Penebalan lumpur sebelum dewatering: mengapa dan metode mana

Mengapa penebalan lumpur sebelum dewatering menguntungkan

Jalur lumpur membawa dua hal sekaligus: padatan yang harus dibuang IPAL, dan air tempat padatan itu tersuspensi. Hanya padatan yang merupakan hasil pengolahan. Sisanya hanyalah beban mati, dan biayanya dibayar berkali-kali — dalam ukuran unit dewatering, dalam dosis polimer, dalam volume yang diangkut truk tangki, dan dalam gate fee di lokasi yang menerima cake.

Hitungannya cukup sederhana untuk dikerjakan di belakang amplop. Satu ton lumpur pada 1 % padatan kering mengandung sekitar 10 kg padatan dan sekitar 990 kg air. Pekatkan 10 kg yang sama menjadi 5 % dan bahan yang harus dipindahkan menjadi sekitar 200 kg. Tidak ada yang dihancurkan dan tidak ada yang diolah; alirannya hanya menjadi lima kali lebih pekat dan massanya sekitar seperlima. Penebalan lumpur adalah tahap yang melakukannya, dan ini adalah tempat termurah di jalur lumpur untuk melakukannya, karena airnya keluar melalui pengendapan atau flotasi, bukan di bawah tekanan.

Konsentrasi di atas adalah angka yang biasanya dikutip untuk lumpur kota dan diberikan untuk menunjukkan besarnya efek; angka itu harus dibaca sebagai titik awal metode, bukan sebagai spesifikasi, karena apa yang dimiliki sebuah IPAL diukur pada lumpurnya sendiri. Peralatan dewatering dibeli dan dioperasikan berdasarkan beban padatan — kilogram padatan kering per jam — sedangkan yang diumpankan kepadanya adalah volume, dan volume itulah yang menentukan ukuran mesin, kebutuhan polimer, dan beban filtrat.

Posisi penebalan lumpur air limbah di dalam IPAL

Penebalan adalah sebuah tahap, bukan sebuah proses. Ia berada di antara clarifier yang menghasilkan lumpur dan unit dewatering yang mengubahnya menjadi cake, dan biasanya memiliki tangki penampung di salah satu sisinya, agar unit dewatering dapat berjalan menurut jadwalnya sendiri, bukan menurut laju clarifier menghasilkan lumpur.

Ada dua jenis lumpur yang masuk dan perilakunya sama sekali berbeda. Lumpur primer, yang diambil dari dasar clarifier primer, kaya mineral dan granular, serta mudah mengendap dan memadat. Lumpur aktif sisa, yang diambil sebagai biomassa berlebih dari clarifier sekunder, ringan, terhidrasi, dan seperti gel: ia menahan air di dalam dan di antara floknya serta memadat dengan buruk di bawah beratnya sendiri. Karena itu, penebalan lumpur air limbah harus dipilih per aliran, sebab tangki yang bekerja baik pada lumpur primer sering kali menghasilkan underflow yang encer dan overflow yang kotor pada lumpur biologis. Kedua aliran dapat ditebalkan secara terpisah, jawaban yang biasa dipakai pada IPAL yang lebih besar, atau digabung jika padatan primer lebih dominan.

Ada satu konsekuensi yang mudah terlupakan dalam desain dan mahal ditemukan kemudian. Air apa pun yang dikeluarkan tahap ini kembali ke IPAL sebagai supernatant atau filtrat, dan air itu tidak bersih: ia membawa padatan halus yang lolos penangkapan, amonia yang dilepaskan dari lumpur, dan fosfor. Aliran samping ini masuk kembali ke bagian depan instalasi dan menjadi bagian dari beban yang dilihat tahap biologis. Pada IPAL dengan jalur lumpur yang besar, aliran ini dapat menjadi fraksi yang berarti dari beban nitrogen, dan desain yang hanya menghitung influen mentah akan kekurangan kapasitas.

Penebalan lumpur secara gravitasi

Penebal lumpur gravitasi adalah tangki dengan mekanisme scraper yang bergerak lambat. Lumpur diumpankan di dekat bagian tengah, padatannya mengendap, satu set lengan pengaduk vertikal mengaduk blanket dan membiarkan air yang terperangkap naik ke atas, lumpur yang menebal ditarik dari kerucut bawah, dan air yang terlepas melimpah melalui weir di tepi. Tidak ada bahan kimia yang terlibat dan hampir tidak ada daya: mekanismenya berputar pada laju yang diukur dalam meter per jam di tepinya.

Keunggulannya adalah biaya operasi dan kesederhanaannya, dan batasnya adalah lumpur yang harus ditanganinya. Pada lumpur primer ia menghasilkan underflow yang padat dengan baik dari debit yang besar, itulah sebabnya ia tetap menjadi pilihan pertama jika terdapat lumpur primer. Pada lumpur aktif sisa, floknya tidak mengendap menjadi blanket yang padat, sehingga unit memerlukan luas yang jauh lebih besar untuk beban padatan yang sama, underflow-nya lebih encer, dan overflow-nya membawa lebih banyak padatan kembali ke bagian depan IPAL. Bulking akibat filamen memperburuknya: filamen yang menghalangi lumpur mengendap di clarifier juga menghalanginya menebal di sini.

Perhitungan ukuran bertumpu pada dua angka, bukan pada tabel: beban padatan per satuan luas permukaan, dan laju overflow hidrolik. Keduanya berasal dari uji pengendapan pada lumpur yang sebenarnya — uji pengendapan batch yang dibandingkan dengan versi teraduk yang memperhitungkan aksi mekanismenya. Penebal gravitasi juga merupakan tangki terbuka besar berisi padatan pekat, sehingga bau dan septisitas menjadi persoalan desain, dan penutup mungkin diperlukan di area berpenduduk.

Penebalan lumpur dengan dissolved air flotation

Penebalan lumpur dengan dissolved air flotation bekerja pada prinsip yang berlawanan dengan pengendapan. Sebagian efluen yang telah dijernihkan didaur ulang, diberi tekanan dan dijenuhkan dengan udara, lalu dilepaskan ke zona kontak tangki. Penurunan tekanan membuat udara terlarut keluar sebagai awan gelembung mikro, yang menempel pada flok dan mengangkatnya ke permukaan, tempat blanket yang terapung ditahan dan diserok. Padatannya naik, bukan turun, sehingga unit ini sama sekali tidak bergantung pada pengendapan lumpur.

Itulah sebabnya flotasi menjadi jawaban yang biasa untuk lumpur aktif sisa, dan untuk lumpur campuran yang didominasi padatan biologis. Flotasi menghasilkan float yang lebih tebal daripada yang dapat dicapai penebal gravitasi pada bahan yang sama, menangkap padatan lebih lengkap ke dalam float itu alih-alih ke dalam air limbah kembalian, dan dapat dibangun dalam tangki dangkal, sehingga jejak lahannya lebih kecil daripada luas pengendapan yang diperlukan untuk beban yang sama.

Harganya adalah peralatan dan bahan kimia. Penebal flotasi membawa bejana saturator, pompa daur ulang, kompresor udara, dan mekanisme penyerokan, serta memerlukan pengondisian polimer — biasanya jenis kationik — untuk mengikat flok menjadi sesuatu yang dapat diangkat gelembung. Dosisnya ditetapkan melalui uji flotasi skala bangku atau jar test pada lumpur yang ada, bukan melalui tabel. Rasio udara terhadap padatan, rasio daur ulang, dan laju pembebanan permukaan adalah variabel desainnya, dan nilainya untuk lumpur tertentu berasal dari pengujian tersebut.

Penebal lumpur drum putar dan penebalan sabuk gravitasi

Penebal lumpur drum putar melakukan secara mekanis apa yang dilakukan tangki penebal dengan luas area. Lumpur dikondisikan dengan polimer dan diumpankan ke drum yang berputar lambat dan dilapisi kasa halus. Air mengalir keluar melalui kasa sementara scroll di dalamnya mengangkut lumpur yang menebal keluar, dan kasa disemprot bersih pada setiap putaran agar tidak tersumbat. Penebal sabuk gravitasi melakukan beban yang sama pada sabuk yang bergerak, bukan pada drum.

Keduanya ringkas, tertutup, dan hemat energi, mencapai kondisi kerja dalam hitungan menit, bukan jam, serta tahan dinyalakan dan dimatikan tanpa kehilangan isinya, itulah sebabnya keduanya cocok untuk IPAL paket atau beban yang berjalan menurut pola shift. Keduanya mengonsumsi polimer, sehingga tahap pengondisian sama pentingnya dengan mesinnya.

Ada juga jalur yang menghapus tahap terpisah. Jika jalur lumpur berakhir pada screw press yang menebalkan dan melakukan dewatering dalam satu mesin kontinu, zona penebalan mesin itu melakukan pekerjaan yang akan dilakukan penebal terpisah, dan IPAL di bawah ukuran tertentu biasanya lebih sederhana tanpa tahap tersendiri.

Jalur penebalan mana yang cocok untuk IPAL

• Lumpur primer, lahan tersedia, biaya operasi menjadi prioritas — penebal lumpur gravitasi, tanpa bahan kimia dan tidak lebih banyak daya daripada penggerak scraper.
• Lumpur aktif sisa, atau lumpur campuran yang didominasi padatan biologis — penebalan lumpur dissolved air flotation, karena flotasi tidak menuntut lumpur untuk mengendap.
• Lahan terbatas, atau IPAL di dalam bangunan — penebalan drum putar atau sabuk gravitasi, keduanya ringkas dan tertutup.
• Lumpur ditampung di antara shift, atau unit dewatering yang berjalan menurut jadwal — tangki penampung yang ukurannya didasarkan pada produksi padatan harian, bukan pada debit lumpur sesaat.
• IPAL kecil yang sudah membeli screw press yang menebalkan dan melakukan dewatering — tanpa tahap terpisah, asalkan mesin diumpankan pada konsistensi yang menjadi dasar perhitungan ukurannya.
• Lokasi yang menghadapi kendala bau — penebalan mekanis tertutup, bukan tangki gravitasi terbuka.

Kesalahan umum

• Menganggap penebalan sebagai tambahan opsional. Setiap ton air yang dihilangkan sebelum unit dewatering adalah ton yang tidak perlu dipres, didosis, dipompa, atau diangkut.
• Beranggapan penebalan gravitasi akan bekerja pada lumpur aktif sisa. Ini adalah asumsi keliru yang paling umum di jalur lumpur, dan muncul sebagai underflow yang encer serta beban padatan yang kembali ke bagian depan instalasi.
• Merancang tahap penebalan dan unit dewatering secara terpisah. Cake yang dihasilkan pres dan polimer yang dibutuhkannya bergantung pada konsistensi bahan yang diumpankan.
• Menetapkan dosis polimer dari tabel. Dosis mengikuti lumpurnya, dan lumpur berubah mengikuti musim, beban, serta kondisi biomassa.
• Merusak flok dengan geseran di antara dua tahap. Flok yang sudah terbentuk mudah rusak oleh pompa yang berjalan terlalu cepat, dan flok yang rusak kembali menyuspensi padatan di dalam air yang seharusnya disisihkan oleh tahap itu.

Pemeriksaan mandiri sebelum tahap penebalan dispesifikasikan

• Sudahkah lumpur diidentifikasi dan diuji sebagai primer, biologis, atau campuran, bukan diasumsikan dari jenis IPAL-nya?
• Sudahkah produksi padatan harian diketahui, sehingga bebannya dapat dinyatakan dalam kilogram padatan kering per hari?
• Sudahkah konsentrasi padatan umpan, dan konsentrasi target setelah penebalan, keduanya dinyatakan?
• Sudahkah air limbah kembalian dari tahap ini diperhitungkan dalam beban yang harus diolah proses biologis?
• Apakah lumpur yang menebal mencapai unit dewatering tanpa rusak karena geseran atau terencerkan di sepanjang jalannya?

Dari beban penebalan ke sebuah mesin

Pilihan di atas mempersempit jalurnya; mesinnya tetap harus diukur berdasarkan lumpur yang telah diuji. Halaman peralatan dewatering lumpur menjelaskan apa yang dilakukan setiap mesin dewatering terhadap umpan yang telah ditebalkan, dan panduan pemilihan peralatan dewatering lumpur mempertimbangkan jenis lumpur, volume, dan target cake lalu menelusuri pilihannya secara berurutan. Jika bebannya harus dipenuhi dengan flotasi, halaman dissolved air flotation membahas mekanismenya dan susunan tangki yang digunakan. Model, luas permukaan, dan konsumsi polimer yang cocok untuk lumpur Anda dikonfirmasi dengan pabrik untuk jenis lumpur dan konsentrasi target Anda, bukan dibaca dari tabel.