Fiziko-hemijska Obrada Otpadne Vode- 5b

5b. Fizičko - kemijski i biološki tretman otpadnih voda

1

KEMIJSKA HIDROLIZA

Opis

Uopćeno, hidroliza je destruktivan proces. To je kemijska reakcija u kojoj organske i anorganske supstance reagiraju s vodom pri cemu se raspadaju na manje tvari.U nekim slučajevima, reakcija se nastavlja i formiraju se drugi produkti, obicno kratkolančane i biološki razgradive tvari.

Dizajn reaktora hidrolize ovisi o njenoj svrsi. Normalno, procesi hidrolize se odvijaju na pritisku i temperaturi okoline. Kada je potrebna visoka temperatura, reaktor mora biti spojen sa sistemom za razmjenu toplote sa jedinicom za prethodno grijanje ulazne otpadne vode. U nekim slucajevima, mogu biti potrebne autoklavi, koje osiguravaju temperature vise od 100°C i pritiske do 0.5 – 1 Mpa. Procesi se odvijaju u serijama i potrebno je osoblje za punjenje i pražnjenje posuđa. Ako su sastojci sa nižim točkama ključanja dobijeni iz kemijske degradacije polutanata, oprema može uključivati jedinice za uklanjanje kontaminiranih tecnosti i isparenja pod vakuumom i omugućavanje aplikacije sa ciklusom od više od jedne temperature i pritiska bez potrebe za otvaranjem posude.

S obzirom da višak kiseline ili baze mora biti neutralisan nakon procesa, moraju biti omogucene dodatne instalacije. Strogi su sigurnosni uvjeti za rukovanje jakim kiselinama i bazama. Njihova upotreba zahtijeva specijalnu opremu otpornu na koroziju. Moraju biti osigurani uvjeti sa spremnicima za kiseline i baze, s obzirom da je poznato njihovo opasno djelovanje.

Upotreba

Kemijska hidroliza se koristi za tretiranje vode koja sadrzi kontaminante koji se teško raspadaju ili mogu omesti biološke procese u povratnom biološkom tretmanu otpadne vode, ili imati previše opasne osobine da bi bile otpuštene u kanalizacijski odvod.Primjeri takvih kontaminanata su:

organski halidi pesticidi organski cijanidi organski sulfidi organofosfati karbamati esteri amidi

Najčešći procesi vezani za kemijsku hidrolizu su: kemijska neutralizacija kemijska oksidacija precipitacija

2

Reakcija veoma zavisi od kemijske strukture, pH vrijednosti i temperature: porast temperature povecava brzinu hidrolize niska ili visoka pH vrijednost može povećati brzinu reakcije, oviso o reagensu,

npr. esteri fosforne kiseline i organski hloridi preferiraju hidrolizu u baznim uvjetima

katalizatori mogu povećati brzinu reakcije.

Limiti i granice upotrebe

Limiti / granicepH Ili kiselo ili baznoTemperatura 15 – 80 °C, do 120°C pod pritiskomKoncentracija 1 mg/l – 100 g/lOsobine supstanci Nepogodne su supstance za koje su

potrebni predrasticni uvjetiRastvorljivost u vodi Mala rastvorljivost u vodenom mediju

moze ograniciti upotrebu

Prednosti i nedostaci

Prednosti Nedostaci- može biti obrađena otpadna voda

sa visokom HPK- procesi mogu biti kombinirani sa

mnogim povratnim reakcijama kao sto su GAC adsorpcija, stripping, reakcije unutar aktivnog mulja

- kemijska neutralizacija procesa hidrolize je obicno potrebna, pri cemu nastaje so i / ili dodatni talog

- može doći do otpuštanja gasova i isparenja

- visok pritisak i/ili temperatura su obično potrebni, sto uzrokuje potrošnju energije.

Efekti prijelaza između sredina

Kemijska hidroliza sa jakim bazama – NaOH i Ca(OH)2 – ili kiselinama – H2SO4 – obično ne pravi transfer između sredinama, npr. iz vode u vazduh i/ili otpad, s kojima bi se trebalo pozabaviti.

3

Otpuštanje volatilnih i supstanci neugodnog mirisa – ako su neke očekivane – je obično spriječeno pokrivanjem posude ili izvođenjem reakcije u zatvorenom spremniku i preusmjeravanjem vazduha u sistem za prečišćavanje gasova.

Monitoring

Tokom procesa hidrolize krucijalan je stalan monitoring svih operativnih parametara poput: temperature pH pritiska Rezidencijskog vremena

Izlazna voda treba biti analizirana na specifične spojeve razgradnje i višak kiselih / baznih agenasa.

NANOFILTRACIJA (NF) I REVERZNA OSMOZA (RO)

Membranski proces je prožimanje tecnosti kroz membranu, u svrhu odjeljivanja materije koja ne prolazi kroz membranu od efluenta koji prođe, pri čemu koncentrat mora biti sačuvan.

Pokretačka sila ovog procesa je različit pritisak kroz membranu.N.F i RO membrane mogu zadržati sve čestice,od organskih molekula do jona.U slučaju kada je dolazna voda slobodna od takvih čestica, takve membrane se uglavnom koriste kada se zeli postici potpuna reciklaža efluenta i/ili koncentrata.Tipicne karakteristike NF i RO membrana su ilustrovane u tabeli: Parametar Nanofiltracija Reverzna osmozaDijametar pore [μm] 1

0.01–0.001 <0.001

Operativni pritisak [MPa]

0.5-3 2 2-100 3

Cut-off size [nm] 2 >1 200–1000 g/mol <1000 g/mol

Protok [l m-2 h-1] <100 10–35

Brzina prolaska toka [m/s] 2

1-2 <2

Tip membrane Polimerna, asimetrična ili složena

Polimerna, asimetrična ili složena

Konfiguracija membrane

Cijev sa spiralnim navojem Cijev sa spiralnim navojem

4

Membrane su dostupne u nekoliko materijala i konfiguracija. Optimalna modifikacija za djelimične procese zavisi od prirode korištene vode, s obzirom da različiti materijali pokazuju različitu otpornost prema rastvorenim supstancama. Meterijali za membranu kod NF su npr:

celulozni acetat poliamid

Materijali za membrane za RO su organski polimeri kao što su: celuloza acetat poliamid poliimid polikarbonat polivinilhlorid polisulfon polietersulfon poliacetal kopolimeri akrilonitrila i vinilhlorida polielektrolitski kompleksi unakrsno povezan polivinil alkohol poliakrilati

Membrane zasnovane na poliamidima su obično superiornije prema membranama baziranim na celuloznom acetatu za uklanjanje tragova organskih molekula. NF i RO procesi se obično izvode po principu presječnih struja , tj probojna struja je okomita na dolaznu. Nečistoce ostaju u struji koja, reducirajuci svoj volumen, napušta membranski sistem kao iskoristeni tok.

Čak i sa najboljim pretretmanskim režimima i programima, membrane ce se pokvariti i pogoršati u djelovanju ako nije osigurano čišćenje. Membranski sistemi bi trebali biti dizajnirani tako da bi ovi uzorci trebali biti uzeti odvojeno i očišćeni mehanički ili kemijski.

Membrane u industrijskim postrojenjima se obicno sastoje od tri odvojena dijela: pretretmanski dio gdje je «punjenje» tretirano kemijskim prečišćavanjem

(precipitacija, koagulacija) i kasnije filtracijom ili filtracijom i kasnijom UF membranski dio u kojem se primjenjuje visok pritisak i iskorištena voda protiče

preko membrane post – tretmanski dio gdje je natapanje pripremljeno za ponovnu upotrebu ili

pražnjenje i so sakupljena za dalji posao ili disponirana.

Membranske jedinice su aranžirane kao obrasci ili paralelno – da se obezbjedi neophodni hidraulicki kapacitet – ili serijski - da se poveca stepen efikasnosti.

5

Upotreba

NF i RO imaju razlicitu upotrebu zbog različitih osobina koje pokazuju u migraciji molekularnih čestica kroz svoju površinu.

NF se koristi za odstranjivanje velikih organskih molekula i viševalentnih jona sa namjerom da reciklira i ponovo upotrebi otpadne vode ili smanji volumen i istovremeno poveca koncentarciju kontaminanata u takvoj mjeri da naknadni procesi čišćenja budu izvodljivi.

RO je proces odvajanja vode i otapanja komponenata sve do jonskih vrsta. Koristi se kada se zahtjeva visok stupanj čistoće. Faza odvajanja vode je reciklirana i ponovo upotrebljena.

Primjeri su: desalinizacija konacno uklanjanje, npr:

- degradabilnih komponenata ako biološki tretman nije dostupan- teških metala- toksičnih komponenata

odvajanje polutanata sa ciljem koncentriranja istih ili njihove daljnje prerade

NF i RO se cesto koriste u kombinaciji sa tehnikama naknadne obrade koje su bazirane na sistemu protoka, npr. jonske izmjene ili GAC adsorpcije.

Limiti i granice upotrebe

Limiti/ograničenjaNF Veličina čestica Ograničeni kapacitet zadržavanja

suspendiranih materija čija je molekulska masa <200

RO Koncentracija Koncentrirani rastvori čiji je osmotski pritisak toliko velik da ili prelazi dostupne operativne pritiske ili nije ekonomski isplativo primijeniti RO

Rastvorljivost soli Rastvori soli sa niskom rastvorljivošću imaju tendenciju da kristaliziraju i na taj način čine onečišćenje membrane

Polimerizirajući monomeri Polutanti koji imaju tendenciju da polimeriziraju onečišćuju membranu

Obje Materijal membrane Mala termička i kemijska otpornost ograničava im primjenu na ograničeni pH i temperaturski interval (18 – 30 oC)

6


Prednosti Nedostaci Velika učinkovitost odvajanja Modularni sistem, tj. fleksibilan za

upotrebu Moguća je reciklaža i koncentriranje

efluenta Niske operativne temperature Mogućnost potpune automatizacije

procesa

Moguća su začepljenja i zaprljanja Zbijanje u prisustvu omekšavajućih

agenasa Potrebni visoki pritisci. Nizak protok


Membranski tretman proizvodi otpadni tok (koncentrat) od približno 10 % od početnog ulaznog volumena, u kojem je ciljana supstanca prisutna u koncentraciji približno 10 puta većoj od one u otpadnoj vodi.

Procjena mora biti napravljena tako da se residue ili mogu reciklirati, ili ukloniti ili zahtjevaju daljnji tretman..

Monitoring

Da bi se osigurao pouzdan proces konstantno se mora nadgledati razlika u pritiscima i protok kroz membranu.

ADSORPCIJA

Opis

Adsorpcija jeste transfer rastvrljivih supstanci iz otpadne vode na površinu čvrstih, visoko poroznih čestica (adsorbens). Adsorbens ima ograničen kapacitet za svaku

7

supstancu koju treba ukloniti. Kada je kapacitet prezasićen i adsorbens “potrošen” zamjenjuje se sa svježim materijalom. Potrošeni adsorbent se ili obnavlja ili spaljuje.

Proces adsorpcije je podijeljen na:

Miješanje, obično za periodični tretman Cijeđenje, obično se koristi za kontinuirani tretman, normalno sa “fixed-bed”

adsorberom spakovanim u dva stuba koji se naizmjenično koriste za dovodnu i odvodnu vodu.

“Pulse-bed” ili “moving-bed” proces, kao kontinuirano cijeđenje, gdje se otpadne vode i adsorbent uvode u suprotnu struju kroz kolonu

Budući da aktivna površina adsorbenta često sklona stvaranju zapreka ili blokada, otpadne vode trebaju da budu slobodne od čvrstog sadržaja što je više moguće, što nekad zahtjeva filtraciju na gornjem dijelu vodotoka.

Primjer za rad dvostubnog “fixed-bed” adsorbera povezanog u serije ilustrovan je na slici:

Funkcioniranje 2 adsorpcione kolone spojene u seriju

Cijevi adsorbera su obično građeni od materijala otpornog na hrđanje, npr. Ugljeni čelik, nerđajući čelik ili fajberglas.

Potrebne su i prostorije za skladištenje.

8

Primjena

Najčešće korišten adsorber u kemijskom sektoru je aktivni ugalj. Koristi se u granuliranom obliku (GAC) u stubovima ili kao puder (PAC) u tankovima ili basenima za preradu. Drugi često korišteni adsorbenti su lignitni koks, aktivirani aluminijum oksid, smola i zeolit.

GAC (granular activated carbon) adsorpcija se koristi da se odstrane organski zagađivači, većinom oni sa refraktornim, toksičnim, bojenim i/ili mirišljavim karakteristikama, i da se odstrane male količine neorganskih zagađivača, kao što su spojevi azota, sulfidi i teški metali. Granulirani filteri, npr. pješčeni filteri se često koriste u gornjim kapacitetima pogona za preradu da odstrane rastovorene čvrste tvari.

Primjeri korištenja:

tekstilna i industrija boja – odstranjivanje TOC, boja i pigmenata rafinerije ulja i petrohemijska industrija – odstranjivanje COD i BOD detrdženti, smola, hemikalije – odstranjivanje TOC, COD, ksilena, alkohola, fenola,

derivata smole, rezorcinola, nitriranih aromata, poliola herbicidi, insekticidi – odstranjivanje hlorofenola lijekovi – odstranjivanje fenola eksplozivi – odstranjivanje nitriranih fenola

GAC se normalno regenerira na temperaturama između 900 – 1000°C

PAC (powder activated carbon) adsorpcija se koristi za iste zagađivače kao i GAC. Dozira se u otpadnu vodu kao emulzija i postepeno uklanja procesima separacije, kao što su sedimentacija i filtracija. PAC se također može dodati u otpadne vode na istom mjestu gdje se uklanjaju neorganski koagulanti procesima filtracije i sedimentacije. Preporučuje se korištenje u slučajevima gdje adsorptivno uklanjanje organskih tvari je isprekidano ili varira. Dozira se po potrebi i kada je potrebno. Drugi nečin aplikacije je u hitnim slučajevima u cilju uklanjanja toksičnih i opasnih substanci koje su “pobjegle” iz tanka za sedimentaciju, tanka sa aktivnim muljem ili nekog drugog pogona. PAC se također odaje u basene za aeraciju u sklopu tretmana aktivnog mulja, gdje su mukrobiološki procesi poboljšani procesima adsorpcije. PAC adsorbenti se najčešće koriste sa spravama za postizanje emulzije u kombinaciji sa koagulativnim i flokulativnim agensima, kada se PAC dodaje za vrijeme flokulacije, sedimentacije ili filtracije. Normalno PAC se ne regenerira nego postaje dio mulja koji se uklanja.

Lignitni koks se koristi slično kao GAC i može ga čak i zamjeniti kada su efekti čišćenja u donjem toku dovoljni. Njegova niska cijena je u suprotnosti sa njegovom

9

niskom efikasnošću, zato što je potrebna velika količina adsorbena ili više regenerativnih filtera

Aktivni aluminijum oksid se koristi za adsorpciju hidrofilnih substanci kao što su fluoridi i fosfati. Kada se kontaminira sa organskim supstancama, termalno se regeneriše na temperaturi oko 750°C. A ako se kontaminira sa neorganskim supstancama, regeneriše se kemijskim putem.

Adsorbentna smola se koristi za uklanjanje i hidrofobnih i hidrofilnih organskih zagađivača, npr. da olakša obnovu organskih rastvora. Smola uobičajeno bubri primajući za sebe organske rastvore. Smola se regeneriše kemijski rastvorima kao što su metanol i aceton.

Zeoliti se koriste za uklanjanje amonijaka i teških metala, npr. kadmijum. Kada se koristi za uklanjanje amonijaka efektivni su na vrlo slabim strujama (40 mg/l). Regenerišu se rastvorima natrijum hlorida sa kaustičnom sodom ili krečom.

Limiti i ograničenja upotrebe

OgraničenjaUkupna suspendirana materija <20 mg/l s fiksiranim adsorbensom

<10 mg/l s pomičnim adsorbensomKoncentracija polutanata <100 g/l (bez obnavljanja adsorbensa)

<500 g/l (s obnavljanjem adsorbensa)Molekulska masa Smanjena efikasnost kod malih molekulskih

masaDužina ugljikovog lanca Smanjena efikasnost sa smanjivanjem

ugljikovog lancaRačvanje ugljikovog lanca Smanjenje efikasnosti sa povećanjem

račvanjaPolarnost Smanjenje efikasnosti s povećanjem

polarnostiTopivost u vodi Smanjena efikasnost s visokom topljivošćuStupanj disocijacije Smanjenje efikasnosti s porastom stupnja

disocijacijemakromolekule Smanjenje efikasnosti s

makromolekularnom strukturom

Prednosti i nedostaciPrednosti Nedostaci

Visoka efikasnost uklanjanja Omogućuje uklanjanje teško uklonjivih

i/ili toksičnih organskih supstanci Mala potreba za dodatnim prostorom

Smjese organskih spojeva mogu izazvati znatnu redukciju adsorštivnog kapaciteta

Visoka koncentracija makromolekula smanjuje učinkovitost i može uzrokovati

10

Automatizirani sistemi Moguća regeneracija komponenti

nepovratnu blokadu aktivnih mijesta. Potrošeni adsorbens mora se regenerisati

ili razložiti.


Kad se adsorptivni kapacitet adsorbensa istroši bit će zamijenjen i regenerisan (s izuzetkom PAC-a koji se uklanja s ostalim otpadnim muljem). Svaki adsorbens ima svoj vlastiti način regeneracije. Zajedničko ovim metodama je je da one trebaju energiju i/ili kemikalije za njihov rad.

GAC, lignit i aktivirani aluminijum oksid (kada nosi organsko punjenje) se termički regeneriraju na temperaturi 750 – 1000 oC. Smole, zeoliti i aktivirani aluminijum oksid koji nose neorganski materijal se ispiru kemikalijama, organskim rastvaračima ili neorganskim rastvorima.

Drugi udari na okoliš su: Transport potrošenog GAC-a na i s regeneracije Sama regeneracija vrši se u sjedištu specijalizirane kompanije Utrošak energije na proces regeneracije Ispuštanje zagađivača u vodu i/ili zrak tijekom procesa regeneracije Izvori buke

Monitoring

Ulaz i izlaz supstanci iz uređaja za adsorpciju treba biti nadgledan ovisno o vrsti supstance koja je u pitanju. Najčešće se vrši monitoring TOC (ukupnog organskog ugljika) za organske komponente i vodljivosti za anorganske kontaminante.

JONSKA IZMJENA

Opis

Razmjena jona je uklanjanje neželjenih štetnih jonskih komponenti otpadnih voda i njihova zamjena sa prihvatljivijim jonima iz smole za razmjenu jona, gdje se privremeno zadržavaju i kasnije puštaju u regeneraciju ili tečnost za ispiranje. .

Oprema za razmjenu jona se obično sastoji od:

11

komore sa vertikalnim cilindričnim pritiskom sa oblogom sa zaštitom protiv korozije koja sadrži smolu obično upakovan kao stub sa nekoliko mogućih konfiguracija

kontrolnih ventila i cjevovodnog sistema, koji usmjerava tok otpadnih voda i regenerativni rastvor do odgovarajućih lokacija

sistem za regeneraciju rezidua, koji se sastoji od opreme za kontrolu otapanja i razrjeđivanja soli

Ulazni sistem za distribuciju se nalazi ili na vrhu ili na dnu komore i jednako distribuira otpadnu vodu koja pritiče kako bi spriječio pravljenje šupljina i kanala u spremniku za smole. Takođe djeluje kao kolektor vode za ispiranje.

Razmjenjivači jona koji se obično koriste su makroporozne granule smole sa katjonskim ili anjonskim funkcionalnim grupama, kao što su:

jaki kiseli katjonski izmjenjivači (SAC), koji neutraliziraju jake baze i pretvaraju neutralne soli u njihove odgovarajuće kiseline

slabi kiseli katjonski izmjenjivači (WAC), koji mogu neutralizirati jake baze i koriste se za dealkalizaciju.

anjonski izmjenjivači sa jakom bazom (SBA), koji neutraliziraju jake kiseline i pretvaraju neutralne soli u njihove odgovarajuće baze

anjonski izmjenjivači sa slabom bazom (WBA), koji neutraliziraju jake kiseline i koriste se djelimičnu demineralizaciju

Ciklus razmjene jona uključuje:

stvarne operacije razmjene jona faze ispiranja, uključujući uklanjanje nagomilanih čestica i reklasifikaciju

spremnika smole za razmjenu jona. faze regeneracije, pri čemu se koristi otopina niskog volumena/visoke

koncentracije, ponovo puneći smolu sa odgovarajućin jonom i puštajući neželjene vrste jona u regeneracionu otopin

istiskivanja ili sporog ispiranja, sa sporim tokom vode koji istiskuje regeneracionu otopinu kroz spremnik

brzog ispiranja, ukljanjajući preostale tragove regeneracione otopine iz spremnika smole

Objekti za pohranu regeneracionih hemikalija su neophodni.Primjena

Razmjena jona se primjenjuje kod uklanjanja neželjenih jonskih vrsta iz otpadnih voda, npr.:

jona teških metala – katjonskih ili anjonskih, npr. Cr3+ jonizirajućih neorganskih spojeva kao što je H3BO3

topljivi jonski ili jonizirajući organski spojevi, npr. karboksilne kiseline, sulfonske kiseline, neki fenoli, amini u formi soli, kvaterni amini, alikilsulfati i organska živa.

12

Razmjena jona je izvodljiva kao postupak end-of-pipe, ali njena najveća vrijednost je u njenom obnavljačkom potencijalu. Obično se primjenjuje kao integrirana operacija u pročišćavanju otpadnih voda, npr. da obnovi ispranu vodu i preradi kemikalije. Tipične ulazne koncentracije su između 10 i 1000 mg/l. suspendirane čestice u dovodu treba da budu manje od 50 mg/l kako bi se spriječilo začepljivanje, tako da su gravitaciona ili membranska filtracija odgovarajuća predobrada.

Limiti i ograničenja

Jonska koncentracija visoke jonske snage može izazvati oticanje čestica smole. Temeraturna termalna ograničenja anjonskih smola su obično oko 60 °C. Korozivni agensi, nitratna kiselina, hromna kiselina, hydrogen peroksid, željezo,mangan, baker mogu ošteti smolu. Interferirajući spojevi, neorganski spojevi kao što su talozi željeza ili organski

spojevi kao što su aromati mogu izazvati nepovratno zgušnjavanje


Prednosti Nedostaci Generalno svi joni i jonizirajuće

vrste mogu biti uklonjeni iz vodenih tečnosti.

Pokreće se na zahtjev, relativno je neosjetljiva na varijacije toka.

Moguća je visoka učinkovitost. Moguća je obnova vrijednih vrsta. Moguća je obnova vode. Širok izbor posebnih smola

Potrebna je predfiltracija. Rast bakterija na površini i

onečišćenje je izazvano taloženjem ili zgušnjavanjem.

Uplitanje kompetitivnih jona u otpadnim vodama .

Smanjenje čestica smole usljed regeneracije ili mehaničkih uticaja.

Slana voda i talog koji su rezultati regeneracije treba da se obrade ili stave na raspolaganje.

Monitoring

Priticanje i istjecanje iz i u komoru za razmjenu jona se mora pažljivo nadgledati. Parametri koji se moraju kontrolisati su:

- pad pritiska- električna provodljivost- pH- istjecanje koncentracija jona mora se kontrolisati.

13

EKSTRAKCIJA

Opis

Ekstrakcija pretstavlja prevođenje topivih onečišćenja iz otpadnih voda u rastvarač (otapalo). Poželjne osobine odgovarajućeg rastvarače su:

- niska topivost i and podatljivost miješanju u vodi, primjeri su sirova nafta, pentan i heksan- veći kapacitet otapanja onečišćenja nego vode- lako odvajanje rastvarača i otpadnih voda, npr. zbog velike razlike u gustoći- lako odvajanje onečišćenja, npr. zbog niske topline isparavanja prilikom destilacije - niska toksičnost- termalna stabilnost

Ekstrakcija se izvodi u kolonama gdje je otpadna voda dovedena u kontakt sa organskim rastvaračem na različite načine, npr.:

- protusmjerne kaskade (lanci)- kontaktori za miješanje i slijeganje- kolone sa sitom- pakovane kolone- kule sa raspršivačima (spray towers)- rotirajući disk kontaktori- centrifugalni kontaktori za male razlike u gustoći

Nizvodne jedinice se koriste za odvajanje tečnost - tečnosti i destilaciju frakcija rastvarača. Preostala otpadna voda mora se osloboditi od rastvorenog rastvarača za ekstrakciju, putem strippinga ili GAC adsorpcije na primjer. Jedinice za pohranu rastvarača za ekstrakciju i njegovih rezidua moraju biti obezbjeđene i opremljene sa neophodnim sigurnosnim jedinicama za sprječavanje emisija u zrak i tlo

Primjena

Ekstrakcija pomoću rastvarača koristi se za odvajanje mnogih organskih spojeva i metalnih kompleksa, kada postoji odgovarajući rastvarač a koncentracija zagađivača nije preniska.

Pri niskim koncentracijama, ekstrakcija nije kompatibilna s adsorpcijom ili biološkim tretmanom. Češće je korištena kao tretman koji prethodi adsorpciji i/ili postrojenjima za biološki tretman.

14

Primjeri su:

Uklanjanje fenola (phenosolvan process) Recikliranje metala, poput cinka npr. Recikliranje supstanci iz matičnog likvora Uklanjanje estera posfatne kiseline Uklanjanje kloriranih aromata Predtretman koncentriranja aromatskih sulfonskih kiselina

Limiti i granice upotrebe:

Limiti i graniceSuspendovana krutina Poželjno je da otpadna voda bude gotovo

sasvim oslobođena suspendovanih krutina i/ili emulzija

Rastvarač Pogodnost rastvarača (vidjeti ispod);Gubici rstvarača povlače za sobom troškove i udar na okoliš;Regeneracija rastvarača može biti vrlo komplikovana i skupa


Prednosti Nedostatci Omogućava uklanjanje ili recikliranje

teško odvojivih i/ili toksičnih organskih spojeva i nekih metala.

Rezidue se moraju pohraniti ili spalit. Ograničena primjena zbog

karakteristika rastvarača.


Gubici organskih rastvarača tijekom procesa izazivaju emisiju otpadnih gasova ili rezidua rastvarača u otpadnu vodu. To u kasnijem procesu zahtjeva dodatni tretman, npr. stripping, kao tretman koji prethodi npr. termalnoj/katalitičkoj oksidaciji ili adsorpciji.

Nakon obnavljanja rastvarača (destilacija ili rektifikacija) rezidue s dna kolone koje sadrže ekstrahovane onečišćivače moraju se tretirati kao kemijski otpad, najčešće spaljivanjem.

15

Monitoring

Ulaz u ekstrakcijsku jedinicu mora se kontrolirati da se spriječi ulaz neželjenih krutina, koje bi mogle izazvati smetnje u procesu ili destrukciju postrojenja. Redovito održavanje je potrebno u svrhu sprječavanja ili otkrivanja gubitaka rastvarača u okoliš.

DESTILACIJA / REKTIFIKACIJA

Opis

Destilacija ili rektifikacija je postupak razdvajanja otpadnih voda od svojih polutanata, njihovim prevođenjem u parnu fazu. Obogaćena parna faza, zatim, biva kondenzovana.

Razdvajanje osjetljivih supstanci omoguceno je odvijanjem procesa pod vakuumom. Destilacija i rektifikacija se izvode u kolonama koje su snadbjevene pločama ili

materijalom za pakovanje te nizvodnim kondenzatorskim uređajem. Zagrijavanje se ostvaruje direktnim propuhivanjem pare da bi se izbjegla lokalna pregrijavanja.

Destilat i ostatak hvataju se u spremnicima snadbjevenim potrebnim sigurnosnim uređajima.

Izvođenje

Postoje ograničenja u izvedbi destilacije i rektifikacije otpadnih voda.Tretman otpadnih voda izvodi se npr.:

da bi se nadokandio rastvarač nakon ekstrakcije otpadne vode da bi se nadoknadio rastvarač iz otpadnih voda, npr. razdvajanje alkohola od

proizvoda metil celuloze kao predtretman uklanjanju glavnih polutanata iz otpadnih voda radi njihovog

prečišćavanja i otjecanja na daljne nizvodne tretmane radi dobijanja organskih iz prečišćenih pića

Granice i ograničenja u izvođenju

Granice/ograničenjaKoncentracija moraju biti dovoljno velike da bi destilacija bila

ekonomski izvodivaTemperatura ključanja

dovoljna razlika između temperatura ključanja otpadne vode i polutanta; za azeotropne smjese potreban je pomoćni uređaj u protivnom razdvajanje destilacijom

16

nije moguće


Prednosti: sanacija materije je moguća; omogućava uklanjane građevinskog materijala i/ili toksičnih organskih komponenti

Nedostaci: ostaci moraju biti disponirani, obično spaljivanjem; visoka energijska potrošnja.

Monitoring

Ulaz u destilacijsku/rektifikacijsku jedinicu mora biti kontroliran da se sprječio ulaz neželjenih krutih tvari koje mogu uzrokovati smetnje u procesu ili štete na uređaju. Redovno održavanje je potrebno da se gubici rastvarača ne bi javljali u okolišu.

ISPARAVANJE

Opis

Evaporacija otpadnih voda je proces destilacije u kojem je voda isparljiva supstanca, pri čemu zaostaje koncentrat kao ostatka na dnu, koji se dalje disponira. Cilj ove operacije je reducirati volumen otpadnih voda odnosno koncentirati matični rastvor. Para se skuplja u kondenzator i kondenzovana voda se, ako je potrebno, poslije naknadnog tretmana, reciklira.

Izvodjenjem procesa pod vakuumom snižava se temperatura ključanja i omogućava reciklaža supstanci koje bi se inače raspale.

Postoji više tipova isparivača. Njihova podobnost ovisi od pojedinačnih potreba. Primjeri nekih isparivača:

prirodni-cirkulatorni isparivač, pogodni za materije nesojetljive na toplotu; kratko-cijevni vertikalni isparivači, pogodni za ne-korozivne ili ne-kristalizirane

tečnosti; košarasti isparivači, isti način izvodjenja kao i kod kratko-cijevnih isparivača; falling film isparivači;

17

mješani tankoslojni isparivači, koriste se za koncentriranje, frakcioniranje i stripping u farmaceutskoj proizvodnji, proizvodnji polimera. organskih i anorganskih hemikalija.

Normalni radni uvjeti su pritisak od 12 do 20 kPa i temperatura od 50 do 60 °C. Ostaci se hvataju u spremnike prije njihovog uklanjanja (reciklaže).

Izvođenje

Kad je glavan svrha sanacija materije poželjne su predoperacije prije isparavanja. Neke od njih su:

dodatak kiselina, baza itd. radi sniženja isparljivosti molekukalrnih supstanci.; razdvajanje nerastvorljivih, slobodnih tečnih faza, npr. ulje; hemijske/fizičke operacije za razdvajanje teških metala i/ili drugih krutina.

Daljni tretman, npr. spaljivanje, nakon isparavanja je poželjan, ako koncentrat nije pogodan za reciklažu.

Granice i ograničenja u izvođenju

Granice/ograničenjaOnečišćenje Sklonost toplotnih izmjenjivačaka

onečišćenjuKorozija Osjetljivost toplotnih izmjenjivača i

isparivača na korozivne supstance Supstance Ometanje pjenušavih supstanci te koloidnih

i suspendovanih čestica; Isparavanje isparljivih organskih i anoragnskih supstanci


Prednosti: moguća sanacija materije; omogućeno uklanjanje građevinskog materijala i/ili toksičnih organskih komponenti iz otpadnih voda; redukcija količine otpadnih voda; redukcija količine i volumena opasnog otpada.

Nedostaci: ostaci moraju biti disponirani uglavnom spaljivanjem ako nisu pogodni za reciklažu; isparljivi zagađivači zagađuju kondenzat ili se emituju kao otpadni gas.; osjetlivost na onečišćenje, koroziju i pjenjenje; visoka enregijska potrošnja.

Monitoring

18

Pravilno održavanje toplinskih izmjenjivača je lkučna stvar. Onečišćenje i korozija ometaju prenos toplote do tečnosti i samnjuju učinkovitost energije. Koncentracije polutanata ili zamjenskih parametara ( TOC, pH, provodnost itd.) trebaju kontinuiran monitoring radi sprječavanja prenosa polutanata.STRIPPING

Opis

Stripping je metoda u koj se otpadne vode dovode u kontak sa velikim dotokom gasbe struje da bi se isparljivi polutanti prenijeli iz vodene faze u gasnu fazu. Polutanti se dalje uklanjaju iz stripping gasa, koji se moze reciklirati i ponovo koristiti.

Isparavenje vode, međutim, smanjuje temperaturu otpadnih voda, smanjujući tako ispraljivost polutanata.

Stripping se izvodi pomoću zraka i pare: Stripping zrakom (air stripping) vrši se sa ili bez zagrijavanja stripping kolona,

koje se koriste za jako isparljive i osjetljive sastojke. Stripping parom (steam stripping), kao alternativa spram air strippinga izvodi se u

slučaju manje ispatrljivih i manje osjetljivih sastojaka. Para se obično dovodi pomoću generatora. Ako nema postojećih generatora za paru stripping parom moze biti ekonomski neizvodiv.

Uobičajena postrojenja za stripping metodu:

packed tower striper, sa raspršivačima na vrhu za raspršivanje vode iznad pakovanja (packing), sabirnikom na dnu, za sakupljanje prečišćene vode, grijačem zraka, automatiziranim kontrolnim sistemom i zračnim kontrolnim emisionim sistemom (GAC jedinica, katalitički oksidans ili spaljivač);

stripping rezervoar, u kojem se isparljive komponente stripuju mjehurastim gasom u rezervoar otpadnih voda.

Oprema uključuje:

međuspremnik za otpadne vode; rezervoar za predobradu za prilagođavanje pH; prtustrujne kolone za stripping; povratni predgrijač, vraća toplotu sa narednog kondenzatora pare; kondenzator, hlađen zrakom ili vodom; nizvodna postrojenja za tretman gasa.

Daljnje uklanjanje isparljivih komponenata iz gasne postiže se:

adsorpcijom na GAC, zeolitu ili sintetskim smolama; adsorpcijom u nevodenim rastvaračima te naknadnom desorpcijom;

19

apsorpcijom u vodenim rastvorima, kao što su jake kiseline (za apsorpciju amonijaka);

kondenzacijom ili parcijalnom kondenzacijom te daljim naknadnim tretmanima; termičkom ili katalitičkom oksidacijom.

Izvođenje

Ova metoda se izvodi radi razdvajanja isparljivih zagađivača iz vode, npr.:

hloriranih ugljikohidrata, kao što su trihloreten, perhloreten, trihlormetan, dihloretan, trihloretan;

amonijaka i hidrogensulfida, njihova isparljivost strogo ovisi od temperature i pH tako da je kontorla ph ključna (pH > 9,5 za amonijak, pH 2-3 za hidrogensulfid) ;

amonijaka i hidrogensulfida zajedno, u dvo-etažnim parnim stripping jedinicama [cw/tm/149];

organskih otapala, petrola disel goriva, nižih aromata, fenola merkaptana;

Stripping metode (bilo zrakom ili parom) ovise od:

odjetljivosti zagađivača; mogućnosti sanacije zagađivača; raspoloživosti parom; sigurnosnih uvjeta itd.

Granice i ograničenja

Granice/ograničenjaOnečišćenje Sklonost regenratora ka onečišćenjuSuspendovane čestice < 5 ppm


Prednosti: visoka učinkovitost uklanjanja, moguća sanacija materije, pad pritiska, nisak nergijska potrošnja.

Nedostaci: pod određenim uvjetima (Fe > 5 mg/l, tvrdoća vode > 800 mg/l) potrebno je uvođenje sredstava protiv onečišćenja,gas nakon strippinga se mora tretirati, poželjno učestalo čišćenej kolona.

Monitoring

20

Parametri za kontrolu su: pH, posebno pri prisustvu amonijaka i hidrogensulfida; punjenje; pritisak; temperatura; nivo tečnosti; povratni omjer kolone.

SPALJIVANJE OTPADNIH VODA

Opis

Ova metoda zapravo predstavlja oksidaciju, organskih i neorganskih zagađivačaotpadnih voda, zrakom te istodobno isparavanje vodenog dijela pri noramlnom pritisku i temperaturnom intervalu između 730 i 1200 °C ili pri nižim tenperaturam kada se koriste katalizatori. . U hemijskoj industriji, spaljivanje otpadnih voda se često izvodi centralno ili u pogonima za oksidaciju otpada. Reakcijski produkti su ugljen dioksid, voda i druge neoraganske komponente (oksidi nitrogena, oksidi sumpora, halidi hidrogena, fosfati, teški metali), ovisno od prisutnih zagađivača.

Spaljivanje otpadnih voda je samoodrživo samo u slučaju dovoljnog prisustva organskih supstanci, koje osiguravaju adekvatnu energetsku podršku procesim isparavanje i zagrijavanja vode (COD>50 g/l). Kada su manja opterećenja organskim komponentama pogonima za spaljivanje potrebna su potporna goriva.

Uređaji za spaljivanje konstruisani su kao obične oksidacione komore ili kao spaljivači sa fluidiziranim slojem. Visoki su zahtjevi za stabilnošću i otpornošću prema koroziji.

Predhodne obrade mogu biti potrebne radi eliminiranja krupnijih čestica, da bi se spriječilo blokiranje slavina.

Izvođenje

Spaljivanje se primjenjuje na otpadnim vodama koje sadrže komponente koje nisu lako biorazgradive, koje ometaju biloške procese u nizvodnom biloškom WWTP. ili imaki previše štetne osobine da bi se ispustile u odvod. Takvi sastojci su npr.:

vodeni ostaci proizvodnje boja vodeni ostaci proizvodnje gume. koje sadrže velike količine soli vodeni ekstrakti proizvodnje pesticida

21

vodeni ostaci poliesterske proizvodnje

Ova netoda je specijalno pogodna, kada:

organski sastojci ne mogu biti ponovo iskorišteni ili kada je njihova reciklaža neprofitabilna

zagađivači mješovitog sastava je osim organskog sadržaja prisutna prilična količina neorganskog materijala je otpadna voda slabo biorazgradiva ili toksična je sadržaj soli visok za biološki tretman, ili samo nakon priličnog razblaživanja spaljivanje dozvoljava reciklažu neuništivog unosnog materijala, npr. soli ili

proizvodnju vrijednih proizvoda

Otpadni vodeni tokovi pogodno za spaljivanje pokrivaju prostor između 2 i 30 m3/h sa COD koncentracijama između 50000 i 10 0000 mg/l. Niže koncentracije zahtjevaju potporna goriva.

Granice i ograničenja

Granice/ograničenjaHalogeni, sumpor Sadržaj halogena i sumpora zahtjeva

specijalni tretman sa dimnim plinom Temperatura sagorijevanja Prisustvo nitrogenovih oksida povećava

temperaturu sagprijevanjaKrutine, soli Mogu blokirati injektore, zato je potrebna

adekvatna oprema


Prednosti: visoki organski sadržaj, gotovo potpuno, se uklanja; eliminacija polutanata je moguća; može se koristiti otpadna toplota .

Nedostaci: niske koncentracije organskih komponenata zahtjevaju potporna goriva; čvrsti otpad se mora ukoniti; spaljivanje sumpora i/ili halidnih komponenata moze zahtjevati tretman dimnim plinom što stvar čvrsti otpad i otpadne vode.

Monitoring

Potreno je kontorolisati sljedece parametre: sadržaj oksigena, temperaturu sadržaj oksida sumpora, oksida nitrogena, halida hidrogena, prašina radi besprjekornog rada.

22

TOPIVI BIORAZGRADIVI ZAGAĐIVAČI / BIOLOŠKI TRETMAN

Glavna proizvodnja hemijske ondustrije je proizvodnja i rukovanje organskim supstancam. Tako je glavni dio hemijske industrije otpadnih voda opterećen organskim zagađivačima koji su manje ili više biorazgradivi i pogodni za tretman biološkim tehnikama.

Supstance koje mogu ometati bilošku razgradnju moraju se ukloniti ranije.Biloški tretnman je razgradnja rastvornih organskih supstanci sa mikroorganizmima –

bakterija – kao oksidacionim sredstvima. Organski nitrogen i fosfor se pretvaraju u amonijak, odnosno fosfat. Biorazgradivost otpadnih vodenih tokova, po pravilu palca, može biti procjenjena na osnovu odnosa BOD/COD (prije tretmana):

BOD/COD < 0,2 reklatvino nerazgradive otpadne vode BOD/COD 0,2 – 0,4 dobro do umjereno razgradive BOD/COD > 0,4 dobro razgradive

Tri su tipa metaboličkih procesa:

aerobni procesi, koriste rastvoreni oksigen; bezoksični procesi, koristi bilošku redukciju oksigen donora; anaerobni procesai bez opskrbe oksigena

Glavne osobine ova tri procesa data su tabelom:

PARAMETAR ANAEROBNI BEZOKSIČNI AEROBNIRastvoreni oxigen (OD) [mg/l]

0 0 >0

Energetska potrošnja

Niska Niska Visoka

Proizvodnja mulja Niska Visoka VisokaOsjetljivost na toksične supstance

Visoka Niska Niska

Učinkovitost odstranjivanja COD

<85% Varijabilna >85%

Učinkovitost uklanjanja nitrogena

0 45-90% 0

Prikladnost za predobradu

Da Da Da

Prikladnost za posljednji nivo

Ne Ne Da

23

obrade

Jedna prednost biloškog tretmana otpadnih voda, nezavisno od vrste metaboličkog proces, je više ili manje brža prilagodljivost mikroorganizama širokoj raznolikosti hranjivih medija. ANAEROBNI TRETMAN

Opis

Anaerobni tretman otpadnih voda pretvara organski sadržaj iz otpadne vode, pomoću mikroorganizama i bez prisustva zraka, u raznolike produkte poput metana, ugljičnog dioksida, sulfida itd. Biogas se sastoji od oko 70 % metana, 30 % CO2 i drugih gasova poput vodika i hidrogen sulfida. Proces se odvija u hermetički zatvorenom reaktoru. Mikroorganizmi se zadržavaju u reaktoru u formi biomase (mulja). Postoji nekoliko vrsta dostupnih reaktora. Najčešće korišteni su:

Anaerobni kontaktni reaktor UASB reaktor fixed-bed reaktor expanded-bed reaktor.

U anaerobnom kontaktnom procesu (ACP) otpadna voda se miješa s recikliranim muljem i digestira u zatvorenom reaktoru. Smjesa otpadne vode i muljase odvaja izvan reaktora (sedimentacijom ili vakuum flotacijom), a izbistrena tečnost se šalje na daljnju obradu. Anaerobni mulj se reciklira nazad u reaktor.

Anaerobni kontaktni proces

24

U UASB procesu otpadna voda se uvodi u dno reaktora odakle teče naviše kroz prevlaku od mulja formiranu od biološki načinjenih granula i čestica. Nastali gasovi uzrokuju miješanje cijelog volumena otpadne vode. Otpadna voda prelazi u komore za taloženje gdje se odvaja čvrsti sadržaj. Gasovi se skupljaju u kupole na vrhu reaktora.

Shematski prikaz UASB procesaa) dovod tečnosti i muljab) gasni zaslonic) otvori za povrat nataloženog mulja

U fixed – bed procesu ili anaerobnom filter procesu otpadna voda teče naviše ili naniže (ovisno o sadržaju krutina u ulaznoj vodi) kroz kolonu s različitim vrstama čvrstih medija na kojima rastu i zadržavaju se anaerobni organizmi.

U expended – bed procesu voda se pumpa naviše kroz ležaj sačinjen od podesnog medija (pijesak, ugalj, polieten itd.) na kojem se biloški prirast razvio u formi prevlake – biofilma. Izlazna voda – efluent se reciklira da ispire ulaznu vodu i na taj način obezbjedi adekvatan protok koji će održati ležaj u proširenom stanju (što duže natopljen vodom)

Višak biomase se odnosi s površine i tretira poslije bioreaktora. Nema potrebe za recirkuliranjem mulja jer nosač biofilma osigurava visoku koncentraciju biomase unutar reaktora. Prednost ovakve vrste anaerobnog tretmana jest u redukciji prostora potrebnog za

25

iste performanse. Sistem je otporniji na privremene preopterećenja koja bi u drugim slučajevima mogla izazvati toksična ispuštanja.

Primjena

Anaerobni tretman otpadne vode se neizostavno koristi samo kao predtretman otpadne vode koja je okarakterizirana velikim organskim opterećenjam (>2 g/l) i manje ili više konstantnom kvalitetom. Najviše je primjenjiv u sektorima s konzistentnom ulaznom vodom koja ima veliku biohemijsku potrošnju kisika.

Anaerobni tretman industrijskih otpadnih voda porastao je posljednjih godina kao rezultat rastućih energetskih troškova i problema s preradom viška mulja formiranog u aerobnom procesu. Trud se sada ulaže u uklanjanje organskih onečišćivača koliko god je to moguće bez vanjskih izvora energije, gdje prednjači proizvodnja biogasa, čiji se željeni nivo čistoće može postići pomoću dodatnog aerobnog koraka prečišćavanja.

Limiti i ograničenja u primjeni

OgraničenjeTemperatura 20 – 40 oCpH 6,5 – 7,5 ; pH>8 zaustavlja procese

nastajanja metanaToksične supstance Prevencija toksičnih supstanci jer je proces

osjetljiv


Prednosti Nedostaci Mala potrošnja energije u poređenju

s aerobnim procesom Proizvodnja visokoenergetskog gasa,

vjerovatno pogodan za daljnju upotrebu kao niskokvalitetno gorivo rezervirano za lokalnu primjenu.

Mala količina mulja za preradu (u poređenju s aerobnim procesom)

U prisustvu sulfata i organskih sumpornih jedinjenja teški metali se prevode u sulfide i talože

Nema formiranja aerosola i otkidanja volatilnih jedinjenja (u poređenju s aerobnim procesom)

Visoka osjetljivost na toksične supstance, što može voditi povećanom ispustu mulja kada u sistem uđe toksična supstanca

Moguć je nastanak toksičnih, zapaljivih i smrdljivih gasova

Spor početak procesa Performance nisu dovoljne za

finalnu fazu tretmana (uklanjanje HPK manje od 85 %) i uz to zahtjeva daljnju preradu

26


Obično se anaerobni procesi izvode kod tretmana organskom materijom opterećenih voda. Prednost anaerobnog predtretmana jest mala količina suvišnog aktivnog mulja proizvedenog tijekom procesa, oko 10 % u poređenju s aerobnim tretmanom.

Na ovaj način glavnina degradabilnih organskih onečišćenja (75 – 85 %) se uklanja uz formiranje jedne desetine suvišnog mulja u poređenju s onim što bi se inače formiralo. Anaerobni degradacioni proces kao produkt daje smjesu metana i ugljik dioksida u omjeru 1 – 3 : 1. Uz to produkt je sagorljivi plin visoke energije koji se obično koristi kao zamjensko gorivo.

U poređenju s aerobnim procesom potrošnja energije je manja jer nema potrebe za energijom za dovođenje zraka ili kisika u reaktor, nego samo za efikasno miješanje. Generalno, pridonosi redukciji karbon dioksida.

Nastajanje sagorivih gasova i formiranje metabolita poput kratkolančanih karboksilnih kiselina čini upotrebu zatvorene opreme neizbježnom za sprječavanje širenja neugodnih mirisa. Uklanjanje neugodnih mirisa je neophodan tretman koji sklijedi nakon anaerobne digestije.

BIOLOŠKO UKLANJANJE SUMPORNIH JEDINJENJA / TEŠKIH METALA

Biološko uklanjanje teških metala i sumpornih jedinjenja je specijalna primjena anaerobnog tretmana. To je proces u tri koraka koji se sastoji od:

Biološka reakcija sulfata i drugih oksidiziranih jedinjenja sumpora do sulfida djelovanjem sulfat - redukcionih bakterija

Potom slijedi reakcija teških metala sa sulfidima pri čemu nastaju sulfidi teških metala

Druga biološka reakcija kojom se uklanja suvišak sulfida i pretvori ih se u sumpor.

Proces ima prednost u tome što je topivost sulfida metala mnogo manja od topivosti njihovih hidroksida

27

Procesni dijagram postrojenja za biološko uklanjanje metala i sulfata

Glavne komponente su: UASB reaktor, gdje se dešava biološka redukcija sulfata u sulfide Sistem za operiranje bio – gasom koji kontrolira otpadni gas iz UASB reaktora Reaktor s pričvršćenim bakterijskim filmom, gdje se sulfidi aerobno prevode u

sumpor djelovanjem bakterija iz filma Taložnik sa kosim limom za odvajanje sumpora Uređaj za finalni tretman, npr kontinualni pješčani filter.

Biološki proces treba elektron donore, a to su uglavnom materije iz otpadne vode koje troše kisik (HPK). Ako takvih materija nema dovoljno, moraju se dodati elektrondonori.

Mogući elektrondonori su npr.: vodik škrob etanol mravlja kiselina acetatni esteri ili soli propionatni esteri ili soli laktati

28

Pored ovih kemikalije, kao elektron donori mogu se koristiti rezidualne materije, poput: piljevina melasa

Ako ulazna voda zahtjeva neutralizaciju, dio otpadne vode iza taložnika s kosim limom ili pješčanog filtera može biti recirkuliran, budući da pretvorba sulfida u sumpor povećava bazičnost.

Savladavanje bio – gasa iz UASB reaktora i ventilacionog zraka iz reaktora s pričvršćenim bakterijskim osigurava bezmirisnu operaciju

Primjena

Ovaj biološki tretman je primjenjiv na sve vrste otpadnih voda koje sadrže znatne količine sulfata. Dok je uklanjanje sulfata moguće bez prisustva teških metala, uklanjanje teških metala zahtjeva prisustvo dovoljne količine sulfata da bi nastala dovoljna količina sulfida za reakciju precipitacije.

Prisustvo dovoljnih količina supstanci koje troše kisik pogoduje procesu. Moguća primjena ovog procesa je npr za prečišćavanje vode iz proizvodnje viskoznih vlakana, gdje su cink, sulfati i sulfidi glavni polutanti.

Limiti i ograničenja primjene

OgraničenjaVrijeme boravka 6 sati za UASB reaktorOdnos HPK / sulfat 1 : 1, ako je premalo HPK potrebno je

dodati elektron donoreDoziranje flokulanta u taložniku sa kosim limom (uklanjanje sumpora)

Doziranje flokulanta mora biti optimizirano za taložnik da bi se osigurala stabilna operacija

29

Prednosti i mane

Prednosti Mane Tretman sulfata bez dodatka

precipitatora Moguće simultano uklanjanje teških

metala i sulfata Teški metali su uklonjeni iz vode u

formi sulfida koji mogu biti ponovno upotrijebljeni

Metalni sulfidi imaju manju rastvorljivost od odgovarajućih hidroksida pa zahtjevi za izlaznu vodu mogu biti veći

Na kraju lanca je sumpor koji se može dalje koristiti kao sirovina

HPK i nitrati također mogu biti uklonjeni

Stabilan proces, tako da fluktuacije i smetnje u otpadnoj vodi teško utiču na efikasnost

Potrebno je često dodavanje elektron donora (HPK) što povećava cijenu procesa

Metalni sulfidi se miješaju s biološkim muljem u UASB reaktoru

Uklanjanje teških metala bez sulfata nije mouće


Residue u procesu su: Sulfidi teških metala, ako su teški metali prisutni i vodi pomiješanoj s muljem u

UASB reaktoru. Sumpor, najvjerovatnije pomiješan s čvrstom materijom iz taložnika s kosim

limom.Sulfidi se mogu, ovisno o tipu metala, ponovno koristiti pri uklanjanju metala.

Sumporna frakcija, kada se prikupi odvojeno, proizvodi se kao sumporni kolač, koji sadrži 60 % suhe tvari s čistoćom od 95 %. Može biti korišten za proizvodnju sumporne kiseline. Budući da se bio gas i ventilacioni zrak odvode ovo je bezmirisan proces.

Monitoring

Pravi alkalni i optimalni odnos HPK / sulfat (min 1 : 1) utiče na efikasnost samog procesa, stoga je monitoring ulaznih voda na pH i HPK važan faktor. Također je jako važno da ulazna voda bude čista od materija koje mogu uništiti sumpo – aktivne baterije ili inhibirati njihov rast.

Kod izlazne vode vrši se monitoring na polutante poput teških etala, sulfata, HPK itdBIOLOŠKO UKLANJANJE NITROGENA

30

Opis

Nitrogen, ili tačnije amonijačna jedinjenja se uklanjaju posebnim biološkim tretmanom koji se sastoji od dva koraka:

Aerobna nitrifikacija, gdje posebne vrste mikroorganizama oksidiraju amonijak do intermedijara nitrita (NO2-) koji se dalje prevodi di nitrata (NO3-)

Anaoerobna denitrifikacija, gdje mikroorganizmi prevode nitrate do gasovitog nitrogena.

Poput svih bioloških procesa nitrifikacija/denitrifikacija je ranjiva pred toksičnim ili inhibirajućim supstancama. Ipak, kontinualan dotok niskih koncentracija ovih toksičnih supstanci može dovesti do prilagođavanja mikroorganizama a potom i do potpunog gubitka inhibirajućeg efekta, ako koncentracija nije ozbiljnije povećana.

Kada se izvodi nitrifikacija/denitrifikacija, obično je inkorporirana u centralno postrojenje za biološki tretman otpadnih voda. Vitalni faktor za denitrifikaciju je odnos oksigeniziranog nitrogena (nitrati/nitriti) i biokemijske potrebe za kisikom BOD (kao reducirajućeg faktora). Dva su glavna plana za izvođenje procesa:

Faza nitrifikacije kao dio aerirane sekcije; ako je potrebno odnos N/BOD se poboljšava dodatkom nekod lako biodegradabilnog TOC –a, npr. metanola, denitrifikacijskoj fazi koja ima uslijediti.

Denitrifikacija kao prvi stadij, koristeći netretiranu otpadnu vodu bogatu BOD – om kao energetsku zalihu, iza čega slijedi aeracijski (nitrifikacijski) stadij, velika količina vode koja sadrži nitrate se reciklira do zone za denitrifikaciju.

Kad samo jedan od dolaznih tokova treba nitrifikaciju/denitrifikaciju preporučuje se proces vršiti odvojeno od središnjeg tretmana.

Pogon za nitrifikaciju/denitrifikaciju moguće je kasnije ugraditi u već postojeće postrojenje za tretman otpadnih voda pomoću nekih konstrukcijskih promjena, poput:

Ugradnja zidova za odvajanje Ugradnja povratnih cijevi za vodu koja sadrži nitrate ponovna primjerena postojećih tankova upotreba postojećih prečišćivača promjena ili prilagođavanje kontrola procesa

31

Nitrifikacija/denitrifikacija u seriji

Nitrigikacija/Denitrifikacija s denitrifikacijom kao prvom fazom

32

Primjena

Nitrifikacija/Denitrifikacija se primjenjuje na otpadnu vodu koja sadrži znatne količine nitrogenovih spojeva, uglavnom amina i spojeva amonijaka.

Kontrola ispusta amonijačnih jedinjenja je važna mjera u zaštiti kvaliteta površinske vode (npr. rijeka), jer pretvorba amonijačnih jedinjanja u amonijak, ovisna od pH, rezultira otrovanjem riba.

Limiti i ograničenja upotrebe

OgraničenjeTemperatura > 12 – 15 oC, niže temperature suzbijaju

rast bakterija u stadiju nitrifikacijeToksične supstance Određene supstance djeluju inhibitornoOdnos BOD/N U rasponu od 12 : 1Odnos TOC/N U rasponu od 12 : 1Koncentracija klorida < 5 g/l


Prednosti Nedostaci Efikasna eliminacija spojeva nitrogena Proces može biti integriran u postojeći

biološki tretman Postojeća jedinjenja mogu jednostavno

biti nadograđena

Operacija osjetljiva na kolebanja koncentracije, pH, temperature, na inhibitore, sadržaj otpadne vode

Ispuštanje gasa u atmosferu


Kada je nitrifikacija/denitrifikacija dio centralnog postrojenja za tretman otpadnih voda (WWTP), doprinosi ispuštanju smrdljivih i volatilnih supstanci.

Druge emisije su one normalno očekivane iz postrojenja za biološki tretman, što znači da bi moglo biti potrebno pokrivati opremu ukoliko se ne radi u zatvorenim kontejnerima, i smanjiti količinu gasova koji nastaju.

33

CENTRALNI BIOLOŠKI TRETMANOpis

Glavni dio pogona za preradu otpadnih voda je aerobni proces biološki aktivnog mulja. Oko ovog centralnog pogona grupisani su kompleksi za pripremu, kao i za kasniji proces separacije. Centralni dio za preradu otpadnih voda najčešće je opremljen sa:

Međuspremnik ili spremnik za izjednačavanje, ako se ne nalazi u ostalim “uzvodnim” pogonima

Stanica za mješanje, gdje se dodaju i mješaju hemikalije za neutralizaciju i flokulaciju (obično krečno mlijeko i/ili mineralne kiseline, željezo sulfat); koja je zatvorena ili pokrivena, ako je potrebno da spriječi oslobađanje supstanci koje neugodno mirišu, oslobođeni gasovi se sprovode do sistema za smanjenje gasova.

Dio za aktivni mulj, npr.- bazeni za aeraciju sa nutrijentima dodavanim na početku, zatim zatvoreni ili prekriveni po potrebi, sa odvodima za oslobođene gasove.-ili zatvoreni reakcioni tankovi sa odvodima za gasove, spojenim sa sistemom za smanjenje gasova- pogon nitrifikacije i denitrifikacije (neobavezno) i za eliminaciju fosfata

Neobavezni razbistrivač nakon drugog aerobno biološkog stadija, praćeno reciklažom mulja

Neobavezni drugi proces aktivnog mulja Finalni razbistrivač sa reciklažom mulja i prenos na tretman mulja; alternativni

pješčani filter, mikrofilter i ultrafilter oprema. Neobavezni dalji pogoni za posebnu obradu da se eliminiše ostatak kompleksnih

organskih struktura, kao npr. Biofilter Neobavezni pogoni za dalji tretman nakon zadnjeg razbistravanja, npr. Flotacija

zraka Neobavezni pogoni za preradu mulja kao:

- digesteri- učvrščivaći mulja- pogon za eliminaciju vode iz mulja- termalni tretman mulja

Pogoni za smanjenje otpadnih (izduvnih) gasova- absorbenti sa granuliranim aktivnim ugljikom- termalni ili katalitički oksidizeri- spaljivanje

Primjer pogona se nalazi na slici

34

Primjena

Centralni biološki tretman za preradu otpadnih voda se primjenjuje za kompleksne otpadne vode koje potiču od proizvodnje i prerade organskih hemikalija čiji je sastav biorazgradiv. Ovakvi pogoni su česti u pogonima hemijske industrije.

Na osnovu navedenog opisa, centralni biološki pogon za preradu otpadnih voda je u mogućnosti da eliminiše dvije vrste zagađivača.

Rastvorene čvrste materije Biorazgradive spojeve

Otpadne vode koje posjeduju izvjesnu količinu zagađivača, a ne pripadaju gore navedenim grupama, trebaju proći predtretman prije nego se ispiste u centralni pogon ili se može koristiti poseban tretman obilazeći centralni pogon.

Otpadne vode koje posjeduju prekomjernu količinu biorazgradivih tvari također ulaze u predtretman.

Prednosti i mane

Prednosti:

Velika količina otpadnih voda se obrađuje Sinergetički efekti mogu povećati efikasnost Efikasnost energije je visoka u poređenju sa procesima kao što su absorpcija

granuliranim aktivnim ugljikom, termalni tretman, mokra oksidacija. Energija je uglavnom obezbjeđena održivim metodama (metabolizam mikroorganizama sa zrakom i vodom).

Degradacija u manje škodljive spojeve (neki izuzeci su poznati u proizvodnji lijekova i pesticida kada proizvodi degradacije reaguju sa novim spojevima).

35

Mane:

Biološki proces može biti inhibiran kontaminantima ili visokom ( preko 35°C), odnosno niskom (ispod 12°C) temperaturom.

Velika količina viška mulja mora biti odložena Proces aeracije dovodi do efekta na isparljivim spojevima rezultirajući

oslobađanjem mirišljavih gasova i/ili aerosola.

Efektni prijelaza između sredina:

Glavni utjecaj na aerobni biološki tretman ima energija potrebna za aeraciju kombinovana sa miješanjem u aeracionom basenu, nastajanje poprilične količine viška mulja koje je potrebno ukloniti, efekat ostataka od aeracije koji stvaraju uslove za oslobađanje aerosola i mirišljavih gasova i buka koju stvara sam pogon za preradu.

Riješenje protiv ovih oslobađanja je zatvaranje ili pokrivanje osjetljivih dijelova kao što su stanica za miješanje, primarni razbistrivač i basen za aeraciju, i sprovođenje izduvnih gasova u sistem za smanjenje gasova.

Kontrola protiv buke je ograđivanje opreme kao što su pumpe.Količinu mulja koja se proizvede tokom centralnog tretmana nije lako izračunati kao

količinu zagađivača. Brojevi variraju od od 34 do 2000 kg suhe materije po toni eliminisanog COD, ali u prosjeku se 250-720 kg suhe materije po toni eliminisanog COD.

KONTROLA OBORINA I VATROGASNE VODE

Glavni cilj industrijskih aktivnosti je prevencija nekontrolisanih uticaja sa strane. Za ovu svrhu odvodni sistem u industrijama može biti podjeljen na površine za proizvodnju, npr.

površine proizvodnih pogona bez krovova prostor za skladištenje krovovi izloženi proizvodnom škartu

i na ostale površine, npr.

ceste unutar pogona administrativni dio nezagađeni krovovi parking prostori

36

Oborine iz proizvodnih zona i vatrogasna voda se skupljaju na sabirni prostor u postrojenju ili neki drugi centralni pogon gdje se može izvršiti pregled i onda donijeti odluka da li da se ispusti direktno u primajuću vodu ili u tretman otpadnih voda.

Treba da se obrati pažnja na skupljanje vatrogasne vode da ne bi dovelo do širenja eventualnih požara.

Odvodni sistem normalnih saobraćajnih zona je spojen na veliki ispustni pogon koji je instaliran npr.

da spriječi ulazak u rijeku velike količine vode koja potiče od kiša sa velikih asfaltiranih područja

da odstrani nakupljene zagađivače tokom suhih perioda da spriječi sličajne izljeve na cestama i parking prostorima

Ova postrojenja često uključuju odjel za ispiranje i skladištenje oborina, koji se brinu za dotok vode nakon prvih kiša poslije sušnog vremena i dalje odjele za slijedeće oborine.

BAZENI ZA ZADRŽAVANJE VODE

Bazeni za zadržavanje vode se nalaze na određenim područjima i oslanjaju se na fizičke, biološke i hemijske procese da odstrane zagađivače iz kišnice. Dodatno, oni kontrolišu protok oborina da spriječe cijeđenje u rijeku.

Kada je bazen pun, nadolazeće oborine mjenjaju mjesto sa oborinama u bazenu. Veličina bazena zavisi od potrebnog HRT (Hydraulic retention time).

U zavisnosti od vrste zagađivača i HRT, može se pojaviti eutrofikacija. S vremena na vrijeme potrebno je uklanjati talog.

Voda unutar bazena se prazni kroz ispust koji se sastoji od vertikalnog ispusta prikačenog na horizontalnu cijev koja sprovodi oborinsku vodu sa nasipa do primatelja. Ispust je dizajniran tako da ispušta vodu u vrijeme kad se bazen održava.

Ispusti su najčešće postavljeni u ili na rub nasipa i prekriveni su (rubbish rack) da se ne bi začepili.

Da bi se spriječilo zagađenje sa površine ili slučajnog ispusta, bazeni za zadržavanje su opremljeni da separatorom za ulja.

Primjena

Bazeni za zadržavanje se koriste da spriječe preopterećenje s vodom na postrojenjima i da odvoje čvrste tvari iz kišnice.

Ove tvari su najčešće talog, organska materija i u posebnim okolnostima, rastvoreni metalni spojevi i nutrijenti. Može se koristiti na industijskim pogonima sa slabo zagađenim površinama. Ne postoje ograničenja u primjeni i zabrane

37

Prednosti i mane

Prednosti:

Ispuštanje vode u bazene za zadržavenje smanjuje mogućnost za poplave i eroziju obala rijeka.

Mane:

Ne sadrže posude za prosutu vodu, prostor za prekomjernu količinu

Efektni prijelaza između sredina

Sedimentirani mulj se normalno odstranjuje. Biorazgradive supstance sakupljene unutar bazena za zadržavanje mogu dovesti do ispuštanja mirišljavih supstanci.

Monitoring

Pažljivo održavanje će osigurati normalno funkcionisanje bazena za zadržavanje. A to uključuje:

čišćenje smeća i otpadaka sprovođenje rutinskih inspekcija nasipa i preljeva da se osigura strukturalni

integritet i kontrola prisustva erozija i životinja. sprovođenje periodičnih popravki nasipa, pomoćnog preljeva, ulaza i izlaza vode uklanjanje taloga i algi uklanjanje drvenaste vegetacije ili drveća sa nasipa koje može oslabiti strukturu

samog nasipa. održavanje ispusne zone

PJEŠČANI FILTERI

Opis

Pješčani filteri se koriste radi tretiranja kišne vode i otklanjanja nerastvorenih zagađivača kao što su čvrste tvari, nerastvoreni fosfati i čvrsti BOD.

Oni pružaju veoma efektivan instrument za odstranjivanje zagađivača iz kišnice a u istom trunutku su fleksibilni u korištenju i prilagođavaju se dizajnu strukture po naučnim kriterijima. S vremena na vrijeme filter se ispira da se odstrane zagađivači.

38

Pješčani filteri za preradu kišnice se najčešće sastoje iz dvije komponente:

komora za sedimentaciju, za odstranjivanje plutajućih matefija i teških sedimenata komora za filtraciju, za odstranjivanje ostalih zagađivača

Primjeri su:

bazen sa površinskim pješčanim filterom podzemni pješčani filter pješčani filter za dupli rov pješčani filter za kameni rezervoar u rovu tresetni pješčani filter

Primjena

Pješčani filteri se često koriste kada nema dovoljno prostora da se sagradi bazen za zadržavanje na nekom industrijskom pogonu. Koristi se da tretira kišnicu sa malo zagađenih površina.

Prednosti i mane

Prednosti:

Visoka efikasnost u odstranjenju. Zahtjevaju malo prostora

Mane:

Ne odstranja substance rastvorene u vodi, osim adsorpcijom.

Efektni prijelaza između sredina

Isprani mulj se mora odstraniti kao otpad.

Monitoring

Učinkovitost pješčanih filtera može biti kontinuiran redovnom inspekcijom i zamjenom sadržaja filtera.

Nakupljeno smeće i otpaci se trebaju uklanjati po potrebi.

39

40

Documents

Fiziko-hemijska Obrada Otpadne Vode- 5b