Avanserte avløpsvannbehandlingsmetoder

Avanserte avløpsvannbehandlingsmetoder!

Avløpet fra et typisk sekundært behandlingsanlegg inneholder fortsatt 20-40 mg / L BOD, som kan være uheldig i noen bekker. Suspended solids, i tillegg til å bidra til BOD, kan slå seg ned på strømmen sengen og hemme visse former for vannlevende liv.

BOD hvis utslipp til en strøm med lav strøm, kan skade vannlevelsen ved å redusere innholdet av oppløst oksygen. I tillegg inneholder sekundæravløpet betydelige mengder plantenæringsstoffer og oppløste faste stoffer. Hvis avløpsvannet er av industriell opprinnelse, kan det også inneholde spor av organiske kjemikalier, tungmetaller og andre forurensninger.

Ulike metoder brukes i avansert behandling for å tilfredsstille noen av de flere konkrete målene, som inkluderer fjerning av

1. Suspended Solids

2. BOD

3. Plante næringsstoffer

4. Oppløste faste stoffer

5. Giftige stoffer

Disse metodene kan innføres i et hvilket som helst trinn av den totale behandlingsprosessen som ved industrielle vannveier eller kan brukes til fullstendig fjerning av forurensninger etter sekundær behandling.

1. Fjerning av suspenderte faste stoffer:

Denne behandlingen innebærer fjerning av de materialene som er blitt overført fra en sekundær behandlingssetter. Mange metoder ble foreslått av hvilke to metoder som ble vanlig brukt.

De to metodene er mikrofarging og kjemisk koagulering etterfulgt av sedimentering og blandet mediefiltrering:

Mikrofarging:

Det er en spesiell type filtreringsprosess som bruker filtreovn fra rustfritt stål ledninger med meget fine porer på 60-70 mikron størrelse. Dette filteret bidrar til å fjerne meget fine partikler. Høye strømningshastigheter og lavt trykk er oppnådd

Koagulering og flokkulering:

Formålet med koagulasjon er å endre disse partiklene på en slik måte at de tillater å holde seg til hverandre. De fleste kolloider av interesse for vannbehandling forblir suspendert i oppløsning fordi de har en netto negativ overfladelading som får partiklene til å avstøte hverandre. Den tiltenkte virkningen av koagulanten er å nøytralisere den ladningen, slik at partiklene kan komme sammen for å danne større partikler som lettere kan fjernes fra råvannet.

Den vanlige koagulanten er alun [Al ₂ (S04) ₂ '18H20], selv om FeCl3, FeS04 og andre koagulanter, så som polyelektrolytter, kan anvendes. Alum når det legges til vann, hydrolyserer aluminiumet i dette saltet ved reaksjoner som forbruker alkalitet i vannet, slik som:

Al (HO) ₆ ] + 3 3HC03 - Al (OH) ₃ (s) + 3Co ₂ + 6H ₂ o ........................ .. (1)

Det således dannede gelatinøse hydroksid bærer suspendert materiale med det når det avgjøres. Metallioner i koagulanter reagerer også med virusproteiner og ødelegger opptil 99% av viruset i vann. Vannfri ion (III) sulfat kan også fungere som effektivt koaguleringsmiddel liknende aluminiumsulfat. En fordel med jern (III) sulfaterer at den fungerer over et bredt område av pH.

filtrering:

Hvis det er riktig dannet, kan tilsetning av kjemikalier for å fremme koagulering og flokkulering fjerne både suspendert og kolloidalt faststoff. Etter at flaskene er dannet, blir løsningen ført til en sedimenteringstank hvor flommene får lov til å bosette seg.

Mens det meste av flokkulert materiale fjernes i sedimenteringstanken, opphører ikke noen floe. Disse flakene fjernes ved filtreringsprosessen, som vanligvis utføres ved bruk av senger av porøse medier som sand eller kull. Den nåværende trenden er å bruke et blandemediumfilter som består av fint granat i bunnlaget, silisiumsand i mellomlaget og grovt kull i topplaget som reduserer tette.

Ultrafiltrering:

en. Selektivt filtrerer bare molekyler med en spesifisert størrelse og vekt.

b. Fjerner f.eks. Ulike virus.

c. Brukes til sterilisering, avklaring, avløpsvannbehandling.

d. Membranstørrelse 1 _ - 0, 01 μm. benyttes

Dette er en dynamisk filtreringsprosess med overvekt av fysiske (mekaniske) fenomener der kjemiske fenomener også er involvert. Membranene som brukes, polymer eller mineral, tillater oppløste salter å passere mens de avviser høymolekylære vekter selektivt.

Selektiviteten avhenger av membranstrukturen og er definert som avskjæring av molekylvekt, som membranen kan separere med en effektivitet på 90% (selv om denne definisjonen ikke kan være streng etter avhengig av molekylformen)

Kommersielle membraner anvendt i ultrafiltrering kan skille stoffer med en molekylvekt mellom 1000 og 10.000. Ultrafiltreringssystemer arbeider generelt i et trykkområde mellom 1, 5 og 7 bar. Med industrielt utslippsvann svinger permeatflussene generelt mellom 0, 5 og 1 - 5 m ³ / h / m ² overflate, avhengig av konsentrasjonen av stoffene som skal skilles, med energiforbruk varierende mellom 2 og 20 KWh per m3 permeat. Enkeltpass ultrafiltreringsprosessen er den enkleste og mest brukte prosessen for vannbehandling fordi den tillater utvinning av høye prosentandeler permeat (ca. 90-95%).

Det har vært en relativt nylig anvendelse av denne teknikken i metallfinish-sektoren for gjenvinning av avfettingsbad (det første rengjøringsbadet i metallprosesseringsprosesser, for stykker som fortsatt er skitne med smørende stoffer).

Løsningen som skal behandles, føres gjennom membranen ved en viss hastighet og under hydrostatisk trykk, og oppnår en konsentrert brøkdel av oljer og fett for fjerning, mens filtratet gjenvinnes og gjenbrukes for å forberede nye bad.

Nanofiltrering:

Nano-filtreringsteknikken brukes hovedsakelig for fjerning av to verdige ioner og de større monoverdierte ioner som tungmetaller. Denne teknikken kan sees som en grov RO (reversert osmose) membran. Fordi nanofiltrering bruker mindre fine membraner, er matetrykket i NF-systemet generelt lavere sammenlignet med RO-systemer. Også fouling rate er lavere sammenlignet med Ro systemer.

2. Fjerning av oppløste faste stoffer:

De oppløste faste stoffer er av både organiske og uorganiske typer. En rekke metoder har blitt undersøkt for fjerning av uorganiske bestanddeler fra avløpsvann.

Tre metoder som finner bred anvendelse i avansert avfallshåndtering er ionbytter, elektrodialyse og omvendt osmose. For fjerning av oppløselige organiske stoffer fra avløpsvann er den mest brukte metoden adsorpsjon på aktivert karbon. Løsningsmiddelekstraksjon brukes også til å gjenvinne visse organiske kjemikalier som fenol og d aminer fra industriavfall.

Ionbytte:

Denne teknikken har blitt brukt mye for å fjerne hardhet, og jern og mangansalter i drikkevann forsyninger. Det har også blitt brukt selektivt for å fjerne spesifikke urenheter og å gjenvinne verdifulle spormetaller som krom, nikkel, kobber, bly og kadmium fra industriavfall. Prosessen utnytter evnen til visse naturlige og syntetiske materialer til å utveksle en av deres ioner.

En rekke naturlig forekommende mineraler har ionbytteregenskaper. Blant dem er de merkbare som aluminiumsilikatmineraler, som kalles zeolitter. Syntetiske zeolitter er blitt fremstilt under anvendelse av oppløsninger av natriumsilikat og natriumaluminat.

Alternativt syntetiske ionbytterharpikser sammensatt av organisk polymer med tilhørende funksjonelle grupper som (sterkt sure kationbytterharpikser), eller - COO-3-SOH + -H ⁺ (svakt sure kationbytterharpikser eller -N ⁺ (CH3) ₃ OH ~ (sterkt basiske anionbytterharpikser) kan brukes.

I vannmykringsprosessen erstattes de hardhetsfrembringende elementene som kalsium og magnesium med natriumioner. En kationbytterharpiks i natriumform brukes normalt. Vannmykningsevnen for kationutveksling kan ses når natriumion i harpiksen utveksles for kalsiumion i oppløsning

Omvendt osmose:

I omvendt osmose-prosess produseres de-mineraliseringsvann ved å tvinge vann gjennom semipermeable membraner ved høyt trykk. Ved vanlig osmose, hvis et fartøy er delt med en semi-permeabel membran (en som er permeabel for vann, men ikke det oppløste materialet), og ett rom fylles med vann og annet med konsentrert saltoppløsning, diffunderes vann gjennom membranen mot rommet inneholdende saltoppløsning til forskjellen i vannstanden på membranets to sider skaper et tilstrekkelig trykk for å motvirke den opprinnelige vannstrømmen. Differansen i nivåer representerer det osmotiske trykket i løsningen.

Industriell avløpsbehandling, ved bruk av omvendt osmose, kan brukes i følgende hovedområder:

en. Behandling av utstrømninger som inneholder fargestoffer med mulig gjenvinning.

b. Behandling av utstrømninger som inneholder oljeaktige emulsjoner, latex og elektroforetiske maling.

c. Behandling av utstrømninger fra metallfinish industrien med gjenvinning av konsentrerte løsninger av metallsalter og gjenbruk av vannet i rengjøring

d. Behandling av avløpsvann fra organisk kjemikalie, i organisk kjemisk og farmasøytisk industri

Anvendelsen av omvendt osmose for avløpsvannbehandling er vesentlig forskjellig fra generell prosessvannrensing. Dette skyldes hovedsakelig at avløpsvann generelt inneholder høyere nivåer og et mer variert utvalg av forurensninger. I tillegg har industriavløp en høy grad av variabilitet. Avfallsbeholdere varierer fra industri til industri og kan endres med drift i timen til hver enkelt plante.

Den viktigste faktoren ved behandling av industrielt avløpsvann med RO er mot organisk fouling, mineralskaling og kjemisk nedbrytning. Før RO bør overveies, er det nødvendig med en fullstendig kation / anionbalanse, og mulige flokkuleringsmidler må identifiseres.

Potensielle uorganiske feilmyrer og tetningsmidler av RO-membraner inkluderer kalsium, jern, aluminium og andre uoppløselige tungmetaller. Mulige organiske foulants inkluderer overflateaktive stoffer, fargelegemer, flocculants og bakterier. Høye BOD- og COD-nivåer kan også bidra til membranfouling.

Et bredt spekter av forbehandlingsteknologier er tilgjengelig. Spesielt i metallbearbeiding, trykte kretskort og mikroelektronikkindustrien behandles skyllvann fra fabrikasjonsvirksomhet normalt for å fjerne tungmetaller og slippes deretter ut i avløpet.

Avløpet som slippes ut i kloakken inneholder typisk mellom 200 og 10 000 deler per million (ppm) totalt oppløste faste stoffer (TDS). Med riktig forbehandlingsteknologi etterfulgt av RO, kan dette avløpet behandles og resirkuleres. Ionbytterbehandling av RO-produktvannet kan videre polere vannet og gjøre det egnet for alle skyllinger.

For å designe et vellykket og kostnadseffektivt system, er det nødvendig å evaluere hver enkelt applikasjon fordi pH, oksidasjonspotensialet og konsentrasjonen av oppløselige salter av avløpsvannet ofte overskrider driftsgrensene for RO-systemer. Etter at detaljert vurdering av avløpsvannet er fullført, må man bestemme den optimale forkondisjoneringskjemien og velger den beste forbehandlingsteknikken for applikasjonen.

Omvendt osmose-prosess genererer høy TDS-avfallsstrømavvisning. Omtrent 25-40% av avfallet avvises med høy TDS-konsentrasjon vil bli generert fra matvann. Dette avfallet må fordampes i tvunget fordampningssystem for å konsentrere og fjerne de organiske urenheter fra den.

3. Termisk fordampning :

Fordamping kan ha form av vakuumdestillasjon, atmosfærisk fordampning og termisk fordampning. Vakuumdestillasjon oppnås ved å tegne et vakuum på et kammer og fordampe vann ved reduserte temperaturer, typisk i området 90-150 grader Fahrenheit. Denne teknologien er preget av lav energikostnad, moderat til høyt arbeidskrav og meget høy kapitalkostnad.

Atmosfærisk fordampning innebærer å sprøyte avløpsvannet over et høyt overflateareal og blåse store mengder luft over mediet. Denne typen fordampning er preget av moderat energikostnad, moderat kapitalkostnad, høye krav til arbeidskraft på grunn av tendensen til forurensning og redusert gjennomstrømning forårsaket av endringer i atmosfæriske forhold.

Termisk fordampning / destillasjon oppnås ved å oppvarme avløpsvannet til en kokepunkt og fordampe avløpsstrømmen ved forskjellige hastigheter basert på mengden energi (BTU) -inngang til systemet. Denne typen fordampning er preget av moderate til høye energikostnader, lave arbeidskraftkrav, moderat kapitalkostnad, høy fleksibilitet og høy pålitelighet. Dette systemet har evnen til å rense vann som rent vanndamp eller gjenvinne vann som destillert vann.

Fordelene ved termisk fordamping over kjemisk behandling er som følger:

Nullutslipp:

Fordampning eliminerer helt utslippsavløpet. Dette eliminerer ansvaret for forurensningsstyret ditt, samt besværet og utgifter forbundet med potensielle utslippskrenkelser.

Total løsning:

Kjemisk behandling behandler ikke helt parametere som emulgerte oljer, kjemisk oksygenbehov (COD), biologisk oksygenbehov (BOD) eller oppløste faste stoffer i avløpsavløpet. Dette blir viktigere hvert år som utslippsgrenser for forurensning blir stadig strengere

Lavere bortskaffelseskost:

På grunn av tilsetning av kjemi vil slamvolumet som genereres, være større for kjemisk behandling sammenlignet med fordampning, som typisk ikke krever tilsetning av kjemi. Dette medfører lavere deponeringsansvar og kostnad for fordampning.

4. Fjerning av oppløste organiske forbindelser:

En av de mest brukte teknikkene for fjerning av organiske stoffer involverer adsorpsjonsprosessen, som er den fysiske adhesjonen av kjemikalier på overflaten av det faste stoffet. Effektiviteten av adsorbenten er direkte relatert til mengden overflateareal som er tilgjengelig for å tiltrekke partiklene av forurensning.

Det mest brukte adsorbenten er en meget porøs matrise av granulert aktivert karbon, som har et stort overflateareal (~ 1000 m ² / g). Adsorbsjon på aktivert karbon er kanskje den mest økonomiske og teknologisk attraktive metoden som er tilgjengelig for fjerning av oppløselige organiske stoffer som fenoler, klorerte hydrokarboner, overflateaktive stoffer og farge- og luktfremkallende stoffer fra avløpsvann.

Granulerte aktiverte karbonbehandlingssystemer består av en rekke store fartøy delvis fyllt med adsorbent. Forurenset vann kommer inn i toppen av hvert fartøy, trickles ned gjennom granulert aktivert karbon, og frigjøres i bunnen.

Etter en periode blir karbonfilteret tilstoppet med adsorberte forurensninger og må enten erstattes eller regenereres. Regenerering av karbonet oppnås ved oppvarming til 950 ° C i en dampluftatmosfære. Denne prosessen oksyderer overflaten, med et ca. 10% karbonforlust (Tabell 9.3).

Syntetiske organiske polymerer som Amberlite XAD-4 har hydrofobe overflater og er ganske nyttige ved fjerning av relativt uoppløselige organiske forbindelser som klorerte pesticider. Disse absorbentene regenereres lett av oppløsningsmidler som isopropanol og aceton.