Avancerade avloppsvattenbehandlingsmetoder

Avancerade avloppsvattenbehandlingsmetoder!

Utflödet från en typisk sekundär behandlingsanläggning innehåller fortfarande 20-40 mg / L BOD vilket kan vara invändigt i vissa strömmar. Suspended solids, förutom att bidra till BOD, kan slå sig ner på strömmen och bämda in vissa former av vattenlevande liv.

BOD om utsläppt i en ström med lågt flöde kan orsaka skador på vattenlevande liv genom att minska upplöst syreinnehåll. Dessutom innehåller sekundärutflödet betydande mängder växtnäringsämnen och lösta fasta ämnen. Om avloppsvattnet är av industriellt ursprung kan det också innehålla spår av organiska kemikalier, tungmetaller och andra föroreningar.

Olika metoder används i avancerad avfallshantering för att uppfylla några av de flera specifika målen, som inkluderar borttagning av

1. Suspended Solids

2. BOD

3. Växtnäringsämnen

4. Upplösta fasta ämnen

5. Giftiga ämnen

Dessa metoder kan introduceras vid något steg av den totala behandlingsprocessen som vid industriella vattenvägar eller kan användas för fullständigt avlägsnande av föroreningar efter sekundär behandling.

1. Avlägsnande av suspenderade fasta ämnen:

Denna behandling innebär avlägsnande av de material som har överförts från en sekundär behandlingssättare. Många metoder föreslogs av vilka två metoder som vanligen användes.

De två metoderna är mikrofärgning och kemisk koagulering följt av sedimentering och blandad mediafiltrering:

Mikrofärgning:

Det är en speciell typ av filtreringsprocess som använder sig av filterugn från rostfria ståltrådar med mycket fina porer med en storlek på 60-70 mikron. Detta filter hjälper till att ta bort mycket fina partiklar. Höga flöden och lågtryckstryck uppnås

Koagulation och flokkulering:

Syftet med koagulering är att ändra dessa partiklar på ett sådant sätt att de tillåter att klibba varandra. De flesta kolloider som är intresserade av vattenbehandling förblir suspenderade i lösning eftersom de har en netto negativ ytladdning som gör att partiklarna avstör varandra. Koagulantens avsedda verkan är att neutralisera den laddningen, så att partiklarna kan komma ihop för att bilda större partiklar som lättare kan avlägsnas från råvattnet.

Den vanliga koagulanten är alun [Al 2 (S04) 2 '18H20], även om FeCl3, FeS04 och andra koaguleringsmedel, såsom polyelektrolyter, kan användas. Aluminium när den tillsätts till vatten, aluminiumet i detta salt hydrolyseras genom reaktioner som förbrukar alkalinitet i vattnet, såsom:

Al (HO) 6 ] + 3 3HC03-Al (OH) 3 (s) + 3Co2 + 6H2O ........................ .. (1)

Den sålunda bildade gelatinösa hydroxiden bär suspenderat material med det när det löses. Metalljoner i koagulanter reagerar också med virusproteiner och förstör upp till 99% av viruset i vatten. Vattenfri jon (III) sulfat kan också fungera som effektivt koaguleringsmedel liknande aluminiumsulfat. En fördel med järn (III) sulfaterar det att det fungerar över ett brett spektrum av pH.

Filtrering:

Om det är korrekt bildat kan tillsatsen av kemikalier för att främja koagulering och flockning ta bort både suspenderade och kolloidala fastämnen. Efter att flaskorna har formats bildas lösningen till en sedimenteringsbehållare där floderna får sedimentera sig.

Medan det mesta av det flockulerade materialet avlägsnas i sedimenteringsbehållaren, nöjer sig inte några floe. Dessa flaskor avlägsnas genom filtreringsprocessen, vilket vanligtvis utförs med användning av bäddar av porösa media, såsom sand eller kol. Den nuvarande trenden är att använda ett blandmediumfilter som består av fint granat i bottenskiktet, kiseldioxid i mellanskiktet och grovkol i toppskiktet vilket minskar igensättning.

Ultrafiltrering:

en. Selektivt filtrerar endast molekyler med en specificerad storlek och vikt.

b. Avlägsnar t.ex. olika virus.

c. Används för sterilisering, förtydligande, avloppsrening.

d. Membranstorlek 1 _ - 0, 01 um. är använd

Detta är en dynamisk filtreringsprocess med övervägande av fysiska (mekaniska) fenomen där kemiska fenomen också är inblandade. De använda membranerna, polymera eller mineraliska, tillåter att lösta salter passerar medan de selektivt avvisar högmolekylära vikter.

Selektiviteten beror på membranstrukturen och definieras som avskärning av molekylvikt, som membranet kan separera med en effektivitet av 90% (fastän denna definition inte kan vara stringent beroende på molekylär form)

Kommersiella membran applicerade vid ultrafiltrering kan skilja ämnen med en molekylvikt mellan 1000 och 10.000. Ultrafiltreringssystemen arbetar i allmänhet i ett tryckområde mellan 1, 5 och 7 bar. Med industriellt urladdningsvatten varierar flödet av permeat i allmänhet mellan 0, 5 och 1 - 5 m 3 / h / m yta beroende på koncentrationen av ämnen som skall separeras, med energiförbrukningar varierande mellan 2 och 20 KWh per m3 permeat. Singelpass ultrafiltreringsprocessen är det enklaste och mest använda förfarandet för vattenbehandling eftersom det möjliggör återhämtning av höga procentuella permeat (ca 90-95%).

Det har funnits en relativt ny tillämpning av denna teknik inom metallbearbetningssektorn för återvinning av avfettningsbad (det första rengöringsbadet i metallbehandlingsprocesser, för bitar som fortfarande är smutsiga med smörjmedel).

Lösningen, som skall behandlas, passerar genom membranet vid en viss hastighet och under hydrostatiskt tryck, vilket ger en koncentrerad fraktion av oljor och fett för bortskaffande, medan filtratet återvinns och återanvänds för att förbereda nya bad.

Nanofiltrering:

Nano-filtreringstekniken används huvudsakligen för avlägsnande av två värderade joner och de större monovärderade joner som tungmetaller. Denna teknik kan ses som ett grovt RO-membran (omvänd osmos). Eftersom nanofiltrering använder mindre fina membran är fodertrycket i NF-systemet i allmänhet lägre jämfört med RO-system. Även nedsmutsningsgraden är lägre jämfört med Ro-system.

2. Avlägsnande av lösliga fasta ämnen:

De upplösta fasta ämnena är av både organiska och oorganiska typer. Ett antal metoder har undersökts för avlägsnande av oorganiska beståndsdelar från avloppsvatten.

Tre metoder som är brett tillämpning vid avancerad avfallsbehandling är jonbyte, elektrodialys och omvänd osmos. För avlägsnande av lösliga organiska ämnen från avloppsvatten är den vanligaste metoden adsorption på aktivt kol. Lösningsmedel extraktion används också för att återvinna vissa organiska kemikalier som fenol och d aminer från industriavfall.

Jonbytare:

Denna teknik har använts i stor utsträckning för att avlägsna hårdhet och järn- och mangansalter i dricksvattenförsörjning. Det har också använts selektivt för att avlägsna specifika föroreningar och att återvinna värdefulla spårmetaller som krom, nickel, koppar, bly och kadmium från utsläpp av industriavfall. Processen utnyttjar förmågan hos vissa naturliga och syntetiska material att byta ut en av deras joner.

Ett antal naturligt förekommande mineraler har jonbytesegenskaper. Bland dem är de anmärkningsvärda sådana aluminiumsilikatmineraler, som kallas zeoliter. Syntetiska zeoliter har framställts med användning av lösningar av natriumsilikat och natriumaluminat.

Alternativt syntetiska jonbytarhartser sammansatta av organisk polymer med fästa funktionella grupper såsom (starkt sura katjonbytarhartser), eller - COO-3-SOH + -H + (svagt sura katjonbytarhartser eller -N + (CH3) 3 OH ~ (starkt basiska anjonbytarhartser) kan användas.

Vid vattenmjukningsprocessen ersätts de hårdhetsproducerande elementen, såsom kalcium och magnesium, av natriumjoner. Ett katjonbytarharts i natriumform används normalt. Vattenmjukningsförmågan hos katjonbytet kan ses när natriumjon i hartset byts ut för kalciumjon i lösning

Omvänd osmos:

I omvänd osmosprocess produceras de-mineraliseringsvatten genom att tvinga vatten genom halvpermeabla membran vid högt tryck. Vid vanlig osmos, om ett kärl är uppdelat med ett halvpermeabelt membran (ett som är permeabelt för vatten men inte det upplösta materialet) och ett fack fylls med vatten och andra med koncentrerad saltlösning, diffunderas vatten genom membranet mot facket innehållande saltlösning tills skillnaden i vattennivån på membrans båda sidor skapar ett tillräckligt tryck för att motverka det ursprungliga vattenflödet. Skillnaden i nivåer representerar det osmotiska trycket i lösningen.

Industriell avloppsrening med omvänd osmos kan användas i följande huvudområden:

en. Behandling av utflöden som innehåller färgämnen med eventuell återhämtning.

b. Behandling av utflöden som innehåller oljiga emulsioner, latex och elektroforetiska färger.

c. Behandling av utflöden från metallbearbetningsindustrin med återvinning av koncentrerade lösningar av metallsalter och återanvändning av vattnet vid rengöring

d. Behandling av avloppsvatten från organisk kemikalie, i organisk kemisk och farmaceutisk industri

Tillämpningen av omvänd osmos för avloppsrening skiljer sig signifikant från den allmänna processvattenreningen. Detta beror främst på det faktum att avloppsvatten i allmänhet innehåller högre nivåer och ett mer varierat urval av föroreningar. Dessutom har industriella avloppsvatten en hög grad av variation. Avloppsvatten varierar från industrin till industrin och kan förändras med timme drift vid varje enskild anläggning.

Den viktigaste faktorn vid behandling av industriellt avloppsvatten med RO är mot organisk nedsmutsning, mineralskalning och kemisk nedbrytning. Innan RO även bör övervägas krävs en komplett katjon / anjonbalans och eventuella flockningsmedel måste identifieras.

Potentiella oorganiska fuskmyror och tätningsmedel av RO-membran innefattar kalcium, järn, aluminium och andra olösliga tungmetaller. Eventuella organiska foulanter inkluderar ytaktiva ämnen, färgkroppar, flockningsmedel och bakterier. Höga BOD- och COD-nivåer kan också bidra till membranfouling.

Ett stort antal förbehandlingstekniker är tillgängliga. Speciellt i metallbehandlings-, tryckta kretskorts- och mikroelektronikindustrin behandlas sköljvatten från tillverkningsoperationer normalt för att avlägsna tungmetaller och släpps sedan ut till avloppet.

Utflödet som avges till avloppet innehåller typiskt mellan 200 till 10 000 delar per miljon (ppm) totalt upplösta fastämnen (TDS). Med rätt förbehandlingsteknik följd av RO kan detta utflöde behandlas och återvinnas. Ionbytesbehandling av RO-produktvattnet kan ytterligare polera vattnet och göra det lämpligt för alla sköljningar.

För att utforma ett framgångsrikt och kostnadseffektivt system är det nödvändigt att utvärdera varje enskild applikation, eftersom pH, oxidationspotentialen och koncentrationen av lösliga salter av avloppsvattenflödena ofta överskrider driftsgränserna för RO-system. Efter att den detaljerade utvärderingen av avloppsvatten är fullständig måste man bestämma den optimala preconditioneringskemin och välja den bästa förbehandlingstekniken för applikationen.

Omvänd osmosprocess genererar hög TDS-avfallsströmavvisande. Cirka 25-40% avfall avvisas med hög TDS-koncentration kommer att genereras från matarvatten. Detta avfall måste förångas i tvångsförångningssystem för att koncentrera och avlägsna de organiska föroreningarna från det.

3. Värmeavdunstning :

Avdunstning kan ske i form av vakuumdestillation, atmosfärisk avdunstning och termisk avdunstning. Vakuumdestillation åstadkommes genom att dra vakuum på en kammare och indunstar vatten vid reducerade temperaturer, vanligtvis i intervallet 90-150 grader Fahrenheit. Denna teknik kännetecknas av låg energikostnad, måttliga till höga arbetskraftkrav och mycket hög kapitalkostnad.

Atmosfärisk förångning innebär att man sprutar avloppsvattnet över ett högt ytområdet och blåser stora volymer luft över mediet. Denna typ av förångning kännetecknas av måttlig energikostnad, måttlig kapitalkostnad, höga arbetskraftsbehov på grund av tendensen för nedsmutsning och reducerade genomströmningar orsakade av förändringar i atmosfäriska förhållanden.

Termisk avdunstning / destillation uppnås genom uppvärmning av avloppsvattnet till en koktemperatur och avdunstning av avloppsströmmen vid olika hastigheter baserat på mängden energi (BTU) inmatning i systemet. Denna typ av förångning kännetecknas av måttliga till höga energikostnader, låga arbetskraftkrav, måttlig kapitalkostnad, hög flexibilitet och hög tillförlitlighet. Detta system har förmåga att avgasa vatten som rent vattenånga eller återvinna vatten som destillerat vatten.

Fördelarna med termisk avdunstning över kemisk behandling är följande:

Nollutsläpp:

Avdunstning eliminerar helt ditt avloppsutflöde. Detta eliminerar ansvaret för din föroreningsstyrelse samt besväret och utgifterna förknippade med eventuella utsläppsbrott.

Totallösning:

Kemisk behandling behandlar inte fullständigt parametrar som emulgerade oljor, Kemisk syrebehov (COD), Biologisk syrebehov (BOD) eller lösta fasta ämnen i avloppsvatten. Detta blir viktigare varje år som utsläppsgränser för föroreningar blir alltmer strikta

Lägre bortskaffningskostnad:

På grund av tillsatsen av kemi kommer den slamvolymen som alstras att vara större för kemisk behandling jämfört med indunstning som vanligtvis inte kräver tillsats av kemi. Detta innebär att bortskaffningsansvaret och kostnaderna för avdunstning blir lägre.

4. Avlägsnande av upplösta organiska föreningar:

En av de vanligaste teknikerna för att avlägsna organiska ämnen innefattar adsorptionsprocessen, vilken är den fysikaliska vidhäftningen av kemikalier på ytan av det fasta materialet. Adsorbentens effektivitet är direkt relaterad till mängden ytarea som är tillgänglig för att attrahera partiklarna av föroreningar.

Det mest använda adsorbenten är en mycket porös matris av granulärt aktivt kol, som har en enorm yta (~ 1000 m 2 / g). Adsorption på aktivt kol är kanske den mest ekonomiska och tekniskt attraktiva metoden som är tillgänglig för att avlägsna lösliga organiska ämnen, såsom fenoler, klorerade kolväten, ytaktiva ämnen och färg- och luktproducerande ämnen från avloppsvatten.

Granulära aktiverade kolbehandlingssystem består av en serie stora kärl delvis fyllda med adsorbent. Förorenat vatten kommer in i toppen av varje kärl, sipprar ner genom granulerat aktivt kol och frigörs i botten.

Efter en tidsperiod blir kolfiltret igensatt med adsorberade föroreningar och måste antingen ersättas eller regenereras. Regenerering av kolet uppnås genom uppvärmning till 950 ° C i en ångluftatmosfär. Denna process oxiderar ytan, med en cirka 10% förlust av kol (tabell 9.3).

Syntetiska organiska polymerer, såsom Amberlite XAD-4, har hydrofoba ytor och är ganska användbara vid avlägsnande av relativt olösliga organiska föreningar såsom klorerade pesticider. Dessa absorbenter regenereras lätt av lösningsmedel, såsom isopropanol och aceton.