Masalah pengolahan air limbah telah relevan selama beberapa dekade. Kesulitannya terletak pada usangnya metode dan peralatan, serta munculnya bahan kimia baru dalam bahan kimia rumah tangga dan dalam produksi, yang membutuhkan pendekatan yang sama sekali baru untuk menghilangkannya dari air limbah. Salah satu metode pengolahan air limbah universal adalah flotasi. Tergantung pada karakteristik polutan, hanya membutuhkan penggantian reagen dan koreksi kondisi proses.
Pengolahan air limbah
Metode ini telah berhasil digunakan untuk mengolah air limbah yang mengandung serat, produk minyak, minyak dan lemak, dan zat lain yang sulit larut dalam air. Air limbah terlebih dahulu dipindahkan ke dalam suspensi dan emulsi menggunakan zat khusus.
Proses flotasi bergantung pada kemampuan gelembung gas untuk menempel pada partikel, membantu mereka mengapung ke permukaan cairan.
Prinsip umum metode
Tindakan flotasi yang paling sederhana adalah keterikatanpartikel tidak larut (misalnya, mineral, minyak atau lainnya) ke gelembung udara. Keberhasilan pemurnian tergantung pada tingkat di mana ikatan terbentuk antara partikel dan gelembung, pada kekuatan ikatan ini, dan pada durasi keberadaan kompleks ini. Yang, pada gilirannya, ditentukan oleh sifat partikel, kecenderungan untuk membasahi dengan air, dan fitur interaksinya dengan reagen. Jadi, flotasi adalah proses yang bergantung pada banyak faktor.
Perbuatan dasar dapat dilakukan melalui salah satu mekanisme berikut:
- gelembung segera terbentuk dalam partikel tersuspensi;
- Partikel suspensi menempel pada gelembung gas ketika mereka bertabrakan dengannya;
- gelembung kecil terbentuk di permukaan partikel, yang bergabung dengan yang lain saat tumbukan dan volumenya bertambah.
Kompleks, yang terbentuk selama proses flotasi, dalam media yang praktis tidak bergerak hanya dapat mengapung di bawah kondisi bahwa gaya angkat gelembung gas lebih besar daripada berat partikel. Hal ini akan menyebabkan terbentuknya lapisan busa pada permukaan air yang diolah.
Selain itu, luas permukaan gelembung dan partikel pada titik kontak harus dalam perbandingan tertentu. Gaya perekat meningkat secara proporsional dengan ukuran partikel kuadrat, karena keliling sambungannya dibatasi oleh ukuran permukaan terbesarnya. Dan gaya pemisahan secara langsung bergantung pada massa partikel pencemar (yaitu, dimensi liniernya dalam kubus). Jadi, ketika ukuran partikel tertentu tercapai, gaya detasemen melebihi gaya lekat. Sehingga untukPengolahan efluen yang berhasil dengan flotasi penting tidak hanya untuk sifat hubungan suspensi dengan gelembung, tetapi juga ukurannya.
Cara menjenuhkan air dengan gelembung
Ada banyak teknik yang memastikan munculnya gelembung gas dalam air limbah. Metode utama yang digunakan dalam flotasi adalah:
- Metode kompresi (atau tekanan) berdasarkan peningkatan kelarutan udara dalam air dengan meningkatnya tekanan.
- Metode mekanis berdasarkan pencampuran intensif cairan dengan udara.
- Melewati air limbah melalui bahan berpori yang menyebabkannya menyebar.
- Metode listrik berdasarkan elektrolisis air, disertai munculnya gelembung gas.
- Proses kimia yang menyebabkan terbentuknya gelembung selama reaksi kimia reagen tertentu dengan komponen air limbah.
- Metode vakum ditandai dengan pengurangan tekanan.
Flotasi tekanan
Ini adalah yang paling efektif untuk ekstraksi suspensi halus dan koloid konsentrasi rendah. Air murni jenuh dengan udara di bawah tekanan hingga 7 MPa dalam reaktor khusus - saturator. Setelah pelepasan air darinya, tekanan turun tajam ke normal (atmosfer), yang memicu proses intensif gelembung udara.
Untuk meningkatkan efisiensi pengolahan air secara signifikan, flotasi dikombinasikan dengan koagulasi dan flokulasi. Kedua pendekatan iniberkontribusi pada peningkatan ukuran partikel yang tidak larut. Koagulan adalah senyawa anorganik, biasanya garam besi besi atau aluminium, dan beberapa zat organik. Flokulan adalah polimer khusus yang molekulnya dalam media berair membentuk jaringan bermuatan yang mampu menarik partikel pencemar, yang mengarah pada munculnya agregat flokulan.
Instalasi dan diagram alur
Instalasi yang melakukan flotasi tekanan dapat ditempatkan tidak hanya di dalam ruangan, tetapi juga di luarnya. Jadi, yang pertama cocok untuk volume kecil, jika konsumsi airnya tidak lebih dari 20 m3/jam, sedangkan yang kedua memiliki kapasitas yang jauh lebih besar. Penempatan gabungan struktur sering diatur, ketika benda besar, misalnya, saturator dan sel flotasi, berada di luar ruangan, dan pompa berada di dalam ruangan.
Dalam kasus instalasi dalam kondisi kemungkinan penurunan suhu udara ke nilai negatif, perlu untuk menyediakan sistem pemanas busa. Pabrik flotasi kompresi klasik terdiri dari peralatan berikut:
- Pompa untuk suplai cairan.
- Kompresor untuk memasok udara (atau gas apa pun) ke sistem pengolahan air.
- Saturator (nama lainnya adalah tangki bertekanan), di mana udara dilarutkan dalam air limbah.
- Ruang flotasi, jika prosesnya menyediakan tahap pengkasaran partikel tersuspensi.
- Perangkat reagen, termasuk perangkat untuk dosis danmencampur reagen dengan cairan yang akan dimurnikan.
- Sistem kontrol proses pembersihan.
Skema teknologi yang melibatkan pengolahan air limbah dengan flotasi tekanan dapat berupa:
- Cocurrent, ketika volume penuh cairan yang akan dimurnikan melewati saturator.
- Recirculating, ketika hanya 20 - 50% cairan jernih yang melewati saturator.
- Sebagian aliran langsung, ketika sekitar 30 -70% air baku masuk ke saturator, dan sisanya diumpankan langsung ke ruang flotasi.
Saat memilih salah satu skema ini, sifat fisik dan kimia dari air limbah yang diolah, persyaratan untuk tingkat pengolahan, kondisi lokal dan indikator ekonomi diperhitungkan.
Elektroflotasi
Metode ini mulai digunakan pada paruh kedua abad ke-20. Kemudian ditemukan bahwa gas elektrolisis jauh lebih efektif daripada gas inert atau udara dalam meningkatkan intensitas flotasi. Hal ini memungkinkan untuk mengisolasi produk minyak yang tidak larut dalam air, minyak pelumas, senyawa logam berat dan non-ferrous yang sukar larut, yang membentuk emulsi stabil dalam air limbah. Tetapi selain gas elektrolisis, penghilangan beberapa pengotor dipengaruhi oleh medan listrik yang dibuat secara artifisial di mana partikel bermuatan bergerak menuju elektroda yang bermuatan berlawanan.
Kerugian signifikan dari elektroflotasi adalah produktivitas yang rendah, biaya elektroda yang tinggi, keausan dan kontaminasi, dan bahaya ledakan.
Metode fraksinasi busa
Ini bermuara pada adsorpsi zat aktif permukaan terlarut (surfaktan) pada gelembung gas yang naik melalui larutan. Dalam hal ini, busa terbentuk secara intensif, diperkaya dengan zat yang teradsorpsi.
Area aplikasi penting untuk jenis flotasi ini adalah pemurnian air dari deterjen yang digunakan dalam binatu. Ini juga cocok untuk memisahkan lumpur aktif dari pengolahan biokimia.
Ore dressing
Proses flotasi berhasil digunakan dalam pemrosesan utama semua jenis bijih, yang memungkinkan untuk memisahkan fraksi berharga dengan kandungan logam atau senyawanya yang tinggi. Hal ini didasarkan pada perbedaan sifat permukaan mineral yang dipisahkan.
Flotasi bijih adalah proses tiga fase:
- fase padat adalah mineral yang dihancurkan;
- fase cair adalah pulp;
- fase gas terbentuk oleh gelembung udara yang melewati pulp.
Flotasi dapat berbusa, tipis atau berminyak, tergantung pada bentuk produk yang terbentuk pada permukaan fase cair.
