Prezentacja

TECHNOLOGIE I STANDARDY OCZYSZCZANIA

CIEK

W PRZEMYS

OWYCH

Dr hab. in

. Krzysztof BARBUSI

SKI prof. Pol.

skiej

Wydział In

ynierii

rodowiska i Energetyki

E-mail: krzysztof.barbusinski@polsl.pl

cieki

Zbiornik

wyrównawczy

Inne dopływy

Neutralizacja

Koagulant Zasada

Pompy

Kwas

Flokulant

Flotacja

nieniowa

Pompy

Odgazo-

wanie

dmuchawy

Reaktor

biologiczny

Osadnik

Chemiczne

Utlenianie

Neutralizacja

Zbiornik

Buforo-

Powietrze

Zwi

zki biogenne

Utleniacz

Kwas

Zasada

Filtr

wielowar-

stwowy

Filtr z

glem

aktywnym

Pompy

Zag

szczacz

Zbiornik

ucha

Prasa

Filtracyjna

Pompy

Zbiornik

kontrolny

Pompy

Odpływ

Odcieki

Osad

PRZYKŁADOWA

OCZYSZCZALNIA

PRZEMYSŁOWA

Powietrze

Zb. bu-

forowy

Powietrze

opcja

Metody biologiczne – tlenowe:

głównie metoda osadu czynnego

osadu czynnego

Osad czynny

tworz

biologiczne aglomeraty (kłaczki) zło

one głównie z

heterotroficznych bakterii zlepionych wydzielanym z komórek

luzem. Kłaczki

absorbuj

zawarte w

ciekach zanieczyszczenia rozpuszczone i koloidalne, a

zawarte w kłaczkach mikroorganizmy rozkładaj

je.

Metody biologiczne – beztlenowe:

głównie w reaktorach z osadem granulowanym

w reaktorach z osadem granulowanym

oczyszczanie szerokiego zakresu

cieków przemysłowych

liwo

ść

odzysku energii,

stosunkowo wysokie efekty oczyszczania,

niskie koszty eksploatacyjne,

niewielka produkcja osadu nadmiernego,

liwo

ść

okresowej pracy bez utraty

biologicznej aktywno

ci,

małe zapotrzebowanie terenu pod reaktory

• skojarzenie systemów beztlenowych i tlenowych

umo

liwia uzyskanie

tak dobrych efektów degradacji zanieczyszcze

e oczyszczone

cieki s

ponownie wykorzystywane w procesach produkcyjnych.

osad czynny w formie granuli (pelet) –

mikroorganizmy tworz

ce specyficzne agregaty

PORÓWNANIE PROCESÓW TLENOWYCH I BEZTLENOWYCH

ciepło

Proces beztlenowy

osad

ChZT

90%

10%

Proces tlenowy

osad

ChZT

50%

+ O

50%

Dzi

ki takim reaktorom obecnie technologia beztlenowa uwa

ana jest za

efektywn

i ekonomicznie atrakcyjn

metod

oczyszczania

cieków

Wymienione zalety s

zasług

stosowania reaktorów o du

ej wydajno

ci i

szybko

ci procesu, takich jak

czy

EGSB

DOPŁYW

ODPŁYW

BIOGAZ

CHERZYKI BIOGAZU

POWIERZCHNIA OSADU

SYSTEM ROZDZIAŁU

SEPARATORY

BEZTLENOWEGO

CIEKÓW

Reaktor UASB

(ang. Upflow Anaerobic Sludge Blanket)

•

Typowa wysoko

ść

5-7 m,

•

dko

ść

pionowa

cieków od 0,5 do 1,0

m/h,

•

obci

ąż

enie reaktora ładunkiem ChZT 5 - 15

kg/m

·d,

•

ęż

enie osadu od 50-100 kg s.m.o/m

dolnej cz

ęś

ci) do 5-40 kg s.m.o/m

ęś

ci górnej).

Reaktor IC

(ang. Internal Circulation)

system

rozdziału

przewód
biogazu

separator 2

recyrkulacja

osadu

sekcja
doczyszczająca

(nisko obciążona)

sekcja złoża
fluidalnego

(wysoko obciążona)

dopływ

biogaz

separator 1

zbiornik
odgazowujący

odpływ

• budowa wie

owa - dwie sekcje (jedna nad drug

• wysoko

ść

od 16 do 28 m,

rednica od 1,5 do 15 m,

• sekcja (dolna) pracuje jako wysoko obci

ąż

ona,

• sekcja (górna) jako proces nisko obci

ąż

ony,

• cyrkulacja wew. na skutek produkcji biogazu,

• obci

ąż

enie reaktora 15-30 kg ChZT/m

⋅⋅⋅⋅

d).

Reaktor EGSB (ang. Expanded Granular Sludge Bed)

dopływ

recyrku

acja

cieków

zło

osadu

odpływ

adnik

kopuła

bioga

cherzyki

gazu

ranule

osadu

Pionowa, rozci

gni

ta wersja reaktora UASB

• pr

dko

ść

przep

ywu

cieków > 6 m/h,

• wysoko

ść

12-16 m,

• stosunek wys. do szer. (lub

rednicy) od 4 do 5,

• z

e osadu jest rozci

gni

te (ekspandowane),

• obci

ąż

enie reaktora do 30 kg ChZT/m

·d.

Rodzaj przemys

ChZT (% redukcji)

BZT

(% redukcji)

Browary

70 – 90

> 90

Gorzelnie

70 – 90

> 90

Odzysk papieru

65 – 80

80 – 90

Produkcja masy celulozowej

siarczanowej

75 – 85

> 90

Przeróbka ziemniaków

80 – 90

80 – 95

Przetwory mleczarskie

(ser, serwatka itp.)

80 – 90

> 90

Produkcja skrobi

70 – 85

80 – 95

Produkcja chemiczna

60 – 90

> 90

Produkcja farmaceutyczna

50 – 80

> 90

Dro

ownie

55 – 75

> 90

Odcieki ze sk

adowisk

odpadów

70 – 90

> 90

Cukrownie

80 – 90

> 90

Rodzaje

cieków oczyszczanych metodami beztlenowymi

i uzyskiwane efekty redukcji ChZT i BZT

Metody fizykochemiczne i chemiczne:

konwencjonalne

• Neutralizacja

• Koagulacja i str

canie chemiczne

• Sorpcja

• Flotacja

• Ekstrakcja

• Koalescencja

• Metody jonitowe

• Chemiczne utlenianie (np. H

, O

)

• Procesy membranowe

Metody te jednak w wi

kszo

ci przypadków nie degraduj

zanieczyszcze

lecz „przenosz

” je z jednej fazy do drugiej

AOPs –

dvanced

xidation

rocesse

– ich wspóln

cech

jest generowanie

rodników OH

•

, które wchodz

w reakcj

niemal

wszystkimi

organicznymi

zanieczyszczeniami

Obecnie uwa

ane za najbardziej obiecuj

ce, alternatywne

sposoby oczyszczania w stosunku do metod konwencjonalnych

Metody zaawansowane:

głównie AOPs

AOPs

DLACZEGO PROCESY AOPs?

• metody konwencjonalne cz

sto nie sprawdzaj

odniesieniu do substancji opornych na degradacj

• w wi

kszo

ci przypadków nie powoduj

rozkładu

zanieczyszcze

, lecz jedynie ich przeniesienie z jednej

fazy np.

cieki do innej, np. osadu,

• w przypadku substancji toksycznych nie rozwi

zuje to

cało

ciowo problemu

PRZYK

ADY KONFIGURACJI PROCES

AOP

Proces UV/O

+ H

O + h

νννν

2OH

•

+ O

Proces H

+ 2O

2 OH

••••

+ 3O

Proces UV/O

poł

czenie systemów UV/O

i H

zwi

kszona szybko

ść

generowania rodników OH

•

Proces H

/UV

2 OH

••••

λ≤

400 nm

PRZYK

ADY KONFIGURACJI PROCES

AOP

Proces Fotokatalityczny proces TiO

/UV

Reakcja (odczynnik) Fentona

+ H

→

+ OH

••••

PRZYK

ADY INSTALACJI

AOP

Technologia HiPOx

Proces H

System

iniekcji H

Generator

ozonu

Dopływ

Odpływ

Wtrysk
wielopunktowy

Reaktor

przepływowy

nienie w układzie 2,76

– 3,45 bar

Efektywna degradacja dioksyn, fenoli, pestycydów, lotnych zwi

zków

organicznych,

eteru

metylo-tert-butylowego

(MTBE),

chlorowanych

rozpuszczalników, w

glowodorów i innych.

PRZYK

ADY INSTALACJI

AOP

Technologia PulseOx

Proces H

Remediacja w

d podziemnych

in situ

–

reagenty wt

aczane pulsacyjnie

Technologia szczególnie skuteczna przy oczyszczaniu wód podziemnych
zawieraj

cych

dodatki

paliw

(np.

MTBE)

oraz

stabilizatory

rozpuszczalników takie jak 1,4-dioksan. Istnieje mo

liwo

ść

jej skutecznej

integracji z innymi technologiami w postaci układów hybrydowych

+ O

PRZYK

ADY INSTALACJI

AOP

+ O

Technologia Rayox

Proces H

/UV

Degradacji ulega wi

kszo

ść

zanieczyszcze

toksycznych i opornych na

biologiczny rozkład. Stosowana m.in. do oczyszczania wód gruntowych.
Potwierdzono

jej

skuteczno

ść

przy

usuwaniu

chlorku

winylu,

dichloroetylenu, trichloroetylenu, pentachloro-fenolu, benzenu, toluenu,
etylobenzenu i ksylenów.

PRZYK

AD INSTALACJI

AOP

s w Polsce

cieki

produkcyjne

Osad
odwodniony

Odcieki

odprowadzenie

osadu

Zbiornik

osadu

Prasa filtracyjna
komorowa

Studzienka

cieki

oczyszczone

FeSO

Ca(OH)

Reaktory

chemiczne

Odcieki

Pompy

Komora

czerpalna

Oczyszczalnia na bazie odczynnika Fentona

- pracuje w skali technicznej od roku 2000

Korzy

ci z zastosowania procesów AOPs:

•

efektywna degradacja „trudnych” zanieczyszcze

organicznych,

•

znaczne obni

enie warto

ci ChZT i BZT

ciekach,

•

usuwanie ze

cieków specyficznych zanieczyszcze

, w tym

trudno biodegradowalnych i toksycznych,

•

zwi

kszenie podatno

ci zanieczyszcze

na biodegradacj

•

niszczenie organizmów patogennych,

•

znaczne obni

enie specyficznej barwy

cieków i uci

ąż

liwego

zapachu,

•

wspomaganie procesów unieszkodliwiania osadów,

•

efektywne oczyszczanie

cieków, wody, a tak

e remediacja wód

podziemnych i gruntów.

Odczynnik Fentona jest bardzo skuteczny w degradowaniu

pestycydów zarówno chloro- jak i fosforoorganicznych

CCl

OCH

CCl

(CH

CHCl

-P

SUBSTANCJE NIEBEZPIECZNE DLA ŚRODOWISKA MORZA BAŁTYCKIEGO KTÓRYMI ZAJMUJE SIĘ

PROJEKT COHIBA:

1.dioksyny (PCDD), furany (PCDF) & dioksynopodobne polichlorowane bifenyle

2.związki trójbutylocyny (TBT) -

stanowią potencjalne zagrożenie dla zdrowia człowieka.

związki trójfenylocyny (TPhT)

eter pentabromodifenylowy (pentaBDE)

3.eter oktabromodifenylowy (oktaBDE)

eter dekabromodifenylowy (dekaBDE)

4.sulfonian perfluorooktanu (PFOS)

kwas perfluorooktanowy (PFOA) –

używany m.in. do produkcji teflonu – może mieć działanie rakotwórcze

5.Heksabromocyklododekan -

ma zdolność do kumulowania się w organizmach żywych, jest toksyczny i wpływa

negatywnie na układ hormonalny

6.nonylofenol / etoksylaty nonylofenolu (NP / NPE)

7.oktylofenol (OP) / etoksylaty oktylofenoli (OPE)

8.krótkołańcuchowe parafiny chlorowane (SCCP)

średniołańcuchowe parafiny chlorowane (MCCP)

9.endosulfan

10.rtęć (Hg

11.kadm (Cd)

są kancerogenami o właściwosciach substancji endokrynnie
czynnych, działaniu neuro- i immunotoksycznym.

efekt estrogenny – feminizacja i obojnactwo organizmów
wodnych, a w efekcie także i organizmu człowieka

PROBLEMY DO ROZWI

ZANIA

–

wybrane zagadnienia

• odprowadzenie do kanalizacji czy własna oczyszczalnia?

• nie usuwamy z zasady pojedynczych substancji ale całe grupy

• oczyszczanie

cieków (ew. wybranych strug) u

ródła – taniej,

ekonomiczniej

• dobór technologii oczyszczania – czy ekspert jest potrzebny?

• dobór technologii oczyszczania – czy badania s

potrzebne?

CZY OCZYSZCZONE

CIEKI PRZEMYS

OWE

BEZPIECZNE DLA

RODOWISKA?

wysokie efekty degradacji zanieczyszcze

organicznych nie zawsze wi

ążą

z efektywnym obni

eniem toksyczno

cieków gdy

powstaj

ce produkty

rednie reakcji utleniania mog

tak

e w ró

nym stopniu toksyczne

skuteczne oczyszczanie

cieków o charakterze toksycznym powinno

uwzgl

dnia

nie tylko stopie

degradacji zanieczyszcze

organicznych,

zwi

zków biogennych oraz substancji specyficznych, ale tak

e obni

enie ich

toksyczno

ci do akceptowalnego poziomu

100

0 0,25 0,5 0,75 1

1,5

Czas (h)

(

)

525

1050

1575

2100

(

)

To ks yc zn o ś ć

ChZT