Oczyszczanie ścieków

Odnowa wody

Przez odnowę wody należy rozumieć zespół procesów i metod
oczyszczania ścieków w takim stopniu, że mogą być one ponownie
użyte jako wody do picia i potrzeb gospodarczych albo nadają im
cechy wód naturalnych.

 

Stosowane są następujące procesy jednostkowe:

•adsorpcja,
•destylacja,
•procesy membranowe

filtracja, mikrofiltracja i ultrafiltracja,

elektrodializa,

odwrócona osmoza,

•wymiana jonowa.

Adsorpcja

Jako sorbentów używa się najczęściej popiołów lotnych, szlaki,
torfu, węgla, koksu i rudy darniowej, węgla aktywnego, żelu
krzemionkowego, sorbentów syntetycznych.

Rodzaje zanieczyszczeń usuwane w procesie adsorpcji
• Rozpuszczalniki aromatyczne
• Chlorowane związki aromatyczne
• Fenol i chlorofenole
• WWA
• Pestycydy
• Chlorowane niearomatyczne
• Węglowodory o dużej masie cząsteczkowej

Oczyszczanie ścieków

Odnowa wody

Utlenianie środkami chemicznymi

Do utleniania chemicznego stosuje
się głównie chlor, wapno chlorowane,
podchloryny i dwutlenek chloru,
madmanganian potasu, woda
utleniona oraz ozon.

Oczyszczanie ścieków

Odnowa wody

Oczyszczanie ścieków

Procesy membranowe

Siłą napędową

w większości procesów

membranowych jest różnica:

Ciśnień,

Stężeń,

Temperatury,

Potencjału elektrycznego.

W procesie elektrodializy siłą napędową jest różnica
potencjału elektrycznego po obu stronach membrany,
przez którą transportowane są jony z roztworu o
stężeniu mniejszym do roztworu o stężeniu większym.

Roztwór o zmniejszonym stężeniu jonów (rozcieńczony)
nazywa się dializatem, zaś roztwór zatężony – solanką.

Oczyszczanie ścieków

Procesy membranowe

Oczyszczanie ścieków

elektrodializa

Odwrócona osmoza służy do oddzielania wody
(rozpuszczalnika) od substancji rozpuszczonej o małej masie
cząsteczkowej.

Oczyszczanie ścieków

Odwrócona osmoza

Oczyszczanie ścieków

Odnowa wody -

wymiana jonowa

1/ woda surowa
2/ wymiennik wodorowy słabo kwaśny
3/ odgazowywacz
4/ doprowadzenie sprężonego powietrza
5/ odprowadzenie CO2
6/ odprowadzenie wody zdekarbonizowanej do celów ruchowych
7/ wymiennik sodowy
8/ woda zmiękczona

Dezynfekcja
• Celem dezynfekcji jest zniszczenie żywych i przetrwalnikowych form
organizmów patogennych oraz zabezpieczenie wody przed wtórnym
rozwojem organizmów żywych, głownie bakterii
• Dezynfekcja jest najczęściej stosowana na końcu układu
oczyszczania

Fizyczne metody dezynfekcji wody
• Gotowanie i pasteryzacja wody
• Promieniowanie ultrafioletowe
• Ultradźwięki

Chemiczne metody dezynfekcji wody
• Chlorowanie (chlor, podchloryn sodowy, dwutlenek chloru,
chloroaminy)
• Ozonowanie
• Dezynfekcja bromem lub jodem

Oczyszczanie ścieków

Dezynfekcja

Schemat oczyszczania ścieków

Ścieki przemysłowe

Ścieki przemysłowe:

1.      Kopalnie i zakłady wzbogacania kopalin

2.      Przemysł metalowy

3.      Przemysł energetyczny

4.      Zakłady rafineryjno- petrochemiczne

5.      Przemysł chemiczny

6.      Przemysł spożywczy

Ścieki przemysłowe

Kopalnie węgla kamiennego i brunatnego

rodzaj ścieków:

-         wody dołowe

stężenie jonów chlorkowych i siarczanowych 600 – 42 000g/m

3

,

zawiesiny i bakterie.

-         ścieki poprodukcyjne z wydobycia i wzbogacania węgla –
główne zanieczyszczenie to zawiesiny

wody dołowe  cedzone  filtracja w piaskownikach  koagulacja 

sedymentacja  filtracja powstałych zawiesin  dezynfekcja 

odwrócona osmoza lub elektrodializa.

Ścieki przemysłowe

Przemysł metalowy – galwanizernie.

Ścieki:

1. z mycia i odtłuszczania

2. z trawienia

3. chromowe

4. cyjankowe

5. wody popłuczne

Ad.1. emulsja oleju w wodzie

,

Destabilizacja emulsji ( koagulacja chemiczna)  odolejanie

metodą flotacji lub techniką membranową.

Ścieki przemysłowe

galwanizernie

Ad.2. Roztwór wodny kwasu i soli metali

.

Oczyszczanie:

-

siarczan żelaza (II):

Neutralizacja za pomocą wodorotlenku wapnia połączona z
jednoczesnym utlenianiem żelaza do FeIII

Fe

2+

+ OCl

-

+ 5H

2

O Fe(OH)

3

+ Cl

-

+ 4H

+

Fe(OH)

3

 suszenie magnetyt

- roztwory soli Ni, Cu, Zn

a) Alkalizowanie do wytrącenia wodorotlenków, zatężane za
pomocą mikrofiltracji.

b) Oddzielanie metali na jonitach.

Ad.3. Roztwór zawierający Cr (VI)

-

Regeneracja

Roztwory popłuczne zawierające chrom (VI)

.

Oczyszczanie:

Redukcja Cr (VI) do Cr (III) – reduktory – związki S(IV) – dwutlenek siarki,

wodorosiarczyn, siarczyn i pirosiarczyn sodu (100%!)

2H

2

CrO

4

+

3NaHSO

3

+ 2H

2

SO

4

= Cr

2

(SO

4

)

3

+ Na

2

SO

4

+ NaHSO

4

+ 5H

2

O

Neutralizacja

Cr

2

(SO

4

)

3

+ 2H

2

SO

4

+ 4Ca(OH)

2

= 2Cr(OH)

3

+ 4CaSO

4

+ 2H

2

O

Ścieki przemysłowe

galwanizernie

Ad.4. Zawierają sole i cyjanki metali: np.. miedź, cynk,

kadm, srebro, złoto.

Oczyszczanie:

a) Utlenianie chlorem

Na

2

Zn(CN)

4

+ 4Cl

2

+ 2H

2

O = 4CNCl + Zn(OH)

2

+ 2NaCl + 2HCl

Chlorocyjan w środowisku zasadowym

2CNCl + 4NaOH = 2NaCNO + 2NaCl + 2H

2

O

Cyjanian sodu reaguje z chlorem

2NaCNO + 3Cl

2

+ 2H

2

O = 2CO

2

+ N

2

+ 2NaCl + 4HCl

b) Utlenianie ozonem lub wodą utlenioną

NaCN + O

3

= NaOCN + O

2

2NaCNO + 3O

3

+ H

2

O = 2NaHCO

3

+ N

2

+ 3O

2

Ścieki przemysłowe

galwanizernie

Ścieki przemysłowe

Zakłady rafineryjno-petrochemiczne

.

Rodzaj ścieków:

1. Zużyte wody chłodnicze

2. Ścieki poprodukcyjne – silnie zanieczyszczone produktami

naftowymi, katalizatorami, produktami pośrednimi i
końcowymi.

3. Wody opadowe z terenu zakładu - silnie zaolejone.

Oczyszczanie:

1. Mechaniczne – wydzielenie produktów naftowych ( odolejanie,

koagulacja i klarowanie)

2. Oczyszczanie biologiczne

Osady ściekowe

Produkty końcowe oczyszczania ścieków

woda oczyszczona osad ściekowy

Osady ściekowe

Przeróbka osadów ściekowych:

1) częściowe odwodnienie (zagęszczanie)

2) stabilizacja osadów:

metody biologiczne: tlenowa stabilizacja lub fermentacja metanowa

metody chemiczne

3) ponowne odwodnienie (suszenie)

a) grawitacyjnie, np. na poletkach lub lagunach osadowych
b) mechanicznie, np. za pomocą pras lub wirówek.

Utylizacja osadu:  
1) spalanie
2) wykorzystanie w rolnictwie
3) na wysypisko śmieci

gdzie C

x

H

y

O

z

jest zastępczą formułą zanieczyszczeń

organicznych

4

2

2

4

1

8

1

2

1

4

1

8

1

2

1

2

1

4

1

CH

z

y

x

CO

z

y

x

O

H

z

y

x

O

H

C

z

y

x























































Fermentacja metanowa:

Osady ściekowe
Fermentacja metanowa

Osady ściekowe
Fermentacja metanowa

Osady ściekowe
Fermentacja metanowa

Oczyszczanie biogazu

Usuwanie CO

2

•płukanie w wodzie
•płukanie w glikolu etylenowym
•membrany

Oczyszczanie biogazu

Odpady stałe

Gospodarka odpadami stałymi - całokształt działań zmierzających

do maksymalnego odzysku z odpadów substancji nadających się do
zawrócenia do procesów wytwórczych, bądź do ponownego ich
wykorzystania oraz maksymalnego zmniejszenia ilości odpadów,
które po uprzedniej detoksykacji mogą być składowane w
środowisku.

Unieszkodliwianie odpadów polega na poddaniu ich procesom

przekształcenia biologicznego, fizycznego lub chemicznego w celu
doprowadzenia ich do stanu, który nie stwarza zagrożeń dla życia
lub zdrowia ludzi oraz dla środowiska.

Odpady stałe

W godpodarce odpadami przemysłowymi stosuje się

następujące operacje:

•selektywnej zbiórce odpadów w miejscu ich powstania,
•ponowne wykorzystanie odpadów do produkcji tych samych

wyrobów (recykling), lub jako surowców wtórnych do produkcji
innych ;

•przetwarzanie i unieszkodliwienie odpadów (chemiczne lub

biologiczne np. kompostowanie odpadów organicznych, produkcja
biogazu i nawozu organicznego; spalanie odpadów - produkcja
energii cieplnej i / lub elektrycznej.

•bezpiecznym dla środowiska składowaniu na wysypiskach,

hałdach, w zbiornikach.

Recykling

jest to doprowadzenie zużytych materiałów

do stanu pozwalającego na ponowne ich
wykorzystanie.

Rodzaje recyklingu

1 - recykling chemiczny,

2 - recykling materiałowy.

Odpady stałe - przetwarzanie

Kompostowanie – jest to utylizacja odpadów organicznych,

pochodzących z odpadów przemysłu chemicznego i przemysłu
rolno-spożywczego; dodawany może być również osad z
oczyszczalni ścieków.

 
 
Kompostowanie przebiega w dwóch etapach:
• w pierwszym – odpady ulegają fermentacji w zamkniętych

zbiornikach (tzw. biostabilizatorach), w których powstaje świeży
kompost i jako produkt uboczny metan, który jest zbierany i
zwykle wykorzystywany do ogrzewania instalacji;

• w drugim – świeży kompost ulega dojrzewaniu w warunkach

tlenowych

Odpady stałe - przetwarzanie

Zalety kompostowania:

1)  Recyrkulacja na dużą skalę rozkładalnych organicznych

składników odpadów komunalnych,

2)   Zmniejszenie o 30 – 50% ilości odpadów kierowanych na

wysypiska,

3) Unieszkodliwianie

odpadów

pod

względem

sanitarno–

epidemiologicznym

4)      Metoda jest do przyęcia pod względem ekonomicznym,

5)  Produkt kompostowania jest wartościowym materiałem,

przydatnym do wielu celów, jest między innymi bazą substancji
humusowych niezbędnych dla zapewnienia urodzajności gleb (w
Polsce ok. 60% gleb ma niedomiar humusu),

Odpady stałe - przetwarzanie

Powstały kompost może być wykorzystywany:

• w rolnictwie i leśnictwie, jeżeli nie zawiera

substancji szkodliwych (np. metali ciężkich),

• do

rekultywacji

wysypisk

i

terenów

zdegradowanych.

Odpady stałe - przetwarzanie

Bezpieczne składowanie – polega na deponowaniu odpadów
na wysypiskach zorganizowanych w taki sposób, aby
zagwarantować jak najmniejszy negatywny wpływ na
wszystkie elementy środowiska.

•przygotowanie terenu składowiska ma na celu:
ograniczenie zanieczyszczenia powietrza,
wyeliminowanie zanieczyszczenia gruntu, wód
powierzchniowych i podziemnych.

     

Odpady stałe - składowanie

Przygotowanie wysypiska polega na wykonaniu specjalnych:
• instalacji odgazowania
• uszczelnień niecki składowiska z warstw gruntu słabo-

przepuszczalnego i geomembran

• drenaży zbierających wody odciekające ze składowiska oraz

wody opadowe;

• oczyszczalni wód odciekowych.

Po zakończeniu eksploatacji wysypisko musi być poddane

rekultywacji, która polega na wykonaniu:

• uszczelnienia od góry ekranem z tworzywa sztucznego,
• przykrycia składowiska warstwą gruntu i kompostem (najczęściej

uzyskiwanym z przerobu odpadów),

• wprowadzeniem roślinności (gatunki odpowiednie dla warunków

gruntowo-wodnych i jakości środowiska).

Odpady stałe - składowanie

Odpady stałe - składowanie