Abstrak
Sebuah proses baru yang melibatkan penggantian atau suplementasi gelembung dalam proses flotasi udara dilarutkan dengan gelembung-gelembung udara. Percobaan flotasi dapat menghilangkan tiga jenis alga biasa ditemui (Microcystis, Melosira dan Chlorella), yang dihilangkan dalam sel flotasi dikonfigurasi sebagai: konvensional flotasi udara terlarut (DAF); flotasi padatan menggunakan low density 70 microm gelembung-gelembung udara dengan kepadatan 100 m kg (-3), atau proses hibrida dari flotasi padatan dikombinasikan dengan DAF konvensional. Hasil penelitian menunjukkan bahwa satu-satunya sistem bead mampu mencapai kekeruhan sisa lebih baik dari DAF standar pada konsentrasi bead dari 500 mg L (-1). Penambahan gelembung-gelembung udara dalam kombinasi dengan standar DAF untuk menghilangkan tingkat kekeruhan sisa. Alga dihilangkan ketika gelembung-gelembung udara yang tertutup, namun penghilangan tergantung pada jenis alga. Microcyatis hanya mampu dihilangkan 97% dengan sistem gelembung-gelembung udara dan penghilangan ini tidak berubah secara signifikan dengan penambahan gelembung udara. Melosira adalah ganggang yang mampu dihilangkan dengan sistem gelembung udara tertutup yang mampu menyerap hampir sama dengan proses DAF standar menggunakan udara 10% daur ulang rasio (81 dan 76% penyisihan masing-masing). Chlorella merupakan ganggang setidaknya mampu dihilangkan dengan sistem gelembung-gelembung udara (63% removal). Namun, penghilangan dengan cepat meningkat menjadi 86% dengan penambahan gelembung udara hanya menggunakan 2% rasio daur ulang. estimasi Energi menyarankan bahwa setidaknya pengurangan energi 50% dapat dicapai dengan menggunakan proses rute potensial untuk pengembangan proses pemisahan energi rendah untuk menghilangkan alga.
1. LATAR BELAKANG
Flotasi udara terlarut (DAF) adalah teknologi proses pemisahan padat-cair dalam pengolahan air untuk menghilangkan flok padatan rendah termasuk ganggang atau bahan organik alami (NOM). Dalam proses DAF, flok yang terbentuk dari proses koagulasi dan flokulasi dipisahkan dari air menggunakan gelembung udara. Agregat gelembung-flok menjadi kurang padat dari air dan oleh karena itu mengapung ke atas dalam tangki flotasi membentuk lumpur. Air keluaran diklarifikasi tangki dari bawah mengambang itu, sementara selimut lumpur secara berkala dikeluarkan dari atas. Sebuah komponen utama dalam sistem DAF adalah generasi mikro-gelembung dengan menjenuhkan udara dengan air. Selama kejenuhan, antara 5-15% dari aliran diklarifikasi didaur ulang dan dicampur dengan udara yang disediakan oleh kompresor. Campuran udara-air ini kemudian ditekan antara 400-650 kPa untuk melarutkan udara ke dalam air. Campuran udara-air bertekanan ini kemudian dimasukkan ke dalam tangki flotasi pada tekanan atmosfer melalui nosel. Sebagai hasil dari pelepasan penurunan tekanan, udara berlebih presipitat dalam bentuk gelembung yang biasanya antara 40-100 pM (AWWA, 1997). Keuntungan dari sistem ini adalah pada kemampuannya untuk menyesuaikan diri dengan perubahan konsentrasi kualitas air dan padat dengan mengubah jumlah gelembung yang dikeluarkan dengan mengubah rasio recycle memungkinkan perubahan partikel loading secara efektif sesuai dengan penambahan gelembung udara lebih atau kurang.
Selain biaya modal yang besar, sistem saturator dan daur ulang sekitar 50% dari biaya operasi dari sistem DAF (Haarhoff dan Rykaart, 1995). Hal ini terutama dari konsumsi energi listrik sekitar 0,3 kWh.m-3 dari air yang diolah untuk operasi kompresor dari saturator dan pemompaan sistem daur ulang (Viitasaari dkk, 1995.). Akibatnya penghematan yang signifikan bisa dilakukan jika kebutuhan generasi gelembung bisa b 56 e dihapus. Sebuah sistem bubbleless dapat dicapai dengan menggunakan konsep flotasi padatan. Pada flotasi padatan, bahan kepadatan rendah ini dimasukkan ke dalam flok untuk memberikan kepadatan agregat secara keseluruhan lebih rendah dari air sehingga partikel mengapung tanpa perlu gelembung untuk dilampirkan. bahan densitas rendah yang bisa digunakan termasuk serangkaian bola berongga yang tersedia secara komersial terdiri dari lateks atau atau partikel padat yang melayang dalam air (terdiri dari bahan seperti polystyrene). Konsep ini dijelaskan dalam dua paten: WO/2006/008474 dan US Patent 6890431 namun tidak ada penelitian yang dipublikasikan lain pada proses. Analogi konsep flotasi padatan dapat dibuat dengan sistem sedimentasi di mana padatan flok meningkat dengan menambahkan komponen padatan misalnya karbon aktif, lumpur daur ulang (Landon et al., 2006), magnetik partikel (Booker et al., 1996) dan pasir (Plum et al 1998.). Yang terakhir ini mungkin yang paling sering digunakan di bawah nama Actiflo ® dan digunakan untuk berbagai aplikasi termasuk pengolahan tersier limbah, pembuangan berselang dan pengolahan air minum (Guibelin et al, 1994;.. Imasuen et al, 2004) . Demikian pula, keuntungan menggunakan padatan yang densitas rendah bisa setara dengan peningkatan flotasi (dalam kombinasi dengan gelembung) atau menggantikan kebutuhan untuk gelembung seluruhnya menghasilkan penurunan energi yang signifikan untuk proses flotasi. flotasi padatan dapat digunakan dalam semua aplikasi di mana DAF standar saat ini digunakan, seperti perawatan air yang mengandung ganggang atau NOM. kerja yang disajikan di sini menyelidiki kelayakan praktis dari flotasi padatan dengan memeriksa efektivitas padatan rendah dengan daur ulang gelembung-gelembung udara untuk menggantikan gelembung digunakan dalam DAF dalam uji tes untuk penghilangan partikel dari air yang mengandung ganggang.
2. BAHAN dan METODE
Serangkaian tes yang dilakukan dengan skala laboratorium untuk menentukan kelayakan penggunaan gelembung udara untuk flotasi kepadatan rendah dari flok didominasi oleh alga. Pengujian dilakukan di salah satu dari dua metode yaitu tradisional DAF dan flotasi padatan.
a. Tradisional DAF
Jar tes dilakukan dengan menggunakan model DBT6 DAF tester batch jar (EC Rekayasa, Kanada). Jar tester DAF beroperasi dalam tabung tester standar selama tahap pembentukan floc menggunakan 1 L sampel air yang mengandung flok dalam 1L gelas persegi. Air dicampur cepat selama 1 menit pada 200 rpm diikuti dengan waktu pengadukan lambat 30 rpm selama 15 menit. Untuk flotasi dari flok, tester tabung DAF menambahkan air bertekanan tinggi dengan udara ke dalam tabung melalui diffusers memungkinkan gelembung ke bentuk yang dapat menempel pada flok dan float dan kemudian mengapung ke permukaan tabung. Jumlah udara jenuh yang ditambahkan kedalam air dalam toples itu bervariasi dari 0-10% dari sampel L 1 dalam tabung (disebut sebagai rasio recycle). Dari 0% daur ulang rasio mewakili sistem sedimentasi karena tidak ada gelembung udara yang masuk ke dalam sistem untuk memungkinkan flotasi berjalan. Air sampel dari keran diisi sepertiga kedalam tabung setelah 10 menit flotasi. Untuk setiap jar test, sampel dianalisa untuk kekeruhan menggunakan 2100 Turbidimeter Hach setelah 10 menit flotasi setelah penambahan gelembung udara ke dalam tester jar.
Air diuji adalah dari reservoir dataran rendah dari timur Inggris. Air memiliki kekeruhan 6,5 ± 1,7 NTU. Air digumpalkan dengan menggunakan ferri sulfat (Ferripol XL, EA Barat) pada dosis 3,5 mg.L-1 sebagai Fe pada pH 5,5 (pra-ditentukan yang optimal bagi air ini). pengujian awal dilakukan pada sampel. Setelah menentukan efektivitas gelembung kepadatan rendah pada alga penghapusan dilakukan dengan terpisah spiking air baku dengan tiga spesies alga yang berbeda: Microcystis (cyanobacteria); Melosira (ganggang diatom); Chlorella (ganggang hijau). Alga dikembangbiakkan dalam medium Jaworski yang kaya nutrisi dalam gelas steril pada 15 ○ C dalam lingkungan cahaya kontinyu. Thewater telah dibubuhi 106 ganggang untuk mensimulasikan konsentrasi tumbuh di antara 0,5-1,0 x 106 cells.L-1. Alga dipotong menggunakan hemositometer Neubauer sebelum dan sesudah flotasi. Luas permukaan yang dibutuhkan untuk menghitung 100 sel alga berkembangbiak tertentu diukur dan disamakan dengan volume air yang terkandung dalam hemositometer untuk setiap luas permukaan.
b. Flotasi Padatan
Gelembung udara dengan kepadatan rendah dari Trelleborg, Emerson dan cuming Inc (Mansfield, USA) yang digunakan dalam tes flotasi sebagaimana yang terdapat dalam berbagai sumber yang menyatakan gelembung memiliki ukuran median 70 pM dan kepadatan 100 kg.m-3. Gelembung ditambahkan ke dalam air sebelum koagulan ditambahkan dan dicampur sebentar untuk menyamakan konsentrasi dalam tabung antara 100-900 mg.L-1. Uji jar kemudian dilakukan sebagaimana yang dijelaskan sebelumnya untuk mendaur ulang rasio antara 0-10%. Dalam hal ini rasio% 0 daur ulang merupakan tes flotasi karena gelembung di flok semakin berkurang kepadatan agregat untuk di bawah air.
Untuk menentukan apakah gelembung dapat secara efektif digunakan kembali setelah koagulasi, float dan flok gelembung yang telah rusak oleh pengadukan saat pencampuran pada tester tabung untuk memisahkan keduanya pada 200 rpm selama 1 menit. Pencampuran dihentikan dan gelembung yang mengambang ke atas tabung setelah 10 menit dikumpulkan dan digunakan kembali dalam tes tabung berikutnya menggunakan prosedur koagulasi telah dijelaskan sebelumnya. Hal ini diulang lima kali. Ukuran partikel distribusi (PSD) dari gelembung yang digunakan dalam penelitian ini adalah divalidasi menggunakan Mastersizer Malvern (Malvern Instruments, Inggris). Gelembung ditambahkan ke dalam 1 L de126 terionisasi (DI) air dalam sebuah gelas kimia L 1 persegi pada konsentrasi 300 mg.L-1. Gelembung dicampur di tabung tester pada 200 rpm dan dipompa melalui unit optik Mastersizer dan kembali ke dalam botol. Dilakukan 3 kali pengukuran untuk hasil PSD akhir. Ukuran flocs terbentuk pada tester tabung dengan dan tanpa penambahan gelembung udara juga diukur dengan menggunakan instrumen Mastersizer. Suspensi wasmonitored 131 dengan menggambar air melalui unit optik Mastersizer dan kembali ke tabung dengan pompa peristaltik pada tabung kembali menggunakan pompa peristaltik 5 mm diameter tubing dengan laju aliran 1,5 L.hr-1. Ukuran pengukuran diambil setiap menit selama uji jar dan kemudian sampel masuk ke sebuah unit sedimentasi flok PC.Modelling dan tingkat kenaikan dilakukan menggunakan hukum Stokes '. Ada beberapa ketidakpastian dalam menggunakan hukum Stokes 'untuk flocs karena struktur berpori dan tidak teratur tetapi aplikasi menyediakan perbandingan relatif berguna dan tersebar luas dalam analisis flok (Bache et al, 1991;. Gregory, 1997; Tang et al, 2002. ). Dalam analisis ini, flok yang dianggap bidang yang terdiri dari i) materi flocculated (alga dan presipitat koagulan) dan ii) gelembung udara dengan diameter 70 pM. Kepadatan materi flocculated dimodelkan antara 1010-1060 kg.m-3. Kisaran ini kepadatan dipilih berdasarkan nilai-nilai sastra untuk berbagai jenis flok (1038-1065 kg.m3 untuk flocs lumpur aktif (Sears et al, 2006);. Hidroksida besi diperkirakan kepadatan flok 1050 kg.m-3 (Bastamante et al. , 2001); flok ganggang dimodelkan sebagai 1.020 kg.m-3 (Haarhoff dan Edzwald, 2001)). Glass kepadatan manik diambil sebagai 100 kg.m-3 dari data produsen.
c. Hasil
Perbandingan manfaat dari flotasi padatan ada kaitannya dengan perbedaan spesies alga yang menunjukkan perbedaan kecil dalam kinerja tergantung pada uji spesies tertentu. Proses pengurangan gelembung udara (0% pengulangan) dipandang paling efektif untuk flotasi dari
ganggang Microcystis yang menghasilkan 97% penghilangan. Penghilangan tidak berubah secara signifikan dengan penambahan gelembung, fluktuasi antara 92 dan 96%. Sebaliknya, pada sistem tanpa penambahan gelembung udara-gelembung udara, penghilangan lumpur meningkat dari 16 sampai 78% dengan peningkatan rasio recycle dari 0 hingga 10%. Melosira adalah ganggang termudah untuk menghilangkan lumpur yang mengalami peningkatan dari 81% sampai 96% dengan penambahan system rasio daur ulang dengan gelembung udara. Dari catatan, tampak jelas bahwa penghilangan Melosira untuk sistem tertutup gelembung-gelembung udara dan tidak ada gelembung udara yang menghasilkan penghilangan sedikit lebih baik daripada tidak ada gelembung-gelembung udara sebesar 10% rasio daur ulang dengan nilai masing-masing 81 dan 76%. Chlorella merupakan ganggang paling buruk dihilangkan bila tidak ada gelembung yang ditambahkan untuk sistem tertutup gelembung-gelembung udara di hilangkan 63%, namun penambahan sejumlah kecil gelembung (2% recycle ratio) pemindahan meningkatkan sampai 86%. penghilangan ini secara signifikan dilihat untuk sistem tertutup tanpa gelembung-gelembung udara yang di daur ulang rasio tertinggi sebesar 10% yang menghasilkan 70% penghilangan.
Gambar 1. Sisa kekeruhan untuk meningkatkan konsentrasi berbeda DAF gelembung didaur ulang rasio setelah 10 menit flotasi. Kondisi koagulasi adalah 3,5 mg.L-1 Fe pada pH 5,5. Kekeruhan air baku 6,5 ± 1,7 NTU dibubuhi ganggang pada konsentrasi antara 0,5-1,0 x 106 sel L-1.
Kisaran penghilangan alga yang diamati selama operasi DAF tradisional berada dalam kisaran sama yang terlihat sebelumnya dalam sistem operasional DAF antara 80-98% (Markham et al, 1997.). Perbedaan dalam penghilangan untuk ganggang yang berbeda mencerminkan perbedaan struktur antara spesies. Semua flok ganggang menunjukkan penghilangan terbatas ketika klarifikasi dengan sedimentasi. Hal ini terjadi terutama untuk Chlorella dan Microcystis yang hanya dihilangkan <20% dalam sistem sedimentasi. Kedua alga ini ada sebagai karbon aktif kecil bersel tunggal antara 2-10 pM (Henderson et al, 2008.). Melosira adalah diatom yang membentuk koloni yang jauh lebih besar rantai panjang. Diatom juga mengandung silika pada dinding sel mereka yang memiliki kerapatan yang tinggi (2200 kg.m-3). Efek gabungan dari meningkatnya ukuran dan kepadatan menjelaskan mengapa Melosira yang merupakan ganggang yang dihilangkan adalah terbaik utnuk sedimentasi. Terlepas dari ini, flok alga jauh lebih baik dihilangkan dengan proses flotasi, kesimpulan yang dicapai oleh peneliti lain (Teixeira dan Rosa, 2006). Kepadatan Microcystis, cyanobacteria, alga sangat rendah karena memiliki vakuola gas dalam struktur sel yang memungkinkan ganggang untuk mengontrol daya apung 206 s di kolom air. Hal ini membuat penghilangan Microcystis mengandung flok terutama untuk penghilangan oleh flotasi. Namun, untuk DAF konvensional ini flok alga yang buruk dihilangkan sampai 6-10% rasio daur ulang.
Gambar 2. Sisa kekeruhan air waduk setelah penghilangan dengan gelembung. Gelembung adalah dosis pada konsentrasi 500 mg.L-1. Tidak ada gelembung udara yang ditambahkan ke dalam sistem (0% recycle ratio). kondisi Koagulasi adalah 3,5 mg.L-1 Fe pada pH 5,5. Kekeruhan air baku 6,5 ± 1,7 NTU dibubuhi ganggang pada konsentrasi antara 0,5-1,0 x 106 cells.L-1. Dengan gelembung-gelembung udara, flok Microcystis sangat baik dihapus oleh flotasi tanpa perlu untuk setiap gelembung (0% daur ulang). Untuk ganggang tanpa vakuola (Melosira dan Chlorella), penyerapan sangat tinggi melibatkan kombinasi gelembung-gelembung udara kepadatan rendah dan gelembung udara. Hal ini menunjukkan bahwa efek gabungan dari alga struktur, morfologi dan kerapatan memiliki dampak signifikan pada efisiensi penghapusan oleh koagulasi dan klarifikasi, sebuah kesimpulan bahwa dalam perjanjian dengan berbagai lainnya studi tentang flotasi partikel (Valade et al, 1996;. Henderson et al, 2008.).
Keberadaan gelembung udara di sistem koagulasi ganggang dibantu penghapusan ganggang untuk semua dari rasio daur ulang diselidiki dan spesies alga yang berbeda. Selain peningkatan flotasi, dengan adanya bola kecil kemungkinan telah meningkatkan penggabungan alga ke flok yang mengakibatkan ganggang non-flocculated lebih sedikit di pengujian jar. Konsentrasi partikel kecil yang tinggi menyediakan poin nukleasi untuk presipitat koagulan untuk terbentuk di sekitarnya dan mendorong berkembangnya floc dan dapat mengembangkan keterperangkapan alga dalam matriks flok. Penambahan silika kaolinit dan diaktifkan telah ditambahkan untuk tujuan ini untuk meningkatkan penyisihan bahan alami organik (Gregor et al, 1997.).
Ukuran rata-rata flok untuk sistem tertutup dengan tanpa gelembung udara secara signifikan berbeda untuk kedua sistem (Gambar 4a dan b). sistem tertutup dengan tanpa gelembung tumbuh ke ukuran flok median 600 pM, pencapaian ukuran ini setelah 7 menit dari pengujian jar. Untuk sistem tertutup dengan gelembung udara, yang flocs tumbuh ke ukuran yang mencapai maksimum 228 pM setelah 4 menit dari jar test, tapi stabil pada 185 pM. Seperti yang terlihat dalam gambar Gambar 4, gelembung udara yang banyak diamati akan dimasukkan ke dalam algae koagulan flok lebih dari 25 gelembung udara di flok dengan diameter 500 pM. Mengingat bahwa ukuran flok maksimum mencapai tanda ificantly sebelum akhir flokulasi 15 menit untuk kedua sistem pada percobaan pengujian jar, merupakan waktu flokulasi pendek yang dianjurkan. Hal ini sesuai dengan penelitian lain menyatakan bahwa flokulasi periode 5-10 menit dianjurkan untuk DAF (Edzwald, 1995).
Berkurangnya ukuran flok yang diamati merupakan indikasi kekuatan untuk flok flok berkurangnya gelembung udara yang berisi karena ukuran flok tunak telah terbukti menjadi indikator flok kekuatan (Yukselen dan Gregory, 2004; Jarvis et al, 2006.). Namun, meskipun ada perbedaan dalam ukuran flok rata-rata untuk sistem dengan tanpa penambahan gelembung udara, perlu dicatat bahwa dalam DAF konvensional, flok yang terdapat energi tinggi ketika mereka dicampur dengan gelembung yang memecah flok. Tingkat geser dalam DAF telah diperkirakan antara 1000-7600 s-1 (Masschelein, 1992; Fukishi et al, 1995.). Ini memiliki ditunjukkan bahwa ukuran flok maksimum pada tingkat geser dari 1000 s-1 adalah antara 30-281 pM yang terbentuk dari ukuran flok dari 600-1200 pM pada 10-1 menunjukkan bahwa ukuran flok secara signifikan berkurang di bawah kondisi umum di DAF (Bache dan Rasool, 2001). Flocs terbentuk dalam sistem tertutup gelembung udara dan dipisahkan dengan tidak ada gelembung udara ditambahkan tidak akan rusak karena mereka tidak akan terkena harga ini geser tinggi, flok memungkinkan untuk mempertahankan ukuran mereka sebagai terbentuk di flocculator tersebut. Ini berkaitan dengan kerusakan terbentuknya produk, yang meliputi pembentukan floc sekitar dengan diameter 1 pM. Partikel-partikel ini berukuran menimbulkan masalah operasional yang signifikan karena partikel tersebut buruk dihilangkan dalam proses filtrasi hilir.
Membatasi paparan flocs untuk shear rate yang tinggi dalam flotasi, serta dalam koagulasi dan flokulasi sebelumnya tahap, sangat penting untuk sistem yang mengandung ganggang yang dapat melepaskan racun (seperti sebagai Microcystis) di bawah tegangan geser tinggi (Edzwald dan Wingler, 1990). Yang diusulkan proses flokulasi padatan akan menghilangkan kebutuhan tingkat tinggi yang digunakan geser hari Satu konsekuensi dari dosis b 256 EADS ke dalam sistem akan meningkat awal volume lumpur. Namun, karena gelembung udara akan dihapus dari lumpur dan re258 digunakan, volume lumpur diperlakukan dan dibuang akan sama seperti yang untuk DAF sistem konvensional.
Penggunaan kecepatan naik pemodelan untuk membangun kepekaan dengan sifat yang gelembung udara kinerja dipengaruhi menunjukkan bahwa kepadatan dari bahan beku memiliki sedikit dampak pada tingkat menetap dan bangkit pada ukuran flok berarti diamati dalam studi saat ini sekitar 200 pM (Gambar 5a). Tingkat penyelesaian teoritis flocs tanpa gelembung udara bervariasi dari 0,08 mh-1 dan 0,47 mh-1 untuk flok kepadatan terendah dan tertinggi yang digunakan. Sebuah flok berisi 10 gelembung udara memiliki kecepatan naik teoritis 2,8-3,0 mh-1 dengan sekitar 43% dari volume total flok kontribusi dari gelembung udara. Sebuah flok berisi 20 gelembung udara telah naik sebuah kecepatan 6,0-6,1 mh-1 tetapi hanya akan berisi materi sementara 15% flok di atas 23 gelembung udara, volume gelembung udara akan melebihi volume flok 200 lengkap pM. Sebagai dibandingkan dengan nilai-nilai ini dimodelkan, kenaikan kecepatan untuk agregat gelembung-floc telah diukur sebagai 3 mh-1 untuk flok hidroksida-alga ferric (Vlaski et al, 1997.) Untuk flok dengan ukuran rata-rata 15-20 pM. Peningkatan kecepatan dari flocs lumpur aktif tertangkap antara 1,8 dan 37,8 mh-1 dengan dua pertiga dari kenaikan tarif flocs diukur memiliki 5 antara dan 15 mh-1 (Ljunggren dkk, 2004.).
Perhitungan sederhana telah menunjukkan bahwa kemungkinan untuk gelembung udara yang mengandung floc untuk memiliki kecepatan kenaikan yang serupa dengan rentang yang diamati dalam penelitian lain. Dikarenakan kepindahan kekeruhan lebih baik diamati untuk pengapungan padatan (tanpa gelembung) ketika dibandingkan dengan DAF konvensional, maka akan diharapkan bahwa kinerja yang diamati di tes tabung akan diproses ke sistem kontinu. Kuncinya adalah untuk memastikan bahwa cukup gelembung udara yang dimasukkan ke dalam flok untuk memungkinkan tingginya tingkat flotasi dan mempromosikan pembentukan flok besar. Untuk flok pM 200, ukuran flok rata-rata terlihat dalam karya ini, ini akan memerlukan antara 10-20 gelembung udara yang dimuat dalam struktur flok. Jika flok yang lebih besar dapat dibentuk dan dipelihara akan mungkin untuk menghasilkan flocs dengan tingkat kenaikan teoritis > 40 mh-1 untuk flok> 500 pM mengandung lebih dari 300 gelembung udara (Gambar 5b).
Figure 3. Percentage removal of algae (from microscope counting) for Microcystis, Melosira and
Chlorella algae species for increasing recycle ratios for systems with and without beads. Beads
were dosed at a concentration of 300 mg.L-1. The coagulation conditions were 3.5 mg.L-1 Fe at
pH 5.5. Raw water turbidity was 6.5 ± 1.7 NTU spiked with algae at concentrations between 0.5-
1.0 x 106 cells.L-1.
Figure 4a and b. Floc growth & PSD for coagulated systems with and without beads for water
spiked with Microcystis. Bead concentration was 500 mg.L-1 and the coagulation conditions were
3.5 mg.L-1 as Fe at pH 5.5. Raw water turbidity was 6.5 ± 1.7 NTU spiked with algae at
concentrations between 0.5-1.0 x 106 cells.L-1
Figure 5. The change in floc settling/rise rates dependent on the number of beads in the floc and
variable density (a) and floc size (b). a) Impact of the density of coagulated material (kg.m-3) on settling/rise
rates (SI 100 beads, floc size 200 m), b) Impact of floc size on settling/rise rates (floc size 200 m, density of
coagulated matter 1020 kg.m-3).
d. PEMBAHASAN
Dari hasil penelitian diatas menunjukkan bahwa menggunakan gelembung-gelembung udara berpotensi sebagai cara alternatif untuk memisahkan flok dari air yang diolah dengan pemberian tingkatan yang sama dari sisa kekeruhan pada sistem flotasi konvensional dengan gelembung udara. Pada prinsipnya, setiap bahan yang digumpalkan (ganggang, lumpur aktif, NOM atau mineral) dapat terangkat dari sistem selama gelembung udara cukup dimasukkan ke dalam flok agregat secara signifikan untuk mengurangi kerapatan flok di bawah air. Sebuah diagram aliran konseptual yang menunjukkan bagaimana sistem flotasi padatan dapat diimplementasikan pada skala penuh yang menunjukkan penggantian saturator dengan hydrocylone untuk mengembalikan gelembung-gelembung udara dan dua pompa tambahan untuk transportasi baik didaur ulang ataupun gelembung-gelembung udara bebas ke dalam tangki flokulasi (Gambar 6).
Figure 6. Conceptual schematic of the bubbleless flotation system.
Pengurangan penggunaan energi dengan menghilangkan kebutuhan untuk saturator memiliki dua manfaat: penghematan dalam uang dan pengurangan emisi karbon. Dampak evaluasi seperti keperluan informasi yang akurat tentang penggunaan energi dari dalam komponen individual. Perkiraan untuk energi yang digunakan untuk sistem kejenuhan dari berbagai tanaman DAF khas antara 0,1 dan 0,3 kWh.m-3 (Viitasari et al, 1995.) Dan ini dibandingkan dengan sekitar 0,003-,02-kWh.m 3 untuk khas hydrocylone (Vion, 2000).
Bahkan setelah masuknya pompa, flotasi padatan
proses masih harus memungkinkan setidaknya pengurangan 50% dalam energi yang akan dihasilkan ketika dibandingkan dengan DAF tradisional. Untuk menggambarkan dampak potensial ini, energi tabungan pada pengolahan air baku bekerja beroperasi di 50 Ml.d-1 akan 1.825.000 kWh.year-1 jika beralih dari DAF tradisional untuk proses flotasi padatan (dengan asumsi yang beroperasi pada 0,2 kWh. saturator m-3 dan penurunan energi 50% saat menggunakan mengambang gelembung-gelembung udara dengan hydrocyclones dan pemompaan tambahan). Ini setara dengan CO2e.year atau penghematan biaya tahunan sebesar £ 127,750.
Studi saat ini difokuskan pada evaluasi potensi untuk memanfaatkan gelembung-gelembung udara sebuah pemberat proses flotasi pada skala kecil. Hasil positif disajikan kemudian menimbulkan pertanyaan tentang implementasinya, yang paling penting: (1) apa risiko gelembung-gelembung udara masuk final air dan (2) bagaimana dapat secara efektif gelembung-gelembung udara didaur ulang dan berapa tingkat kerugian. The bekerja disajikan memberikan beberapa bukti terhadap pertanyaan pertama: Pertama penggunaan gelembung-gelembung udara mengakibatkan tingginya jumlah gelembung-gelembung udara sisa tetapi gunakan nomor ini selanjutnya mengurangi secara signifikan menunjukkan bahwa pra-kondisi yang tepat sangat penting dan efektif menghilangkan masalah. Selanjutnya, mengingat ukuran bead dari 100 pM, setiap gelembung-gelembung udara terbawa diklarifikasi dengan air akan tertahan dalam proses penyaringan hilir (Henderson et al, 2008.). Akibatnya, kemungkinan sisa-sisa gelembung-gelembung udara ke dalam produk air sangat rendah. Pertanyaan kedua tetap penting. Sementara batch pemulihan gelembung-gelembung udara dengan kecepatan tinggi pencampuran dalam jar tester bekerja secara efektif, terjemahan ke dalam proses yang terus menerus adalah penting sebagai energi yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik dan gelembung-gelembung udara akan menentukan tingkat kerugian ekonomi secara keseluruhan proses. Selain itu, sementara itu tidak diharapkan, pekerjaan lebih lanjut diperlukan dengan jelas menunjukkan bahwa flotasi padatan tidak akan meningkatkan sel lisis dan meningkatkan pelepasan bahan organik algogenic, khususnya di Sehubungan dengan senyawa beracun dari Cyanobacteria. Namun, hasilnya menunjukkan bahwa proses flotasi padatan tampaknya menjadi teknologi yang sangat efektif untuk menghilangkan alga dan bisa saja lebih luas.
Aplikasi gelembung-gelembung udara kepadatan rendah sebagai agen flotasi ballasting efektif menghilangkan kebutuhan udara terlarut dalam proses flotasi. Dalam kasus ganggang manfaat dari agen ballasting terkait dengan karakteristik alga dan paling efektif untuk Microcystis spesies. Diagnostik flok mengungkapkan bahwa flocs padatan lebih kecil daripada terbentuk selama pembekuan alga. Namun, dalam praktiknya flok ini tidak akan terpapar dengan tarif geser lebih tinggi DAF tradisional karena penghilangan injeksi udara terlarut panggung. Flok kerusakan Oleh karena itu diminimalkan, memastikan bahwa konsentrasi sisa kekeruhan pada air diklarifikasi rendah dan terdiri dari lebih besar flok yang akan lebih bisa menerima penghilangan oleh filtrasi. Secara keseluruhan penggunaan gelembung-gelembung udara menyediakan alternatif energi yang rendah untuk DAF tradisional yang dapat memenuhi atau melampaui kinerja dan menyediakan dalam proses dan manfaat hilir melalui menjalankan filter diperpanjang kali.
