Flotatie door middel van lucht

Principeschema

 

 

Principe- en installatiebeschrijving

Het doel van flotatie is het verwijderen van oliën, vetten, zwevende stoffen en onopgeloste deeltjes uit afvalwater. Flotatie kan als een voorbehandeling in het zuiveringsproces worden gebruikt, bijvoorbeeld voor een biologische zuivering maar wordt ook regelmatig als enige stap in een zuiveringsproces toegepast.

In het schema wordt de meest gebruikte uitvoering voorgesteld. Men spreekt over dissolved air flotation (DAF). Lucht wordt onder druk (5-7 bar) opgelost in het water. Bij ontspanning van het met lucht verzadigde water in de flotatie-unit, worden kleine belletjes (20-100 µm) gevormd die interageren met vlokvormige deeltjes. Hierdoor wordt de totale densiteit kleiner dan deze van water zodat de deeltjes naar de oppervlakte floteren. Het verzadigen van water met lucht wordt meestal bereikt in een drukvat of door lucht te injecteren aan de zuigzijde van de pomp. Andere, minder gebruikte mogelijkheden, zijn het sproeien van water in een ongepakte of een gepakte verzadigingskolom (saturator). Een DAF kan uitgevoerd worden met of zonder recycle van het effluent.

Om het flotatie-effect te versterken worden in het algemeen voorafgaand aan de flotatie coagulatiemiddelen en/of flocculatiemiddelen toegevoegd (zie technische fiche 'Coagulatie en flocculatie'). Zodoende worden kleinere deeltjes omgevormd tot grotere deeltjes, die beter kunnen floteren. Soms is in de flotatie-unit een pakket aangebracht, die de deeltjes gemakkelijker laat samenkomen en een beter stromingspatroon laat zien, die zorg draagt voor een afscheiding tussen deeltjes en de waterstroom. Een DAF unit bevat aan de bovenzijde een schraper die de drijflaag afschraapt. Deze ingedikte en afgeschraapte drijflaag wordt afgevoerd naar een bak of container die naast de flotatie-unit is gepositioneerd. Dit slib kan verder ingedikt en/of ontwaterd worden.

Specifieke voor- en nadelen

Een belangrijk voordeel van het verwijderen van delen door middel van een DAF-unit in vergelijking met een slibbezinker (zie technische fiches 'Bezinkingsbekken' en 'Lamellenbezinker') is het feit dat in het algemeen een hoger vaste stofgehalte wordt gehaald in de DAF-unit. Een ander voordeel van de DAF-unit is het afscheiden van een grote variëteit aan stoffen. Stoffen die zeer goed oplosbaar zijn, worden dan weer niet in dit systeem verwijderd. Vaak zijn de bijkomende kosten aan chemische hulpmiddelen (coagulatiemiddelen en flocculatiemiddelen) relatief hoog, zeker indien hoge rendementen gewenst zijn.

Toepassing

Sectoren waarin DAF installaties worden  toegepast zijn bijvoorbeeld :

  • voedingssector: vaak wordt flotatie toegepast als vetverwijdering voor biologische behandeling bij vleesverwerking, slachthuizen en zuivelproducenten;
  • voorzuivering van water dat vrijkomt bij vatenreininging of tankcleaning;
  • verwijdering van minerale olie en andere slecht oplosbare koolwaterstoffen uit afvalwater en verontreinigd hemelwater, onder andere in olieraffinaderijen. Flotatie kan hier gepaard gaan met stripping van vluchtige stoffen, zoals H2S, NH3 en VOC’s;
  • afscheiding van slib in een biologische zuivering als alternatief voor slibbezinking.

Randvoorwaarden

DAF units werken bij omgevingstemperatuur en -druk. De capaciteit varieert van 100 liter/uur tot meer dan 1000 m³/uur. Dosering van coagulant en/of flocculant is afhankelijk van de hoeveelheid vervuiling.

Werkingsgraad

Flotatie kan toegepast worden voor de verwijdering van o.a. de volgende parameters:

  • zwevende stoffen (50-90 %) en gesuspendeerde stoffen;
  • dierlijke en plantaardige oliën en vetten (80-99 %);
  • CZV (50-90 %).

Hulpstoffen

Coagulatiemiddelen (zoals ijzerchloride, polyaluminiumchloride, kort moleculaire kationische polymeren, en polytannines) en flocculatiemiddelen (zoals organische poly-elektrolyten, verdeeld over de groepen anionische, kationische en niet ionische polymeren), die voorafgaand aan de DAF of in de DAF kunnen gedoseerd worden.

Milieu-aspecten

Als reststof komt slib vrij. Er kan emissie van componenten naar de lucht optreden (stripgassen : H2S, NH3). Dit geeft mogelijk geuroverlast.

Kosten

Case studie 1 (2007)

debiet 70 m³/uur, DAF installatie met pijpflocculator, poly-elektrolyt aanmaakunit en doseerpomp en slibpomp: 105 000 euro investeringskost

Case studie 2 (2008)

debiet 30 m³/dag, DAF installatie met doseerpompen, meet- en regelapparatuur, slibtank en sturing:  73 600 euro investeringskost

Opmerkingen

Waar men met bezinking vooral zware deeltjes of vlokken zal verwijderen, is flotatie vooral geschikt om lichtere stoffen, deeltjes of vlokken af te scheiden.

Complexiteit

Het correct afstellen van de flotatie op basis van visuele waarnemingen en analyses vergt enige ervaring. De doseringen van chemicaliën worden best vastgelegd op basis van voorafgaande laboratoriumtesten. 

Automatiseringsgraad

Volledig te automatiseren.

Referenties

  • Baeyens J., Hosten L. en Van Vaerenergh E., Afvalwaterzuivering, Stichting Leefmilieu, Kluwer Editorial, 1995
  • EIPPCB, Reference Document on BAT in Common Waste Water and Waste Gas Treatment / Management Systems in the Chemical Sector, draft februari 2009 (herziening in uitvoering)
  • VITO-SCT, herwerking technische fiches WASS, 2009

Versie : februari 2010

Producten en diensten: