Univerzitet u Novom SaduPrirodno­matematički fakultet

Departman za hemiju, biohemiju i zaštitu životne sredineUd ž j đ j š i ži di N i S d“Udruženje za unapređenje zaštite životne sredine „Novi Sad“

FIZIČKO-HEMIJSKI TRETMAN NA POSTROJENJU FIZIČKO HEMIJSKI TRETMAN NA POSTROJENJU ZA PREČIŠĆAVANJE OTPADNIH VODA

MSc Jasmina Nikić

Novi Sad 2­5. septembar, 2014. 1

Fizičko-hemijski tretman na postrojenju za

Uvođenjem fizičko hemijskog tretmana KOAGULACIJA I FLOKULACIJA

prečišćavanje otpadnih voda

Uvođenjem fizičko-hemijskog tretmanapoboljšava se kvalitet tretirane vode,što je veoma značajno s aspekta svestrožije zakonske regulative

TALOŽENJE

KOAGULACIJA I FLOKULACIJA

Osnovni nedostatak koji može da upotpunosti limitira primenu fizičko-hemijskih procesa u tretmanu otpadnih Uklanjanje suspendovanih materija i nutrijenata

FILTRACIJA

hemijskih procesa u tretmanu otpadnihvoda je problem generisanjaflokulacionog mulja i visoki operativnitroškovi dodatka hemijskih sredstava

Uklanjanje suspendovanih materija i nutrijenata (fosfor)

ADSORPCIJAADSORPCIJA

Uklanjanje rastvorenih organskih materija

2

KOAGULACIJA I FLOKULACIJA

Destabilizacija i agregacija koloidnih čestica

• Koagulanti – soli Al i Fe, kreč• Flokulanti – neorganski i organski polimeri

(katjonski (polyDADMAC, epi-DMA), anjonski (PVSA PSSA) nejonski (PAM PEO))(PVSA,PSSA), nejonski (PAM, PEO))

• Dodatak koagulanata (alum ili feri-hlorida) snižava pH vrednost vode

Efikasnost procesa uslovljena je:Efikasnost procesa uslovljena je:• Dozom koagulanta/flokulanta - Jar test,pilot

postrojenje• Intenzitetom mešanja i vremenom kontaktaIntenzitetom mešanja i vremenom kontaktaKoagulacija-intenzivno mešanje(3-5 minuta)Flokulacija-sporo mešanje (10-45 minuta)

3

KOAGULACIJA I FLOKULACIJA

Uređaji za brzo mešanje

In line difuzer Doziranje u otvoreni kanal 4

KOAGULACIJA I FLOKULACIJA

Uređaji za sporo mešanje

Flokulator sa horizontalnim kružnim mešanjem sa lopaticama

Fl k l t tik l i k ž i š j l ti Flokulator sa vertikalnim kružnim mešanjem sa lopaticama

5Flokulator sa vertikalno šetajućim pedalama

Hidraulički flokulatori

HH

L

6

KOAGULACIJA I FLOKULACIJA

Al3+ + HnPO4n-3 AlPO4 + nH+

Fe3+ + HnPO4n-3 FePO4 + nH+

UkUUklanjanje fosfora

10Ca2+ + 6PO43- + 2OH- Ca10(PO4)6(OH)2

• Uklanjanje fosfora u zavisnosti od mesta doziranja hemikalije

)a) Pre-precipitacijeb) Ko-precipitacijic) Post-precipitacija

• Doze metalnih soli –iznad stehiometrijskog odnos (približno 2:1)

• Češći pristup -doziranje metalnih soli pre bi l šk k k bi jil d biološkog procesa kako bi se smanjila doza koagulacionog sredstva (niži stehiometrijski odnos)

• Efikasnost uklanjanja TSS-80-90%j jBPK5-40-70HPK 30-60fosfor 90% Hemijsko uklanjanje fosfora u zavisnosti od mesta primene hemikalija7

KOAGULACIJA I FLOKULACIJA

KONTROLA PROCESA

Kontrola doziranja-određivanje hemijske doze• Određivanje optimalne doze-Jar test, pilot ispitivanja

KONTROLA PROCESA

• Automaska kontrola doziranja koagulanta-srazmerno protoku• Prekomerno doziranje- restabilizacija koloida• Nedovoljno doziranje- povećanje mutnoće

Monitoring mutnoće• Indikator pravilnog/nepravilnog doziranja• On line sistemi (senzori)-doziranje na osnovu izmerene

mutnoće

Monitoring pH• Indikator za korekciju pH vrednosti• On line sistemi

8

TALOŽENJE

Sistemi visoke efikasnosti na baziSistemi visoke efikasnosti na bazigravitacionog izdvajanja i ugušćivanja

ili "otežavanja" suspendovanih i koloidnih čestica

Vreme zadržavanja Produkcija velike

k liči lj l d Vreme zadržavanja otpadne vode u

taložniku od 1,5-2,5 h

količine mulja usled hemijskog doziranja

9Sistem za taloženje na bazi otežavanja flokula

TALOŽENJE

• Zavisi od protoka i zapremine recirkulacionih tokovaK t l klj či j t ih t k

Površinsko opterećenje taložnika (m3/m2·dan)KONTROLA PROCESA

• Kontrola uključivanja povratnih tokova

Organsko opterećenje (kg/m2·dan)

Vreme zadržavanja vode u taložnikuVreme zadržavanja vode u taložniku

• Prekomerno nakupljanje mulja -preopterećenje grebača, isplivavanje flokula, neželjena mikrobiološka aktivnost

Recirkulacija mulja

mikrobiološka aktivnost• Učestalo/dugotrajno ispumpavanje mulja-suviše tanak sloj mulja (manje od 1% čvrste

materije) narušava efikasnost daljih procesa obrade mulja (veća potrošnja goriva upostrojenjima za spaljivanje mulja)

Monitoring pH i mutnoće• Visoka vrednost mutnoće-nepravilna izvedba koagulacije i flokulacije (nepravilno

doziranje, prestanak doziranja, neadekvatna disperzija koagulanta)

Monitoring pH i mutnoće

10

FILTRACIJAFILTRACIJA

• Najčešće se primenjuju gravitacioni ifilteri pod pritiskom

• Veliki broj filtracionih medijuma(pesak i antracit)(pesak i antracit)

• Pranje filtera:-Povratno pranje (backwashing)-površinsko filtera-koprimovanim vazduhom

• Savremeni filtracioni sistemi običnoimaju i sistem za doziranjeodređenih hemikalija -polielektrolitaodređenih hemikalija polielektrolita

11

FILTRACIJA

• Visoki pad pritiska kroz filter -potreba za povratnim pranjemKontinualni monitoring pada pritiska na filteru:

KONTROLA PROCESA

p p p p p j• Posle svakog pranja, treba obratiti pažnju na inicijalni pad pritiska - povećanje inicijalnog

pada pritiska kroz filter ukazuje na kratko vreme pranja/neadekvatno pranje

Kontinualni monitoring mutnoće efluenta• Indirektna mera koncentracije suspendovane materije i najbolji kontrolni

parametar TSS = (TSSf)  x (T)

• Poveçana mutnoca efluenta automatsko iskljucivanje filtera• Poveçana mutnoca efluenta- automatsko iskljucivanje filtera

• Nedekvatno čišćenje ispune-akumulacija mikroorganizama i začepljenje filteraPovratno pranje filtera (backwashing)

• Trajanja povratnog pranja od 5-8 miin• Voda potrebna za pranje <od 5% protoka tretiranih otpadnih voda

Doziranje hemikalija u filter• Niska i previsoka doza polimera –prestanak rada filtera• Optimalna doza polimera- sprečava prevremeni prestanak rada

filtera,smanjuje količinu otpadne vode od pranja filtera 12

REKARBONIZACIJA-podešavanje pH vrednosti

• Rekarbonizacija-snižavanje pH vrednostiotpadnih voda tretiranih krečom (pH 10-11) ili ul č j h ij k i it ij k d j i l i Hslučaju hemijske precipitacije kada je izlazni pH

visok, usled ispuštanja efluenta u površinskevode

• Sprečavanje problema na opremi izazvani

Bazen za rekarbonizaciju

Neztra box za injektovanje tečnog CO2

Sp eča a je p ob e a a op e a ataloženjem CaCO3

• Korekcija pH vrednosti otpadne vode primenomugljen dioksida (tečnog/gasovitog)Jednostepena /dvostepena rekarbonizacija• Jednostepena /dvostepena rekarbonizacija

KONTROLA PROCESA

Kontrola Monitoring pH

Dvostepena rekarbonizacija

doziranja Monitoring pH

13

ADSORPCIJA

Uklanjanje rastvorenih organskih materija primenom aktivnog ugljaUklanjanje rastvorenih organskih materija primenom aktivnog uglja• Adsorpcija na aktivnom uglju a. kao unapređeni tretman otpadnih voda praćen konvencionalnim biološkim procesomp p p pb. kao veza sa nezavisnim fizičko-hemijskim tretmanom

GAC• Sporija kinetika

PAC• Jednostavno doziranje

P lj ki tikp j

• Vreme kontakta sa otpadnom vodom 20-40 min.

• Mogućnost regeneracije• Kolone sa protokom na gore/dole

• Povoljna kinetika• Nemogućnost regeneracije• Uklanjanje filtarcijom/flokulacijom

p g

Kolona sa GACFilteri sa GACTretman otpadne vode sa PAC

14

KONTROLA PROCESA

ADSORPCIJA

Regeneracija uglja Vreme kontakta

KONTROLA PROCESA

• Prividna gustina (g/cm3), jodni broj, sadržaj pepela, sorpcione izoterme-indikatori za regeneracije uglja

• Duže vreme kontakta -možesmanjiti HPK efluenta, boju i dozuaktivnog ulja

• Temperatura peći tokom regeneracije najmanje 820ºC

• Uvođenje pare u niže delove peći(1000 g H2O(g)/kg uglja) unapređuje

• Neadekvatno vreme kontakta-stvaranje neželjenih anaerobnihuslova

(1000 g H2O(g)/kg uglja) unapređujeproces regeneracije

15

ADSORPCIJA

Rad sa tri adsorpciona filtera serijski povezana

• Minimiziranja troškova i broja ciklusa regeneracije uglja Ol kš đ j • Olakšava sprovođenje regeneracije

• Povećava iskorišćenje ugljag j

• Zahteva više filtera i obimniji monitoring procesa

16

UKLANJANJE AZOTA

• Slobodni hlor reaguje sa amonijakom formirajućihloramine (monohloramin dihloramin trihloramin)

Hlorisanje preko tačke prevoja

hloramine (monohloramin, dihloramin, trihloramin)

Monohloramin: NH3 + HOCl → NH2Cl + H2O Dihloramine: NH2Cl + 2HOCl → NHCl2 + 2H2O T ihl i NHCl 3HOCl NHCl 3H O Trihloramine: NHCl2 + 3HOCl → NHCl3 + 3H2O

• Dodavanjem hlora u višku, hloramini oksidujuamonijak do gasovitog azotaj g g

2NH3+ 3HOCl → N2↑+ 3H2O + 3HCl• Hlorisanje preko prevojne tačke ekonomski

neisplativo (40-50 puta veća doza od one koja seprimenjuje za dezinfekciju vode)

• Velika količina hlora snižava pH vrednost efluenta-na 1 mg/l amonijačnog azota, dozira se približno 30na 1 mg/l amonijačnog azota, dozira se približno 30mg/l baze

• Primena hlora- formiranje dezinfekcionihnusproizvoda 17

UKLANJANJE AZOTAHlorisanje preko prevojne tačke

KONTROLA PROCESA

Kontrola doziranja

• Usklađenost doze hlora i amoničnog azota

Monitoring i održavanje pH vrednosti

• Oksidacione sposobnosti samog hlora• Ukoliko pH vrednost vode opadne može doći do

formiranja gasa neprijatnog mirisa (a ot trihlorida)formiranja gasa neprijatnog mirisa (azot trihlorida)

Monitoring koncentracije NH4-N u influentu i efluentuinfluentu i efluentu

Kontinualni monitoring NH4-N primenom VARiON 700 senzora 18

UKLANJANJE AZOTAJonska izmena

Prirodni i sintetički jonoizmenjivači visoko selektivni ka NH4+

KONTROLA PROCESA

j j 4

Monitoring NH4-N u influentu/efluentu

Monitoring pH

Kontrola povratnog pranjainfluentu/efluentu pH pranja

ProAm Ammonium Analyzer 19YSI IQ Senzor

UKLANJANJE AZOTA

Amonijačni azot se nakon konverzije u rastvoreni gasoviti amonijak iz otpadne vode može ukloniti u jedinicama za striping

Striping amonijaka

NH4+↔ 3NH3 + H+

vode, može ukloniti u jedinicama za striping

pH>12 = NH3(g)

KONTROLAPROCESA

Održavanje pH

Obezbeđivanje dovoljnekoličine vazduha(2200:1 - 3800:1 ) TemperaturaOdržavanje pH

vrednosti oko 11 ( )

vazduh-vodaTemperatura

20

HVALA NA PAŽNJI!!!HVALA NA PAŽNJI!!!

21