Waterzuivering: Flotatie / Dissolved air flotation (DAF)

Industriële bedrijven welke veel water verbruiken in het productieproces hebben vaak een eigen waterzuivering met een flotatie-unit oftewel dissolved air flotation (DAF) in beheer. Flotatie kan als een voorbehandeling in het zuiveringsproces worden gebruikt, bijvoorbeeld als voorbehandeling voor een biologische waterzuivering, maar wordt ook regelmatig als enige stap in een zuiveringsproces toegepast. In een flotatie-unit wordt het afvalwater ontdaan van onder andere grove delen, oliën, vetten en zwevend materiaal. Door het toevoegen van chemicaliën aan het afvalwater kan het rendement van de flotatie-unit aanzienlijk verhoogd worden. Flotatie techniek is een beproefde en ook heden ten dage nog volop toegepaste techniek in moderne waterzuiveringen.

DAF / Flotatie unit

De flotatie unit wordt ook wel 'Dissolved Air Flotation' of 'DAF' genoemd. Dit is een grote bak, meestal gemaakt van RVS 304. Indien het afvalwater een lage pH en/of een hoog zoutgehalte heeft wordt ook wel het duurdere RVS 316 of (super)duplex toegepast. De hoofdcomponenten van de flotatie-unit zijn het schrapersysteem en het recirculatiesysteem.

De flotatie-unit is een waterzuiveringstechniek waarbij gebruikt wordt gemaakt van hele kleine luchtbelletjes van 20-50 µm om vervuiling naar het oppervlak van het water te drijven. De laag slib die bovenop het water ontstaat wordt ingedikt en door middel van een schrapersysteem afgevoerd naar een opslagtank.

Wanneer het gezuiverde water de flotatie-unit verlaat, wordt ongeveer 20% van deze stroom afgesplitst en onder een druk van 5-7 bar met lucht verzadigd en verpompt. Dit vindt vaak plaats in een drukvat waarin het water wordt verneveld en wordt verzadigd met lucht. Er zijn ook systemen waarbij de lucht in of net voor de recirculatiepomp wordt geïnjecteerd en door de wervelingen in de pomp wordt opgelost.

Deze verzadigde deelstroom wordt vaak op verschillende plaatsen onder in de flotatie-unit teruggebracht. Door de ontspanning van het met lucht verzadigde water naar de atmosferische druk wanneer de flotatie-unit wordt bereikt, ontstaan de zeer kleine luchtbelletjes in de tank. De luchtbelletjes stijgen langzaam naar de oppervlakte waarbij oliën, vetten en zwevend en gesuspendeerd materiaal mee naar de oppervlakte worden gedreven.

Fysisch/chemische voorbehandeling

Wanneer er een hoger rendement van de voorbehandeling wordt geëist, bijvoorbeeld door strengere lozingseisen door het waterschap, wordt coagulatie/flocculatie toegepast. Hierbij wordt het afvalwater voordat het de flotatie-unit binnenkomt door een flocculator of buisflocculator gestuurd. Een flocculator is een buizensysteem waarin chemicaliën gedoseerd welke het rendement van de flotatie-unit verhogen. Door de turbulentie in de flocculator worden de chemicaliën gemengd. De besturing van de chemicaliëndosering vindt plaats door pH-metingen in de flocculator.

De volgende chemicaliën worden toegepast voor een fysisch/chemische flotatie-unit.

Coagulant

Zorgt voor het destabiliseren van colloïdale deeltjes door hun lading te neutraliseren met een toegevoegde chemische stof, vaak een ijzerzout (ijzerchloride, ijzersulfaat). Hierdoor ontstaan kleine vlokjes in het afvalwater. Door toevoegen van een ijzerzout aan het afvalwater daalt de pH.

pH-correctie

Zorgt voor een verhoging van de pH-waarde van het afvalwater naar ca. 7. Vaak wordt hiervoor natronloog toegepast.

Flocculant

Flocculanten zijn polymeren met verschillende groepen. De geladen kleine vlokjes worden aangetrokken tot de ladingsgroepen van de polymeren. Hierdoor ontstaat een grotere vlok. Deze grotere vlokken kunnen eenvoudiger worden afgescheiden door middel van een DAF..

Slib

Het ingedikte en afgeschraapte slib wordt afgevoerd naar een bak of container die naast de flotatie-unit is gepositioneerd. Dit slib kan verder ingedikt en/of ontwaterd worden in onder andere een decanter centrifuge of een zeefbandpers. Chemisch flotatieslib is de laatste jaren ook zeer gewild bij vergistingsinstallaties omdat het een hoge energiewaarde bevat.

Zuiveringsrendement

De zuiveringsrendementen van een flotatie-systeem zijn zeer afhankelijk van de toepassing. Wanneer er veel opgeloste stoffen in het water aanwezig zijn, is de flotatie-unit niet de juiste keuze. Deze worden in een flotatie-unit niet verwijderd.
In de meeste levensmiddelenbedrijven is de flotatie-unit echter prima geschikt, evenals in de petrochemische industrie. Bij de waterzuivering van een slachterij kan worden gesteld dat zonder chemicaliën ongeveer 30% van de vuilgraad verwijderd wordt zonder toevoeging van chemicaliën. Wanneer er coagulantie en flocculatie wordt toegepast wordt dit verhoogd tot circa 80%.

Deze waarden kunnen echter van bedrijf tot bedrijf verschillen. Ook zijn de gebruikte chemicaliën en de besturing van de flotatie-unit en de chemicaliëndosering hierbij van groot belang. Daarom is het aan te raden eerst testen uit te voeren voordat er een flotatie-unit aangekocht wordt, of er wijzigingen worden doorgevoerd bij een bestaand systeem.