Jawaban cepat: Air limbah logam berat diolah dengan mengubah logam terlarut menjadi padatan tidak larut — biasanya hidroksida dengan menaikkan pH menggunakan kapur atau kaustik, kadang sulfida bila batasnya sangat rendah — lalu mengendapkan dan mengeringkan lumpur. Lumpur adalah bagian yang mahal: lumpur hidroksida mengandung 96–99% air saat keluar dari clarifier, dan filter press adalah yang mengubahnya menjadi cake yang dapat diangkut sebagai limbah B3.
Apa yang termasuk air limbah logam berat?
Air bilasan pelapisan listrik dan penyelesaian logam, etsa papan sirkuit tercetak, jalur pengawetan asam, pembuatan dan daur ulang baterai, air tambang dan tailing, efluen penyamakan kulit (kromium) serta beberapa aliran tekstil dan pigmen. Logam yang benar-benar dicantumkan oleh regulator adalah sekumpulan kecil. Aturan penyelesaian logam AS dalam 40 CFR Part 433 mengatur kadmium, kromium, tembaga, timbal, nikel, perak, seng dan sianida, ditambah total organik toksik, minyak dan lemak, TSS dan pH.
Batasannya ketat. Berdasarkan Bagian 433, maksimum harian untuk total kromium adalah 2,77 mg/L dan rata-rata bulanan 1,71 mg/L; tembaga 3,38 / 2,07; nikel 3,98 / 2,38; seng 2,61 / 1,48; timbal 0,69 / 0,43; kadmium 0,69 / 0,26; perak 0,43 / 0,24; sianida 1,20 / 0,65. Sumber baru menghadapi batas kadmium 0,11 / 0,07 mg/L. Air bilasan dari lini pelapisan dapat membawa logam dalam kisaran puluhan hingga ratusan mg/L, sehingga penghilangan harus lebih baik dari 99% dalam banyak kasus.
Langkah 1: pra-perlakukan aliran yang memecah presipitasi
Dua aliran harus ditangani sebelum hal lainnya, dan mencampurnya ke dalam aliran utama adalah alasan paling umum sebuah instalasi pengolahan gagal memenuhi izinnya.
- Kromium heksavalen tidak mengendap sebagai hidroksida. Kromium heksavalen harus direduksi terlebih dahulu menjadi kromium trivalen, biasanya dengan natrium metabisulfit pada pH rendah, dan baru setelah itu dapat diendapkan sebagai Cr(OH)₃ bersama logam lainnya.
- Sianida Dari bak pelapisan sianida dihancurkan secara terpisah melalui klorinasi alkali sebelum aliran tersebut bergabung dengan pengolahan logam. Peraturannya jelas: pemantauan sianida dilakukan setelah pengolahan sianida dan sebelum pengenceran dengan aliran lain.
- Agen pengkelat (EDTA, sitrat, amonia dari nikel tanpa listrik atau seng alkali) menahan logam dalam larutan dan menghentikan pengendapan hidroksida. Aliran yang mengandungnya dipisahkan dan baik diolah secara terpisah atau diberi dosis dengan pengendap yang lebih kuat.
Langkah 2: pengendapan — hidroksida, sulfida, atau keduanya
Presipitasi hidroksida
Naikkan pH dengan kapur hidrat, soda kaustik, atau magnesium hidroksida dan logam-logam akan mengendap sebagai hidroksida. Di bawah pH 6 sangat sedikit yang mengendap; pH optimum bergantung pada logam mana dan ion lawan mana yang ada, dan setiap logam mencapai kelarutan minimumnya pada pH yang berbeda, sehingga aliran campuran biasanya diendapkan pada pH kompromi lalu, jika satu logam masih melebihi batas, dipoles pada pH kedua.
Manual presipitasi Korps Insinyur Angkatan Darat AS (EM 1110-1-4012) menyatakan bahwa presipitasi hidroksida dapat menurunkan kromium, nikel, kadmium, tembaga, dan seng hingga di bawah 1,0 mg/L, tetapi mencatat bahwa timbal, mangan, dan perak mungkin tidak dapat diolah secara memadai dengan cara ini. Kapur adalah yang termurah tetapi menghasilkan lumpur paling banyak: lembar fakta presipitasi kimia EPA memperingatkan bahwa kapur dapat meningkatkan volume lumpur limbah hingga 50 persen dibandingkan dengan kaustik.
Presipitasi sulfida
Sulfida logam jauh lebih tidak larut dibandingkan hidroksida. Manual USACE yang sama mentabulasikan kelarutan teoretis dalam air murni: tembaga hidroksida 2,2×10⁻² mg/L berbanding tembaga sulfida 5,8×10⁻¹⁸ mg/L; seng 1,1 berbanding 2,3×10⁻⁷; timbal 2,1 berbanding 3,8×10⁻⁹; kadmium 2,3×10⁻⁵ berbanding 6,7×10⁻¹⁰. Reaksi sulfida berlangsung mendekati pH netral (7–9), dan lumpur sulfida dilaporkan sekitar tiga kali lebih kecil kemungkinannya mengalami pelindian pada pH 5 dibandingkan lumpur hidroksida.
Harga sedang ditangani. Natrium sulfida dan gas hidrogen sulfida bersifat berbahaya, sulfida berlebih harus dihilangkan dari efluen, dan endapannya halus serta lambat mengendap. Kompromi yang biasa dilakukan adalah pengendapan hidroksida sebagai langkah utama dengan tahap penyempurnaan sulfida dalam jumlah kecil hanya untuk logam yang jika tidak demikian tidak akan memenuhi batasnya — biasanya timbal, kadmium, atau perak.
Koagulasi dan pengendapan
Flok hidroksida yang baru terbentuk berukuran kecil. Ferric chloride atau polimer ditambahkan untuk membentuknya menjadi flok yang dapat mengendap, dan air mengalir ke clarifier, lamella settler, atau unit DAF. Underflow clarifier adalah sludge: biasanya 1–4% padatan, dan dalam kata-kata manual USACE, 96 hingga 99 persen air.
Langkah 3: lumpur — pendorong biaya
Lumpur hidroksida logam biasanya merupakan limbah berbahaya yang terdaftar (di AS, F006 untuk lumpur pelapisan listrik), sehingga dibuang berdasarkan berat dengan tarif limbah berbahaya. Setiap ton air yang diangkut bersama padatan adalah uang yang hilang. Karena itu, dewatering bukanlah hal yang dipikirkan belakangan; hal ini menentukan biaya operasional seluruh pabrik.
Manual USACE memberikan hasil terukur dari filter press plate-and-frame untuk lumpur hidroksida berdasarkan pengendap:
| Presipitan | Padatan kue | Waktu filtrasi | Kepadatan lumpur | Volume lumpur per ton padatan kering |
|---|---|---|---|---|
| Soda kaustik (NaOH) | 30% | 7–8 jam | 1.300 kg/m³ | 5,0 m³ |
| Kapur terhidrasi (Ca(OH)₂) | 35% | 7–9 jam | 1.400 kg/m³ | 4,2 m³ |
| Magnesium hidroksida (Mg(OH)₂) | 55% | 1,5–2,0 jam | 1.600–1.750 kg/m³ | 2,2 m³ |
Ada dua hal yang menonjol. Pertama, presipitan yang Anda pilih di bagian hulu mengubah hasil filter press lebih besar daripada pengaruh filter press itu sendiri: lumpur magnesium hidroksida menyaring empat kali lebih cepat dan menghasilkan volume kurang dari setengahnya, dengan biaya reagen sekitar tiga kali lipat dari kapur. Kedua, bahkan lumpur kaustik mencapai 30% padatan dalam filter press, yang jarang dapat dicapai oleh belt press atau centrifuge pada flok hidroksida yang seperti gel.
Menentukan ukuran filter press untuk lumpur hidroksida logam
Mulai dari padatan kering per hari, bukan laju alir. Lini pelapisan yang menghasilkan 100 kg logam hidroksida kering per hari pada 35% padatan kue menghasilkan sekitar 285 kg kue, atau sekitar 0,2 m³ pada 1.400 kg/m³. Itu berarti satu atau dua siklus sehari pada alat kecil Chamber filter press. Poin-poin yang penting khusus untuk sludge ini:
- Waktu siklusnya lama. Waktu filtrasi 7–9 jam dalam tabel itu nyata; flok hidroksida bersifat kompresibel dan menutupi kain. Ukuran untuk satu siklus per shift, bukan beberapa.
- Tekanan membran membantu. A filter press membran dapat mempersingkat siklus dan mendorong padatan kue beberapa poin lebih tinggi, yang memberikan pengembalian cepat ketika pembuangan dikenakan biaya per ton limbah berbahaya.
- Pilihan kain. Monofilamen polipropilena dengan permukaan yang dikalender melepaskan kue hidroksida dengan bersih dan menahan partikel halus yang menutupi kain multifilamen. Lihat ukuran filter press untuk air limbah elektroplating untuk pemilihan kain dan pelat.
- Bahan. Pelat dan kain polipropilena menangani perubahan pH dari pra-perlakuan asam hingga pengendapan alkali tanpa korosi; pompa umpan harus berupa pompa diafragma yang dioperasikan dengan udara atau pompa sekrup dalam konstruksi tahan korosi.
- Filtrat kembali. Filtrat filter press membawa partikel halus dan logam terlarut pada pH presipitasi; kembalikan ke inlet clarifier, jangan langsung ke pembuangan.
Apa yang perlu dikirim untuk proposal pengolahan dan dewatering
Pertanyaan yang berguna mencakup: prosesnya (jenis pelapisan, etsa, baterai, air tambang), debit harian, analisis aliran mentah (setiap logam, sianida, pH, chelator jika ada), batas pembuangan yang harus dipenuhi, dan bagaimana lumpur akan dibuang. Dari itu kami dapat menentukan ukuran tahap presipitasi, memperkirakan padatan kering per hari dan memilih press, kain dan pompa. Jika Anda sudah memiliki lumpur, kirimkan sampel: uji filtrasi memberi tahu kami waktu siklus dan padatan cake sebelum apa pun dikutip.
Terkait: berapa banyak sludge yang dihasilkan plant wastewater, penghilangan nitrogen amonia, dan peralatan pengolahan air limbah industri.
pertanyaan yang sering diajukan
Berapa pH yang digunakan untuk mengendapkan logam berat?
Presipitasi hidroksida dijalankan pada rentang basa, biasanya di suatu tempat antara pH 8 dan 11 tergantung pada campuran logam; di bawah pH 6 hampir tidak ada yang mengendap. Setiap logam memiliki pH kelarutan minimumnya sendiri, sehingga aliran campuran diendapkan pada pH kompromi dan logam yang sulit diendapkan dipoles pada pH kedua atau dengan sulfida.
Mengapa kromium heksavalen ditangani secara terpisah?
Karena Cr(VI) tetap berada dalam larutan pada pH berapa pun. Cr(VI) harus direduksi terlebih dahulu menjadi Cr(III), biasanya dengan natrium metabisulfit dalam kondisi asam, dan baru setelah itu akan mengendap sebagai kromium hidroksida bersama logam lainnya.
Apakah pengendapan sulfida lebih baik daripada hidroksida?
Ia mencapai sisa logam yang jauh lebih rendah, beberapa orde besaran lebih rendah daripada kelarutan teoretis, dan lumpur yang dihasilkan lebih sedikit terlarut. Biayanya lebih tinggi, reagennya berbahaya, dan endapannya mengendap perlahan, sehingga biasanya digunakan sebagai langkah pemolesan untuk timbal, kadmium, atau perak daripada untuk seluruh aliran.
Seberapa kering lumpur hidroksida logam dapat menjadi kering dalam filter press?
Hasil plate-and-frame yang terukur sekitar 30% padatan untuk lumpur kaustik, 35% untuk lumpur kapur, dan 55% untuk lumpur magnesium hidroksida. Tahap squeeze membran menambah beberapa poin lagi.
Apakah lumpur hidroksida logam merupakan limbah berbahaya?
Di sebagian besar yurisdiksi, ya. Di AS, lumpur pengolahan air limbah dari pelapisan listrik terdaftar sebagai limbah berbahaya F006 dan dibuang berdasarkan berat, itulah sebabnya dewatering hingga padatan kue tertinggi yang praktis sangat penting.
Bisakah saya membuang filtrat filter press secara langsung?
No. Filtrat dari lumpur hidroksida membawa partikel halus dan sebagian logam terlarut pada pH pengendapan. Kembalikan ke saluran masuk clarifier agar melewati proses pengendapan dan koreksi pH akhir sekali lagi.
Kirimkan analisis air baku Anda, batas aliran dan pembuangan, dan kami akan menentukan ukuran tahap presipitasi dan filter press bersama-sama: minta proposal perawatan heavy metal.
Referensi: 40 CFR Part 433 — Kategori Sumber Titik Penyelesaian Logam (eCFR), US Army Corps of Engineers — EM 1110-1-4012, Presipitasi/Koagulasi/Flokulasi (2001), US EPA — Lembar Fakta Teknologi Air Limbah: Presipitasi Kimia (832-F-00-018).
Artikel ini adalah bagian dari panduan kami untuk wastewater sludge dewatering.