Prinsip Pengoperasian Tangki Flotasi di Pabrik Air

Metode flotasi adalah menghasilkan gelembung-gelembung kecil dalam jumlah besar di dalam air melalui teknologi tertentu, sehingga dapat menempel pada partikel tersuspensi dalam air limbah. Ketika massa jenisnya turun menjadi lebih kecil dari air, mereka mengapung ke permukaan air untuk membentuk sampah, sehingga menghilangkan partikel-partikel tersuspensi dalam air. Metode flotasi terutama digunakan untuk mengolah air yang mengandung partikel tersuspensi dengan kepadatan mendekati 1 dan sulit dihilangkan dengan metode sedimentasi, seperti nitrogen amonia, bahan organik, partikel koloid, air sumber air bersuhu rendah dan kekeruhan rendah dengan lebih banyak alga.

1. Tegangan antar muka dan energi bebas antar muka Ketika cairan dan gas bersentuhan, molekul permukaan cairan dan molekul internal terkena gaya tarik menarik molekul yang berbeda, dan gaya tarik menarik antara molekul cair, yaitu gaya kohesif, adalah jauh lebih besar daripada adhesi antara molekul cair dan molekul gas. Oleh karena itu, molekul permukaan dan molekul internal zat cair mengalami gaya yang tidak merata, yaitu gaya resultan pada molekul internal zat cair adalah nol, dan gaya resultan pada molekul permukaan zat cair lebih besar dari nol. Besar gaya resultan sama besar, arahnya tegak lurus permukaan kontak dan menunjuk ke bagian dalam zat cair dan gas. Gaya ini berusaha memperkecil luas permukaan zat cair. Air dengan volume yang sangat kecil di udara ada dalam bentuk tetesan air (yaitu bola, karena luas permukaan bola paling kecil). Hal yang sama berlaku untuk fase gas.

2. Udara di dalam air berbentuk gelembung (yaitu bola), dan tegangan antar muka adalah gaya tarik menarik antar molekul permukaan, yang terjadi bersamaan dengan gaya kohesif antar molekul, dan arahnya bersinggungan dengan permukaan kontak. Molekul permukaan zat cair masih berada di permukaan zat cair akibat aksi kohesi, yang berarti gaya tarik menarik antar molekul permukaan zat cair, yaitu tegangan antar muka, lebih besar daripada gaya tarik menarik antar molekul internal. Oleh karena itu, molekul permukaan cairan memiliki lebih banyak energi daripada molekul internal.

Volume udara yang sama membentuk gelembung-gelembung kecil yang tersebar, dan luas permukaannya lebih besar dari luas permukaan gelembung besar, yang akan meningkatkan kemungkinan tumbukan dan adhesi antara gelembung dan partikel; Selain itu, agitasi hidrolik yang hebat pada gelembung-gelembung besar selama proses naiknya tidak kondusif bagi adhesi gelembung dan partikel, dan juga akan menghilangkan gelembung-gelembung yang teradsorpsi, sehingga gelembung-gelembung kecil yang terbentuk kondusif untuk flotasi.

Praktek telah membuktikan bahwa diameter gelembung di bawah 100um agar dapat melekat dengan baik pada partikel. Gelembung-gelembung itu sendiri mempunyai kecenderungan untuk saling menempel dan mengurangi energi antarmuka, yaitu efek penggabungan gelembung-gelembung, yang juga akan mengurangi kemungkinan tumbukan dan adhesi. Jika gabungan gelembung dan partikel yaitu busa naik ke permukaan air dan cepat pecah, maka partikel yang teradsorpsi tidak akan sempat dikeluarkan oleh alat pengikis dan tenggelam kembali ke dalam air. Oleh karena itu, harus ada sejumlah surfaktan di dalam air untuk mencegah menyatunya gelembung dan cepatnya pecahnya gelembung. Surfaktan juga disebut bahan pembusa. Kebanyakan dari mereka terdiri dari molekul polar dan non-polar. Kepala bundar melambangkan gugus polar, yang mudah larut dalam air dan masuk jauh ke dalam air (karena air adalah molekul polar yang kuat); ekor melambangkan gugus non-polar, yaitu gugus hidrofobik dan masuk jauh ke dalam gelembung. Tolakan muatan dengan tanda yang sama dapat mencegah penggabungan dan keruntuhan gelembung, sehingga meningkatkan stabilitas busa. Jika surfaktan di dalam air tidak mencukupi, untuk memastikan efek flotasi, surfaktan harus ditambahkan, dan jumlah penambahan harus ditentukan berdasarkan pengujian.

Jika terlalu banyak surfaktan di dalam air, gelembung atau partikel (seperti partikel minyak) menjadi terlalu stabil karena tanda yang sama, dan juga sulit membentuk busa. Serbuk padat hidrofilik yang terkandung dalam air mempunyai sudut pembasahan antara 0 dan 90 derajat , sehingga sebagian kecil permukaannya menempel pada minyak. Tetesan minyak tertutup oleh bubuk padat tersebut sehingga sulit membentuk busa. Oleh karena itu, metode yang efektif adalah dengan menggunakan koagulan untuk meningkatkan muatan koloid dalam air, menghilangkan tolakan muatan, dan memungkinkan partikel menempel pada gelembung.

Menurut perbedaan tekanan di mana gelembung diendapkan, flotasi udara terlarut dapat dibagi menjadi dua jenis: flotasi udara terlarut vakum dan flotasi udara terlarut bertekanan.

Flotasi udara terlarut vakum adalah proses pelarutan udara ke dalam air pada tekanan normal atau kondisi bertekanan dan mengendap pada kondisi tekanan negatif. Karakteristik utamanya adalah: tekanan yang diperlukan untuk pelarutan udara lebih rendah dibandingkan tekanan udara terlarut, dan peralatan listrik serta konsumsi listrik lebih sedikit; flotasi udara beroperasi dalam kondisi tekanan negatif, dan tangki flotasi udara perlu ditutup, membuat struktur tangki flotasi udara menjadi rumit, pemeliharaan dan pengoperasian, pemeliharaan peralatan menjadi sulit, dan jumlah udara terlarut sedikit. Metode ini hanya cocok untuk mengolah air limbah dengan konsentrasi polutan rendah dan jarang digunakan dalam produksi.

Udara terlarut bertekanan Udara larut ke dalam air dalam kondisi bertekanan dan mengendap pada tekanan normal. Karakteristiknya adalah: volume udara terlarut yang besar, gelembung mikro yang cukup dapat disediakan, yang dapat memenuhi persyaratan pemisahan padat-cair dari berbagai persyaratan dan memastikan efek penghilangan; ukuran partikel gelembung yang dihasilkan setelah dekompresi dan pelepasan kecil (20~100um), ukuran partikel seragam, gelembung mikro naik sangat lambat di tangki flotasi, dan gangguan pada tangki kecil, yang sangat cocok untuk pemisahan gumpalan lepas dan padatan halus; peralatan dan prosesnya relatif sederhana, serta pemeliharaan dan pengelolaannya mudah. Flotasi udara terlarut bertekanan adalah metode flotasi yang paling banyak digunakan dalam produksi. Prosesnya terdiri dari peralatan saturasi udara, peralatan pelepasan udara, tangki flotasi, peralatan pembuangan terak, dll. Ada tiga aliran proses dasar: aliran udara terlarut penuh, aliran udara terlarut sebagian, dan aliran udara terlarut bertekanan refluks.

Aliran udara terlarut penuh adalah untuk memberi tekanan dan melarutkan semua air limbah, dan kemudian masuk ke tangki flotasi melalui perangkat pelepas dekompresi untuk pemisahan padat-cair. Dibandingkan dengan dua proses lainnya, konsumsi dayanya tinggi, namun karena tidak ada air udara terlarut yang ditambahkan, volume tangki flotasi menjadi kecil.

Aliran udara terlarut sebagian untuk memberi tekanan dan melarutkan sebagian air limbah, dan sisa air limbah langsung dikirim ke tangki flotasi. Proses ini lebih menghemat listrik dibandingkan proses gas terlarut penuh. Karena sebagian air limbah melewati tangki gas terlarut, volume tangki gas terlarut relatif kecil. Namun, karena jumlah udara yang dapat disediakan oleh gas terlarut bertekanan di sebagian air limbah kecil, jika ingin menyediakan jumlah udara yang sama, Anda harus meningkatkan tekanan tangki gas terlarut. Gas terlarut bertekanan refluks merefluks sebagian limbah dan memberikan tekanan langsung ke tangki flotasi. Metode ini cocok untuk pemisahan padatan dan cairan dalam air dengan konsentrasi bahan tersuspensi yang tinggi.

Di bawah ini, kami akan memperkenalkan peralatan yang dibutuhkan untuk flotasi. Peralatan saturasi udara terdiri dari pompa air bertekanan dan suplai udara, gas terlarut dan peralatan lainnya. Fungsinya untuk melarutkan udara dalam air pada tekanan tertentu untuk menghasilkan air gas terlarut yang diperlukan untuk pengolahan air.

1. Pompa pendorong

Pompa booster digunakan untuk menyuplai air dalam jumlah tertentu pada tekanan tertentu. Jika tekanan pompa booster terlalu tinggi, jumlah udara terlarut per satuan volume akan meningkat. Setelah dekompresi, sejumlah besar udara dapat diendapkan, yang akan mendorong agregasi gelembung mikro dan tidak kondusif bagi pemisahan flotasi. Selain itu, karena jumlah air gas terlarut yang dibutuhkan pada tekanan tinggi berkurang, hal ini tidak kondusif bagi pencampuran penuh air gas terlarut dan air limbah asli. Sebaliknya, jika tekanan pompa booster terlalu rendah maka jumlah air udara terlarut pasti akan meningkat sehingga meningkatkan volume tangki flotasi.

2. Pasokan udara

Pasokan udara dapat dibagi menjadi tiga cara: pasokan udara hisap pipa hisap pompa air, pasokan udara jet pipa tekanan pompa air, dan pasokan udara kompresor udara pompa air. Pasokan udara hisap pipa hisap pompa air dapat dibagi menjadi dua bentuk: yang pertama adalah dengan menggunakan tekanan negatif pada pipa hisap pompa air untuk membuka lubang kecil pada pipa hisap, dan udara dihisap ke dalam tangki udara terlarut setelah dihisap. melalui penyesuaian volume udara dan peralatan pengukuran; cara lainnya adalah menyambungkan pipa cabang ke pipa tekanan pompa air, dan memasang ejektor pada pipa cabang tersebut. Ejector digunakan untuk menyedot udara dan mengirimkannya ke pipa hisap, kemudian ke tangki udara terlarut melalui pompa air. Keunggulannya adalah peralatan sederhana dan tidak memerlukan kompresor udara; kekurangannya adalah jumlah udara terlarut sedikit, umumnya tidak melebihi 10% (rasio volume) aliran pompa air, selain itu akan menyebabkan getaran abnormal pada pompa air.

Pasokan udara jet pipa tekanan pompa air adalah dengan menggunakan ejector yang dipasang pada pipa tekanan pompa air untuk menyedot udara. Keunggulannya adalah peralatan sederhana, tidak memerlukan kompresor udara, tidak ada getaran pompa air yang tidak normal dan bahaya kavitasi; Kerugiannya adalah kehilangan energi yang besar dari ejektor itu sendiri, umumnya sekitar 30%, dan tekanan pada saluran keluar pompa air lebih besar dari tekanan air udara terlarut yang dibutuhkan.

Pasokan udara dengan kompresor trafo udara untuk pompa air merupakan metode suplai udara yang umum digunakan saat ini. Udara terlarut dalam metode ini disuplai oleh kompresor udara, dan air bertekanan masuk ke tangki udara terlarut hanya dengan pompa air, atau dapat dikombinasikan dengan udara bertekanan untuk masuk ke tangki udara terlarut. Untuk mencegah udara bertekanan atau air bertekanan mengalir kembali ke pompa air atau kompresor udara karena pengoperasian yang tidak tepat, sering kali digunakan arah yang sama dari atas ke bawah untuk mengalir ke tangki udara terlarut.

Keuntungannya adalah daya kompresor udara kecil karena lebih sedikit udara yang dibutuhkan pada tekanan tertentu. Konsumsi energinya kecil; kerugiannya adalah sedikit kebisingan dan polusi pelumasan dan oli pendingin. Sangat penting untuk mengontrol tekanan pompa air dan kompresor udara agar mencapai keadaan seimbang.

3. Tangki udara terlarut

Fungsi tangki udara terlarut adalah untuk mengintegrasikan kontak penuh antara air dan udara dan mempercepat pembubaran udara. Ada beberapa bentuk yang umum digunakan saat ini. Ada dua jenis tangki udara terlarut: tangki kosong dan tangki berisi. Tangki yang terisi dapat meningkatkan derajat turbulensi, meningkatkan dispersi fase cair, dan terus memperbarui antarmuka antara fase cair dan fase gas, sehingga efisiensi udara terlarut menjadi tinggi. Ada berbagai bentuk tangki udara terlarut yang diisi. Penelitian telah menunjukkan bahwa efisiensi udara terlarut pada step ring adalah yang tertinggi, yaitu dapat mencapai lebih dari 90%, diikuti oleh cincin Raschig, dan yang terendah adalah gulungan lembaran bergelombang. Efisiensi udara terlarut pada gulungan lembaran bergelombang sekitar 25% lebih tinggi dibandingkan tangki kosong. Jika ketebalan lapisan pengepakan melebihi 0,8 m, maka dapat mencapai saturasi. Beban permukaan tangki udara terlarut umumnya 300~2500m3/(m2·d), sehingga umumnya digunakan tangki udara terlarut yang diisi.

4. Pelepas udara terlarut

Fungsi alat pelepas udara adalah dengan cepat melepaskan udara dalam tekanan air udara terlarut dalam bentuk gelembung mikro setelah dekompresi. Diameter gelembung mikro harus 20~100mm. Diameter dan jumlah gelembung mikro mempunyai pengaruh yang besar terhadap efek flotasi. Saat ini, peralatan pelepas dekompresi yang digunakan dalam produksi dibagi menjadi dua kategori: satu adalah katup pengurang tekanan dan yang lainnya adalah pelepas. Katup pengurang tekanan menggunakan katup penghenti yang ada, kekurangannya adalah: derajat pembukaan beberapa katup tidak konsisten satu sama lain, dan derajat pembukaan optimalnya sulit untuk diatur dan dikendalikan, sehingga aliran keluar dari setiap katup berbeda, dan ukuran gelembung yang dilepaskan tidak konsisten; katup dipasang di luar tangki flotasi, dan setelah dekompresi, katup dikirim ke tangki flotasi melalui bagian pipa. Jika bagian pipa ini panjang, fenomena penggabungan gelembung menjadi serius, yang mempengaruhi efek flotasi; Selain itu, di bawah pengaruh air udara terlarut bertekanan siang dan malam, inti katup dan sekrup batang katup mudah dilonggarkan, dan lubang saluran masuk air, ruang lubang celah, kotak lubang, dan lubang saluran keluar air menyebabkan perubahan aliran, membuat operasinya tidak stabil.

Di China ada tipe TS, TJ dan tipe TV. Pelepas udara terlarut tipe TS, ketika air udara terlarut bertekanan melewati kotak lubang, air udara terlarut berulang kali mengalami kontraksi, difusi, benturan, refluks, ekstrusi, radiasi, pusaran, dan kondisi aliran lainnya, dan dalam {{{{5} }}}.1 detik, kehilangan tekanan sekitar 95%, dan udara terlarut dilepaskan dengan cepat. Keuntungan dari pelepas tipe TS adalah pengurangan tekanan dan pembuangan energi secara menyeluruh. Efisiensi pelepasan gas satu kali bisa mencapai 99% atau lebih, hampir semua gas yang terlarut dalam air dilepaskan; disipasi energi dan pelepasan gas selesai secara instan. Setelah air gas terlarut 0,3MPa melewati pelepas, diameter rata-rata gelembung adalah 20~30um, yang mengontrol gelembung tidak berguna seminimal mungkin; itu dapat lebih mengontrol laju aliran outlet pelepas, menghilangkan bahaya aliran air yang memecah flokulasi; mencegah kemungkinan penggabungan gelembung di sepanjang jalan, dan meningkatkan efek flotasi. Kerugiannya adalah aliran air di dalam pelepas kecil, dan kadang-kadang terhambat karena adanya zat tersuspensi dalam tekanan air gas terlarut. Pelepas khusus tipe TV dan TJ menggunakan alat pneumatik atau vakum untuk membuka celah pada pelepas untuk mengeluarkan air gas terlarut, dan kotoran di dalamnya dapat dibersihkan tanpa membongkar pelepas. Gunakan efek flotasi yang stabil.

Singkatnya, flotasi air pada tanaman air memainkan peran penting dalam teknologi produksi air. Secara efektif dapat menghilangkan materi tersuspensi, lemak, flokulan, dan air alga tinggi di dalam air. Peralatan flotasi memiliki investasi kecil, tapak kecil, dan otomatisasi tingkat tinggi. Hal ini mempunyai pengaruh yang sangat signifikan dalam pengolahan kualitas air tanaman air.