,” Water Research, vol. 44, pp. 2077– 2106, 2010.

[7] J. P. Malley and J. K. Edzwald, “Concepts for dissolved-air flotation treatment of drinking waters,” Journal of Water Supply: Research and Technology - AQUA, vol. 40, no. 1, pp. 7–17, 1991.

[8] R. W. Hess, “Sewage and industrial wastes,” Water Environment Federation, vol. 25, no. 6, pp. 706–728, 1953.

216


[9] L. V. Bravina and E. E. Zabrodin, “Aspects of the bubble nucleation in a first order phase transition,” Physics Letters A, vol. 202, pp. 61–67, 1995.

[10] A. Petiraksakul, T. Kimsom, and P. Chanyaem “Air bubble generator from pressure reduction of water saturated with air,” Thai petty Patent 8386, Oct 3, 2013.

[11] A. Petiraksakul, J. Watakoonsin, P. Chanyaem, and P. Choorut “Air bubble generator from pressure reduction of water saturated with air using force balance technique,” Thai petty Patent 8423, Oct 17, 2013.

[12] H. J. B. Couto, D. G. Nunes, R. Neumann, and S. C. A. Franca, “Micro-bubble size distribution measurements by laser diffraction technique,” Minerals Engineering, vol. 22, pp. 330–335, 2009.

[13] A. Petiraksakul “Dissolved air flotation,” Journal of King Mongkut’s University of Technology North Bangkok, vol. 5, no 6, pp. 39–45, 1995.

[14] The engineering toolbox (2016, June 23). [online]. Available : http://www.engineeringtoolbox.com/gases-solubility-water-d_1148.html.

[15] A. Petiraksakul and P. Worathanakul, Environmental Technology, KMUTNB Textbook Publishing Center, Bangkok, 2014.

[16] G. L. Collins, M. Motarjemi, and G. J. Jameson, “A method for measuring the charge on small gas bubbles,” Journal of Colloid and Interface Science, vol. 63, no.1, pp. 69–75, 1978.

[17] Y. Fukui and S. Yuu, “Measurement of the charge on small gas bubble,” American Institute of Chemical Engineers Journal, vol. 28, no. 5, pp. 866–868, 1982.

[18] K. Kubota, S. Hayashi, and M. Inaoka, “Convenient experiment method for measurement of zeta potentials generating on the bubble suspended in aqueous surfactant solutions,” Journal of Colloid and Interface Science, vol. 95, no. 2, pp. 362–369, 1983.

[19] R. H. Yoon and J. L. Yordan, “Zeta-potential measurements on microbubbles generated using various surfactants,” Journal of Colloid and Interface Science, vol. 113, no. 2, pp. 430–438, 1986.

[20] K. Okada and Y. Akagi, “Method and apparatus to measure the zeta-potential of bubbles,” Journal of Chemical Engineering of Japan, vol. 20, no. 1, pp. 11–15, 1987.

[21] H. Mooyoung and D. Seok, “Zeta potential measurement of bubbles in DAF process and its effect on the removal efficiency,” KSCE Journal of Civil Engineering, vol. 2, no. 4, pp. 461–466, 1998.

[22] R. H. Yoon and S. A. Ravishankar, “Long-range hydrophobic forces between mica surfaces in dodecylammonium chloride solutions in the presence of dodecanol,” Journal of Colloid and Interface Science, vol. 179, pp. 391–402, 1996.

[23] J. N. Israelachvili and R. M. Pashley, “Measurement of the hydrophobic interaction between two hydrophobic surfaces in aqueous electrolyte solutions,” Journal of Colloid and Interface Science, vol. 98, no. 2, pp. 500–514, 1984.

[24] D. Reay and A. Ratcliff, “Removal of fine particles from water by dispersed air flotation: effects of bubble size and particle size on collection efficiency,” The Canadian Journal of Chemical Engineering, vol. 51, pp. 178–185, 1973.

217


[25] A. S. Ward, “Dissolved air flotation for water and wastewater treatment,” Transactions of the institution of chemical engineers journal, vol. 70, pp. 214–218, 1992.

[26] K. Okada, Y. Akagi, M. Kogure, and N. Yoshioka, “Analysis of particle trajectories of small particles in flotation when the particles and bubbles are both charged,” The Canadian Journal of Chemical Engineering, vol. 68, pp. 614–621, 1990.

[27] R. H. Yoon and L. Mao, “Application of extended

DLVO theory IV,” Journal of Colloid and Interface Science, vol. 181, pp. 613–626, 1996.

[28] G. H. Luttrell and R. H. Yoon, “A hydrodynamic model for bubble-particle attachment,” The Canadian Journal of Chemical Engineering, vol. 154, no. 1, pp. 129–137, 1992.

[29] J. Behin and S. Bahrami, “Modeling an industrial dissolved air flotation tank used for separating oil from wastewater,” Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, vol. 59, pp. 1–8, 2012.

Dissolved Air Flotation Processes - ThaiScience

Documents

Transcript of Dissolved Air Flotation Processes - ThaiScience