Avancerede spildevandsbehandlingsmetoder

Avancerede spildevandsbehandlinger!

Udledningen fra et typisk sekundært behandlingsanlæg indeholder stadig 20-40 mg / L BOD, hvilket kan være uhensigtsmæssigt i nogle vandløb. Suspended solids, ud over at bidrage til BOD, kan slå sig ned på strømmen sengen og hæmme visse former for vandlevende liv.

BOD'en, hvis den udledes i en strøm med lav strøm, kan forårsage skade på vandlevelsen ved at reducere indholdet af opløst oxygen. Derudover indeholder sekundærudledningen betydelige mængder plantenæringsstoffer og opløste faste stoffer. Hvis spildevandet er af industriel oprindelse, kan det også indeholde spor af organiske kemikalier, tungmetaller og andre forurenende stoffer.

Forskellige metoder anvendes i avanceret affaldsbehandling for at opfylde nogle af de mange specifikke mål, som inkluderer fjernelse af

1. Suspended Solids

2. BOD

3. Plante næringsstoffer

4. opløst faste stoffer

5. Giftige stoffer

Disse metoder kan indføres på ethvert trin i den samlede behandlingsproces som i tilfælde af industrielle vandveje eller kan anvendes til fuldstændig fjernelse af forurenende stoffer efter sekundær behandling.

1. Fjernelse af suspenderede faste stoffer:

Denne behandling indebærer fjernelse af de materialer, der er blevet overført fra en sekundær behandlingsborger. Der blev foreslået mange metoder, hvoraf to metoder blev almindeligt anvendt.

De to metoder er mikrofarvning og kemisk koagulation efterfulgt af sedimentering og blandet mediefiltrering:

Mikrofarvning:

Det er en særlig type filtreringsproces, der bruger filtreovn fra rustfrit stålkabler med meget fine porer på 60-70 mikron størrelse. Dette filter hjælper med at fjerne meget fine partikler. Høj strømningshastighed og lavtrykstryk opnås

Koagulation og flokkulering:

Formålet med koagulation er at ændre disse partikler på en sådan måde, at de tillader hinanden at klæbe til hinanden. De fleste kolloider af interesse for vandbehandling forbliver suspenderet i opløsning, fordi de har en netto negativ overfladeafgift, der får partiklerne til at afstøde hinanden. Den påtænkte virkning af koagulanten er at neutralisere den ladning, så partiklerne kan komme sammen til dannelse af større partikler, som lettere kan fjernes fra råvandet.

Den sædvanlige koaguleringsmiddel er alun [Al 2 (SO 4 ) 2 '18H20], selv om FeCl3, FeS04 og andre koaguleringsmidler, såsom polyelektrolytter, kan anvendes. Alum, når det tilsættes til vand, hydrolyserer aluminiumet i dette salt ved reaktioner, som forbruger alkalinitet i vandet, såsom:

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

Det således dannede gelatinehydroxid bærer suspenderet materiale med det, når det opgøres. Metalioner i koagulanter reagerer også med virusproteiner og ødelægger op til 99% af viruset i vand. Vandfrit ion (III) sulfat kan også fungere som effektivt koaguleringsmiddel svarende til aluminiumsulfat. En fordel med jern (III) sulfaterer det, at det virker over en bred vifte af pH.

Filtrering:

Hvis korrekt dannet, kan tilsætningen af ​​kemikalier til fremme af koagulation og flokkulering fjerne både suspenderede og kolloide faste stoffer. Efter at flagerne er dannet, føres opløsningen til en sedimenteringstank, hvor flåderne får lov til at bosætte sig.

Mens størstedelen af ​​det flokkulerede materiale fjernes i sedimenteringsbeholderen, vil nogle floe ikke afregne. Disse flokke fjernes ved filtreringsprocessen, som normalt udføres ved anvendelse af senge af porøse medier såsom sand eller kul. Den nuværende tendens er at anvende et blandemediefilter, der består af fint granat i bundlaget, silicasand i mellemlaget og groft kul i toplaget, hvilket reducerer tilstopning.

Ultrafiltrering:

en. Selektivt filtrerer kun molekyler af en specificeret størrelse og vægt.

b. Fjerner f.eks. Forskellige vira.

c. Anvendes til sterilisering, afklaring, spildevandsbehandling.

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

Dette er en dynamisk filtreringsproces med overvejende fysiske (mekaniske) fænomener, hvor kemiske fænomener også er involveret. De anvendte membraner, polymer eller mineral, tillader opløste salte at passere, mens de afviser selektive højmolekylvægte.

Selektiviteten afhænger af membranstrukturen og defineres som afskæringen af ​​molekylvægt, som membranen kan adskille med en effektivitet på 90% (selv om denne definition ikke er streng efter den molekylære form)

Kommercielle membraner anvendt ved ultrafiltrering kan adskille stoffer med en molekylvægt mellem 1.000 og 10.000. Ultrafiltreringssystemer arbejder generelt i et trykområde mellem 1, 5 og 7 bar. Med industrielt udledningsvand svinger gennemstrømningen af ​​permeat generelt mellem 0, 5 og 1 - 5 m3 / h / m2 overflade afhængigt af koncentrationen af ​​de stoffer, der skal separeres, med energiforbrug varierende mellem 2 og 20 KWh pr. m3 permeat. Single-pass ultrafiltreringsprocessen er den enkleste og mest anvendte proces til vandbehandling, fordi det tillader genopretning af høje procentdele permeat (ca. 90-95%).

Der har været en forholdsvis ny anvendelse af denne teknik i metalfinish-sektoren til genopretning af affedtningsbad (det første rengøringsbad i metalfinishprocesser, til stykker, der stadig er snavset med smørende stoffer).

Den opløsning, der skal behandles, føres gennem membranen ved en vis hastighed og under hydrostatisk tryk, hvilket giver en koncentreret brøkdel af olier og fedt til bortskaffelse, mens filtratet genvindes og genanvendes til fremstilling af nye bade.

Nanofiltrering:

Nano-filtreringsteknikken anvendes hovedsagelig til fjernelse af to værdierede ioner og de større mono-værdierede ioner, såsom tungmetaller. Denne teknik kan ses som en grov RO (reverseret osmose) membran. Fordi nanofiltrering bruger mindre fine membraner, er fodertrykket i NF-systemet generelt lavere sammenlignet med RO-systemer. Også nedbrydningshastigheden er lavere sammenlignet med Ro-systemer.

2. Fjernelse af opløste faste stoffer:

De opløste faste stoffer er af både organiske og uorganiske typer. En række metoder er blevet undersøgt for fjernelse af uorganiske bestanddele fra spildevand.

Tre metoder, der finder bred anvendelse i avanceret affaldsbehandling, er ionbytning, elektrodialyse og omvendt osmose. Til fjernelse af opløselige organiske stoffer fra spildevand er den mest anvendte metode adsorption på aktivt kul. Opløsningsmiddeludvindingen bruges også til at genvinde visse organiske kemikalier som phenol og d aminer fra industriaffald.

Ion udveksling:

Denne teknik er blevet anvendt i vid udstrækning for at fjerne hårdhed og jern- og mangansalte i drikkevandsforsyninger. Det er også blevet anvendt selektivt til fjernelse af specifikke urenheder og genopretning af værdifulde spormetaller som chrom, nikkel, kobber, bly og cadmium fra udledning af industriaffald. Processen udnytter evnen hos visse naturlige og syntetiske materialer til at udveksle en af ​​deres ioner.

En række naturligt forekommende mineraler har ionbytningsegenskaber. Blandt dem er de bemærkelsesværdige aluminiumsilicatmineraler, der kaldes zeolitter. Syntetiske zeolitter er blevet fremstillet under anvendelse af opløsninger af natriumsilicat og natriumaluminat.

Alternativt syntetiske ionbytterharpikser sammensat af organisk polymer med bundet funktionelle grupper såsom (stærkt sure kationbytterharpikser) eller - COO-3-SOH + -H + (svagt sure kationbytterharpikser eller -N + (CH3) 3 OH ~ (stærkt basiske anionbytterharpikser) kan anvendes.

Ved vandblødgøringsprocessen erstattes de hårdhedsfrembringende elementer som calcium og magnesium med natriumioner. En kationbytterharpiks i natriumform anvendes normalt. Vandsblødgøringsevnen af ​​kationudveksling kan ses, når natriumion i harpiksen udveksles for calciumion i opløsning

Omvendt osmose:

I omvendt osmose-proces produceres de-mineraliseringsvand ved at tvinge vand gennem semipermeable membraner ved højt tryk. Ved almindelig osmose, hvis et skib er opdelt af en semipermeabel membran (en der er permeabel for vand, men ikke det opløste materiale), og et rum er fyldt med vand og andet med koncentreret saltopløsning, diffunderes vand gennem membranen mod rummet indeholdende saltopløsning, indtil forskellen i vandstanden på membranets to sider skaber et tilstrækkeligt tryk til at modvirke den oprindelige vandstrøm. Forskellen i niveauer repræsenterer opløsningens osmotiske tryk.

Industriel spildevandsbehandling ved anvendelse af omvendt osmose kan anvendes i følgende hovedområder:

en. Behandling af udstrømninger indeholdende farvestoffer med deres mulige opsving.

b. Behandling af udstrømninger indeholdende olieagtige emulsioner, latex og elektroforetiske maling.

c. Behandling af udstrømninger fra metalfinishindustrien med genvinding af koncentrerede opløsninger af metalsalte og genanvendelse af vandet ved rengøring

d. Behandling af spildevand fra organisk kemikalie, i organisk kemisk og farmaceutisk industri

Anvendelsen af ​​omvendt osmose til spildevandsbehandling er signifikant forskellig fra almindelig procesvandrensning. Dette skyldes primært, at spildevand generelt indeholder højere niveauer og et mere varieret udvalg af forurenende stoffer. Derudover har industrispildevand en høj grad af variabilitet. Affaldsmængder varierer fra industri til industri og kan ændres med timeplanlægning på ethvert enkelt anlæg.

Den vigtigste faktor i behandling af industrielt spildevand med RO er mod organisk forurening, mineralskaling og kemisk nedbrydning. Før RO skal endda overvejes, kræves en komplet kation / anionbalance, og mulige flokkuleringsmidler skal identificeres.

Potentielle uorganiske fejlmyrer og fugemasser af RO-membraner indbefatter calcium, jern, aluminium og andre uopløselige tungmetaller. Mulige organiske foulants omfatter overfladeaktive stoffer, farvelegemer, flocculants og bakterier. Høje BOD- og COD-niveauer kan også bidrage til membranfouling.

Der findes en bred vifte af forbehandlings teknologier. Specielt i metalbearbejdning, trykt kredsløb og mikroelektronikindustrien behandles skyllevand fra fabrikationsoperationer normalt for at fjerne tungmetaller og udledes derefter til kloakken.

Udledningen til kloakken indeholder typisk mellem 200 og 10.000 dele per million (ppm) i alt opløst faste stoffer (TDS). Med den rette forbehandlingsteknik efterfulgt af RO kan dette spildevand behandles og genanvendes. Ionbytningsbehandling af RO-produktets vand kan yderligere polere vandet og gøre det velegnet til alle skylninger.

For at designe et vellykket og omkostningseffektivt system er det nødvendigt at evaluere hver enkelt applikation, fordi pH, oxidationspotentialet og koncentrationen af ​​opløselige salte af spildevandsudløbene ofte overstiger driftsgrænserne for RO-systemer. Efter at den detaljerede vurdering af spildevandet er færdig, er det nødvendigt at bestemme den optimale forkonditioneringskemi og vælger den bedste forbehandlings teknologi til applikationen.

Omvendt osmose-proces genererer høj TDS-affaldsstrømafvisning. Ca. 25-40% af affaldet afvises med høj TDS-koncentration vil blive genereret fra fodervand. Dette affald skal fordampes i tvungen fordampningssystemer for at koncentrere og fjerne de organiske urenheder deraf.

3. Termisk fordampning :

Fordampning kan ske i form af vakuumdestillation, atmosfærisk fordampning og termisk fordampning. Vakuumdestillation opnås ved at trække et vakuum på et kammer og inddampe vand ved reducerede temperaturer, typisk i området 90-150 grader Fahrenheit. Denne teknologi er præget af lave energikostnader, moderate til høje arbejdskraftkrav og meget høje kapitalkostnader.

Atmosfærisk fordampning indebærer at sprøjte spildevandet på tværs af et højt overfladeareal og blæser store mængder luft over mediet. Denne form for fordampning er kendetegnet ved moderat energiomkostninger, moderate kapitalkostnader, høje arbejdskraftkrav som følge af tendensen til fouling og reducerede gennemløb forårsaget af ændringer i atmosfæriske forhold.

Termisk fordampning / destillation opnås ved at opvarme spildevandet til en kogetemperatur og fordampe affaldsstrømmen ved forskellige hastigheder baseret på mængden af ​​energi (BTU) input til systemet. Denne fordampning karakteriseres af moderate til høje energikostnader, lave arbejdskraftkrav, moderat kapitalomkostninger, høj fleksibilitet og høj pålidelighed. Dette system har evnen til at udstyre vand som rent vanddamp eller genvinde vand som destilleret vand.

Fordelene ved termisk fordampning over kemisk behandling er som følger:

Nul udledning:

Fordampning eliminerer helt dit udledningsudløb. Dette eliminerer ansvaret for din forureningsbekæmpelse Board samt besværet og bekostning forbundet med potentielle udledning overtrædelser.

Total løsning:

Kemisk behandling behandler ikke fuldstændigt parametre som emulgerede olier, Kemisk Oxygenbehov (COD), Biologisk Oxygenbehov (BOD) eller opløst fast stof i afløbsvand. Dette bliver vigtigere hvert år som grænseværdier for forureningsbekæmpelse bliver mere og mere strenge

Lavere bortskaffelsesomkostninger:

På grund af tilsætningen af ​​kemi vil det slamvolumen, der frembringes, være større til kemisk behandling sammenlignet med fordampning, som typisk ikke kræver tilsætning af kemi. Dette betyder lavere deponeringsansvar og omkostninger til fordampning.

4. Fjernelse af opløste organiske forbindelser:

En af de mest almindeligt anvendte teknikker til fjernelse af organiske stoffer involverer adsorptionsprocessen, som er den fysiske adhæsion af kemikalier på overfladen af ​​det faste stof. Adsorbents effektivitet er direkte relateret til mængden af ​​overfladeareal, der er til rådighed for at tiltrække forureningspartiklerne.

Det mest anvendte adsorbent er en meget porøs matrix af granulært aktivt kul, som har et enormt overfladeareal (~ 1000 m 2 / g). Adsorption på aktiveret kulstof er måske den mest økonomiske og teknisk attraktive metode til fjernelse af opløselige organiske stoffer, såsom phenoler, chlorerede carbonhydrider, overfladeaktive midler og farvestoffer, der producerer farvestoffer fra spildevand.

Granulerede aktiverede kulbehandlingssystemer består af en række store fartøjer, der er delvist fyldt med adsorbent. Forurenet vand kommer ind i toppen af ​​hvert fartøj, trickles ned gennem granuleret aktivt kul og frigives i bunden.

Efter et tidsrum bliver karbonfilteret tilstoppet med adsorberede forurenende stoffer og skal enten udskiftes eller regenereres. Regenerering af carbonet udføres ved opvarmning til 950 ° C i en dampluftatmosfære. Denne proces oxiderer overfladen med et ca. 10% tab af kulstof (tabel 9.3).

Syntetiske organiske polymerer, såsom Amberlite XAD-4, har hydrofobe overflader og er ret nyttige til fjernelse af relativt uopløselige organiske forbindelser, såsom chlorerede pesticider. Disse absorbenter regenereres let af opløsningsmidler, såsom isopropanol og acetone.