Pengendalian air sisa serat sintetik melalui proses pengendapan koagulasi dan sistem saluran oksidasi terpadu
Thread Content
1 Kualiti dan kuantiti air sisa: Projek Easy Water Purification Network: Sebuah syarikat asing yang terlibat dalam pengeluaran kain sutera sintetik, menghasilkan pelbagai jenis air sisa, antaranya air sisa dari proses tenunan, air sisa hasil pengurangan alkali, air sisa dari proses pemurnian, air sisa dari proses pewarnaan, serta air sisa lain. Selain itu, terdapat juga air sisa dari asrama, kantin, bilik mandi, bangunan pejabat, dan sebagainya. Keadaan kualiti dan kuantiti air sisa bagi setiap aliran air ditunjukkan dalam Jadual 1. Jadual 1: Jumlah air sisa dan kualiti air sisaNama air sisa | CODcr (mg/L) | pH | Jumlah air (m³/hari)
Air sisa hasil proses penapisan | 10,000–40,000 | >14 | 100
Air sisa hasil proses pemurnian | 1,000–1,600 | 9–11 | 144
Air sisa dari proses pewarnaan | 700–1,300 | 5–6 | 853
Air sisa dari industri tekstil | 60–95 | 6–8 | 657
Air sisa untuk kegunaan lain | 600–1,000 | 6–9 | 308
Air sisa domestik | 300–400 | 6–8 | 105
2. Proses rawatan air sisa
Kandungan CODCr dalam air sisa hasil proses pengurangan alkali merupakan sebahagian yang besar daripada jumlah keseluruhan air sisa yang dihasilkan. Dari segi reka bentuk, adalah lebih masuk akal untuk memisahkan air sisa tersebut dan melalui proses penambahan asid serta penapisan terlebih dahulu. Namun, kaedah ini mempunyai kelemahan seperti keperluan penggunaan asid yang banyak, proses operasi yang rumit, serta kos operasi yang tinggi. Oleh kerana isipadu airnya yang kecil, maka dipertimbangkan untuk mencampurkannya dengan sisa air buangan yang lain sebelum diproses bersama. Penggunaan gabungan kaedah fizikal dan biokimia merupakan proses biasa yang digunakan untuk merawat air sisa daripada industri pewarnaan [1]. Proses pengendapan koagulasi mempunyai keupayaan yang kuat untuk menghilangkan warna dan zarah-zarah terapung. Pada masa yang sama, bahan koagulan yang digunakan juga dapat membantu menyesuaikan nilai pH. Kaedah biokimia mempunyai keupayaan yang tinggi untuk menghilangkan bahan organik yang boleh larut. Dalam projek ini, memandangkan bahan pencemar utama dalam air sisa ialah asid tereftalik yang sukar larut serta pelbagai jenis pewarna terdispersi pada keadaan pH antara 6 hingga 9, maka air sisa tersebut perlu diproses melalui proses koagulasi dan pengendapan terlebih dahulu. Cara ini dapat membantu menghilangkan bahan pencemar organik, mengurangkan warna air sisa, serta menyesuaikan nilai pHnya. Selain itu, ia juga dapat meningkatkan kualiti air sisa dari segi biologi, sekaligus mewujudkan keadaan yang lebih baik untuk proses rawatan biologi seterusnya. Kaedah biokimia menggunakan proses saluran oksidasi, yang sesuai untuk ciri-ciri air sisa pewarnaan tersebut serta keperluan terhadap kualiti air keluaran yang tinggi. Proses rawatan air sisa boleh dilihat dengan lebih terperinci dalam Rajah 1. 3 Struktur utama dan parameter reka bentuk 3.1 Takungan air Saiz takungan air ialah 5.6m×2.5m, dengan HRT sebanyak 20 minit. Di bahagian dasar terdapat dua pam jenis FLYGT untuk mengalirkan air kotor keluar. Pam kumbahan dilengkapi dengan peranti kawalan tahap cecair secara automatik, agar dapat melindungi pam tersebut serta menyesuaikan diri dengan perubahan aliran air masuk. 3.2 Kolam Homogenisasi
Saiz kolam homogenisasi ialah 14.7m × 5.2m, dengan kedalaman air yang efektif sebanyak 4.1m. Masa yang diperlukan untuk proses homogenisasi ialah 2.5 jam. Terdapat dua alat pengadun berbentuk kapal terapung di permukaan air, yang berfungsi untuk mengaduk air tersebut. Oleh kerana saluran oksidasi mempunyai ketahanan yang tinggi terhadap beban kejutan, maka masa HRT di tangki homogenisasi adalah lebih pendek. 3.3 Kolam Penyamanan Saiz kolam penyamanan ini ialah 2.5m×2.1m, dengan kedalaman air yang efektif sebanyak 2.5m. Masa tindak balasnya pula ialah 6 minit. Ferus sulfat polimer dan sedikit asid sulfat pekat ditambahkan ke dalam tangki penyeimbang, untuk mengawal nilai pH serta mempercepatkan proses koagulasi. Tangki penyeimbangan dilengkapi dengan pengadun mekanikal, serta sistem untuk menambah bahan koagulan. Selain itu, terdapat juga sistem kawalan automatik dan manual untuk menambah asid. Kawal nilai pH antara 7 hingga 9. Terdapat juga tangki untuk menyimpan asid dan tangki untuk menyimpan bahan koagulan. Kedua-dua tangki ini dilapisi dengan panel UPVC untuk melindunginya daripada korosi. Isipadu efektif tangki tersebut masing-masing ialah 2.5 m3 dan 8 m3. 3.4 Tangki Pengendapan Koagulasi Tangki reaksi koagulasi menggunakan reaktor berbentuk lubang berputar. Ia terdiri daripada enam ruang berbentuk segi empat, dengan lubang di bahagian atas dan bawah. Tangki ini dibahagikan kepada dua siri. Masa tindak balas keseluruhan ialah 20 minit. Setiap tangki reaksi dilengkapi dengan sebuah tangki pengendapan. Jenis tangki pengendapan ini ialah tangki pengendapan aliran mendatar berbilang lubang. Masa tinggal bahan dalam tangki ialah 2.5 jam, manakala beban permukaan pula ialah 1.4 m3/(m2·h). Saiz tangki tersebut ialah 14.7 m × 3.2 m. Sludge dari tangki reaksi dan tangki pengendapan akan dihantar ke kawasan pengeringan untuk diproses. 3.5 Saluran oksidasi terpadu tahap satu dan dua Saluran oksidasi terpadu merupakan komponen paling penting dalam proses ini, dan juga ciri utama proses ini. Lubang oksidasi terpadu menggabungkan fungsi pengudaraan, pemisahan lumpur dan air, serta pengembalian sludge dalam satu unit sahaja, tanpa perlu membina tangki penapisan berasingan. Ciri-cirinya yang utama ialah: ① Prosesnya mudah; lumpur dapat dikembalikan secara automatik, dan jumlah peralatan yang diperlukan juga sedikit ； ②Tahan beban hentakan, beroperasi dengan stabil dan boleh dipercayai, mudah untuk diselenggara ； ③Sludge boleh distabilkan, dan jumlah sludge yang tinggal sangat sedikit ； ④Kos pembinaan dan operasi yang rendah ； ⑤Kesan pemisahan cecair dan pepejalnya lebih baik berbanding tangki penapisan biasa. Dalam projek ini, sistem saluran oksidasi terpadu yang digunakan ialah sistem Carrousel dari syarikat EIMCO di Amerika Syarikat, beserta komponen pemisah cecair dan pepejal yang terdapat di dalamnya. Di bahagian bawah komponen pemisah tersebut terdapat siri balok melintang berbentuk segitiga sama kaki yang disusun secara seragam. Susunan ini memastikan aliran campuran cecair yang seragam, serta memudahkan pengembalian sludge yang telah terendap ke tempat asalnya. Untuk bahagian oxidation ditch tahap satu dan dua, nilai HRT masing-masing ialah 15.5 jam dan 14.7 jam. Nilai SRT pula melebihi 30 hari. Beban sludge organik pula ialah 0.15 kgBOD/(kgMLSS·d) untuk tahap satu, dan 0.05 kgBOD/(kgMLSS·d) untuk tahap dua. Kedalaman oxidation ditch masing-masing ialah 3.6 meter dan 3.4 meter. Lebar oxidation ditch pula ialah 6.0 meter untuk kedua-dua tahap. Panjang bahagian lurus oxidation ditch pula ialah 43 meter. Radius lengkungan di kedua hujung oxidation ditch pula ialah 6.0 meter. Untuk bahagian pemisah cecair dan pepejal, masa yang diperlukan masing-masing ialah 1.9 jam dan 1.7 jam. Beban permukaan pula ialah 1.4 m3/(m2·h). Dimensi setiap bahagian tersebut ialah: panjang 15 m, lebar 6 m, manakala kedalaman pula ialah 2.6 m dan 2.4 m. Pada bahagian pengasingan bahan pepejal dan cecair dalam sistem pengoksidaan terpadu tahap satu, air yang keluar digunakan melalui 4 buah lubang berukuran 300mm×200mm yang terletak pada jarak 3 meter antara satu sama lain di sepanjang tepi saluran tersebut. Air tersebut kemudian mengalir terus ke sistem pengoksidaan terpadu tahap dua. Pada sistem pengoksidaan terpadu tahap dua pula, air yang keluar disalurkan melalui 4 buah saluran pengumpul air yang juga berjarak 3 meter antara satu sama lain. Kadar aliran air melalui saluran tersebut ialah 0.8 L/(m·s). Peralatan pengudaraan tersebut merupakan alat pengudaraan permukaan jenis “payung terbalik” yang dihasilkan oleh syarikat EIMCO dari Amerika Syarikat. Sebuah alat sedemikian dipasang pada setiap peringkat, dan ia diletakkan di hujung parit tersebut. Kuasa motor untuk setiap alat tersebut ialah 73.5 kW, manakala kuasa yang diperlukan untuk menambah oksigen pula ialah 2.1 kgO2/(kW·h). Sisa sludge dikeluarkan daripada saluran oksidasi. Di setiap peringkat saluran oksidasi, terdapat pam khas yang digunakan untuk menyedut sludge tersebut dan menghantarnya ke tempat pengeringan. Dalam proses operasi sebenar, kerana saluran oksidasi berada dalam fasa pengudaraan tertunda, sludge yang terbentuk sudah hampir stabil. Jumlah sludge yang tinggal sangat sedikit, dan secara umumnya, sludge perlu dikeluarkan sekali setiap setahun lebih. 3.6 Kawasan Pengeringan Terdapat 10 petak dalam kawasan pengeringan ini, yang digunakan secara bergilir-gilir. Saiz setiap petak ialah 10m×5m. Di dalam setiap petak tersebut terdapat bahan penapis berupa pasir dan kerikil. Sludge yang telah dikeringkan akan diangkut keluar untuk dilupuskan, manakala air sisa akan dikembalikan ke tangki pengumpulan. 3.7 Bilik kawalan dan makmal Saiz bilik kawalan ialah 3.3 m×3.3 m. Bilik uji di stesen air sisa dibina bersama-sama dengan bilik uji yang digunakan untuk tujuan pengeluaran. 4 Hasil operasi sebenar Jadual 2 menunjukkan sebahagian daripada data hasil ujian semasa fasa penyesuaian dan semasa pemeriksaan penyelesaian projek. Jumlah air yang diproses biasanya berada dalam lingkungan 2000–2500 m3/hari. Jadual 2: Kualiti air masuk dan keluar sistem rawatan air sisa
Tarikh pengambilan sampel: CODcr (mg/L), Kejernihan (ganda), pH
26 Ogos 1997: 1389, 8094.23, 012591.71, 1.37, 7.6
27 Ogos 1997: 2362, 9196.13, 762094.71, 2.57, 7.3
28 Ogos 1997: 1203, 9791.92, 861594.81, 1.67, 7.7
17 September 1998: 2068, 6896.74, 831596.91, 2.57, 7.5
18 September 1998: 1939, 8495.74, 031596.31, 1.87, 7.6
19 September 1998: 2169, 7896.43, 701296.81, 2.07, 7.3
Berdasarkan Jadual 2, kepekatan CODCr dalam air masuk berfluktuasi dengan ketara, namun kualiti air keluar masih memenuhi standard yang ditetapkan. Projek pemprosesan ini telah lulus ujian pemeriksaan penyelesaian projek oleh jabatan alam sekitar setempat pada 17 September 1998. Semua petunjuk kualiti air yang dihasilkan memenuhi standard pelepasan tahap satu mengikut “Standard Pelepasan Air Sisa Terpadu” (GB8978—88). 5 Petunjuk Teknikal dan Ekonomi Utama Perbandingan petunjuk teknikal dan ekonomi utama bagi proses rawatan air sisa yang digunakan dalam projek ini dengan projek-projek serupa yang dijalankan oleh pengeluar tempatan ditunjukkan dalam Jadual 3. Jadual 3: Perbandingan petunjuk teknikal dan ekonomi utama
Projek rawatan air sisa dari kilang tekstil di Jiaxing Tongxiang Qunhe, Projek rawatan air sisa dari kilang tekstil dan pewarnaan di Shantou Xinchang.
Jumlah air yang dirawat (t/hari): 3000, 2000, 800
Pelaburan untuk projek tersebut (yuan/t): 432.6, 313.4, 440
Pelaburan untuk penggunaan air (yuan/t): 1442, 1567, 5500
Kos elektrik (yuan/t): 0.53, 0.62, 0.44
Kos bahan kimia (yuan/t): 0.51, 0.92, 0.9
Keluasan tanah yang diperlukan (m²/t): 0.85, 0.61
Standard kualiti air keluaran: Standard GB8978-SS tahap satu, Standard GB8978-SS tahap satu, Standard GB8978-SS tahap dua.
Berdasarkan Jadual 3, dapat dilihat bahawa kos pelaburan dan kos operasi untuk setiap tan air yang dirawat dalam projek ini adalah agak rendah. Dipetik daripada laman web Yi Jing Shui