Univerzitet u Novom Sadu
Prirodno­matematički fakultet
Departman za hemiju, biohemiju i zaštitu životne sredine
Ud ž j za unapređenje
Udruženje
đ j zaštite
š i životne
ži
sredine
di „Novi Sad“
N i S d“
FIZIČKO HEMIJSKI TRETMAN NA POSTROJENJU
FIZIČKO-HEMIJSKI
ZA PREČIŠĆAVANJE OTPADNIH VODA
MSc Jasmina Nikić
Novi Sad 2­5. septembar, 2014.
1
Fizičko-hemijski tretman na postrojenju za
prečišćavanje otpadnih voda
ƒ Uvođenjem fizičko-hemijskog
fizičko hemijskog tretmana
poboljšava se kvalitet tretirane vode,
što je veoma značajno s aspekta sve
strožije zakonske regulative
ƒ Osnovni nedostatak koji može da u
potpunosti limitira primenu fizičkohemijskih procesa u tretmanu otpadnih
voda
je
problem
generisanja
flokulacionog mulja i visoki operativni
troškovi dodatka hemijskih sredstava
KOAGULACIJA I FLOKULACIJA
TALOŽENJE
FILTRACIJA
Uklanjanje suspendovanih materija i nutrijenata
(fosfor)
ADSORPCIJA
Uklanjanje rastvorenih organskih materija
2
KOAGULACIJA I FLOKULACIJA
Destabilizacija i agregacija koloidnih čestica
Koagulanti – soli Al i Fe, kreč
Flokulanti – neorganski i organski polimeri
(katjonski (polyDADMAC, epi-DMA), anjonski
(PVSA PSSA) nejonski (PAM,
(PVSA,PSSA),
(PAM PEO))
• Dodatak koagulanata (alum ili feri-hlorida)
snižava pH vrednost vode
Efikasnost procesa uslovljena je:
• Dozom koagulanta/flokulanta - Jar test,pilot
postrojenje
• Intenzitetom mešanja i vremenom kontakta
Koagulacija-intenzivno mešanje(3-5 minuta)
Flokulacija-sporo mešanje (10-45 minuta)
•
•
3
KOAGULACIJA I FLOKULACIJA
Uređaji za brzo mešanje
In line difuzer
Doziranje u otvoreni kanal 4
KOAGULACIJA I FLOKULACIJA
Uređaji za sporo mešanje
Flokulator sa horizontalnim kružnim mešanjem sa lopaticama
Fl k l t sa vertikalnim
Flokulator
tik l i kkružnim
ž i mešanjem
š j sa llopaticama
ti
5
Flokulator sa vertikalno šetajućim pedalama
Hidraulički flokulatori
H
H
L
6
KOAGULACIJA I FLOKULACIJA
UkUUklanjanje fosfora
Al3+ + HnPO4n-3 AlPO4 + nH+
Fe3+ + HnPO4n-3 FePO4 + nH+
10Ca2+ + 6PO43- + 2OH- Ca10(PO4)6(OH)2
• Uklanjanje fosfora u zavisnosti od mesta
doziranja hemikalije
a)) Pre-precipitacije
b) Ko-precipitaciji
c) Post-precipitacija
Doze metalnih soli –iznad stehiometrijskog
odnos (približno 2:1)
• Češći pristup -doziranje metalnih soli pre
bi l šk procesa kkako
biološkog
k bi se smanjila
jil ddoza
koagulacionog sredstva (niži stehiometrijski
odnos)
j j TSS-80-90%
• Efikasnost uklanjanja
BPK5-40-70
HPK 30-60
fosfor 90%
•
Hemijsko uklanjanje fosfora u zavisnosti od mesta primene hemikalija
7
KOAGULACIJA I FLOKULACIJA
KONTROLA PROCESA
Kontrola doziranja-određivanje hemijske doze
• Određivanje optimalne doze-Jar test, pilot ispitivanja
• Automaska kontrola doziranja koagulanta-srazmerno protoku
• Prekomerno doziranje- restabilizacija koloida
• Nedovoljno doziranje- povećanje mutnoće
Monitoring mutnoće
• Indikator pravilnog/nepravilnog doziranja
• On line sistemi (senzori)-doziranje na osnovu izmerene
mutnoće
Monitoring pH
• Indikator za korekciju pH vrednosti
• On line sistemi
8
TALOŽENJE
Sistemi visoke efikasnosti na bazi
gravitacionog izdvajanja i ugušćivanja
ili "otežavanja" suspendovanih i
koloidnih čestica
Produkcija velike
k liči mulja
količine
lj usled
l d
hemijskog doziranja
Vreme zadržavanja
otpadne vode u
taložniku od 1,5-2,5 h
Sistem za taloženje na bazi otežavanja flokula
9
TALOŽENJE
KONTROLA PROCESA
Površinsko opterećenje taložnika (m3/m2·dan)
• Zavisi od protoka i zapremine recirkulacionih tokova
• Kontrola
K t l uključivanja
klj či j povratnih
t ih ttokova
k
Organsko opterećenje (kg/m2·dan)
Vreme zadržavanja vode u taložniku
Recirkulacija mulja
• Prekomerno nakupljanje mulja -preopterećenje grebača, isplivavanje flokula, neželjena
mikrobiološka aktivnost
• Učestalo/dugotrajno ispumpavanje mulja-suviše tanak sloj mulja (manje od 1% čvrste
materije) narušava efikasnost daljih procesa obrade mulja (veća potrošnja goriva u
postrojenjima za spaljivanje mulja)
Monitoring pH i mutnoće
• Visoka vrednost mutnoće-nepravilna izvedba koagulacije i flokulacije (nepravilno
doziranje, prestanak doziranja, neadekvatna disperzija koagulanta)
10
FILTRACIJA
•
•
•
•
Najčešće se primenjuju gravitacioni i
filteri pod pritiskom
Veliki broj filtracionih medijuma
(pesak i antracit)
Pranje filtera:
-Povratno pranje (backwashing)
-površinsko filtera
-koprimovanim vazduhom
Savremeni filtracioni sistemi obično
imaju i sistem za doziranje
određenih hemikalija -polielektrolita
polielektrolita
11
FILTRACIJA
KONTROLA PROCESA
Kontinualni monitoring pada pritiska na filteru:
p pritiska
p
p
j
• Visoki pad
kroz filter -potreba
za ppovratnim ppranjem
• Posle svakog pranja, treba obratiti pažnju na inicijalni pad pritiska - povećanje inicijalnog
pada pritiska kroz filter ukazuje na kratko vreme pranja/neadekvatno pranje
Kontinualni monitoring mutnoće efluenta
• Indirektna mera koncentracije suspendovane materije i najbolji kontrolni
parametar
TSS = (TSSf) x (T)
• Poveçana mutnoca efluentaefluenta automatsko iskljucivanje filtera
Povratno pranje filtera (backwashing)
• Nedekvatno čišćenje ispune-akumulacija mikroorganizama i začepljenje filtera
• Trajanja povratnog pranja od 5-8 miin
• Voda potrebna za pranje <od 5% protoka tretiranih otpadnih voda
Doziranje hemikalija u filter
• Niska i previsoka doza polimera –prestanak rada filtera
• Optimalna doza polimera- sprečava prevremeni prestanak rada
filtera,smanjuje količinu otpadne vode od pranja filtera
12
REKARBONIZACIJA-podešavanje pH vrednosti
• Rekarbonizacija-snižavanje
pH
vrednosti
otpadnih voda tretiranih krečom (pH 10-11) ili u
slučaju
l č j hemijske
h ij k precipitacije
i it ij kada
k d je
j izlazni
i l i pH
H
visok, usled ispuštanja efluenta u površinske
vode
• Sp
Sprečavanje
eča a je pproblema
ob e a naa op
opremi
e
izazvani
a a
taloženjem CaCO3
• Korekcija pH vrednosti otpadne vode primenom
ugljen dioksida (tečnog/gasovitog)
• Jednostepena /dvostepena rekarbonizacija
Neztra box za
injektovanje tečnog CO2
Bazen za
rekarbonizaciju
KONTROLA
PROCESA
Kontrola
doziranja
Dvostepena rekarbonizacija
Monitoring pH
13
ADSORPCIJA
Uklanjanje rastvorenih organskih materija primenom aktivnog uglja
• Adsorpcija na aktivnom uglju
p
p
tretman otpadnih
voda ppraćen konvencionalnim biološkim pprocesom
a. kao unapređeni
b. kao veza sa nezavisnim fizičko-hemijskim tretmanom
GAC
PAC
•
•
•
•
Jednostavno doziranje
P
Povoljna
lj
ki
kinetika
tik
Nemogućnost regeneracije
Uklanjanje filtarcijom/flokulacijom
Tretman otpadne vode sa
PAC
• Sporija
p j kinetika
• Vreme kontakta sa otpadnom vodom
20-40 min.
• Mogućnost regeneracije
• Kolone sa p
protokom na g
gore/dole
Filteri sa GAC
Kolona sa GAC
14
ADSORPCIJA
KONTROLA PROCESA
Regeneracija uglja
• Prividna gustina (g/cm3), jodni broj,
sadržaj pepela, sorpcione izoterme
-indikatori za regeneracije uglja
• Temperatura peći tokom
regeneracije najmanje 820ºC
• Uvođenje pare u niže delove peći
(1000 g H2O(g)/kg uglja) unapređuje
proces regeneracije
Vreme kontakta
• Duže vreme kontakta -može
smanjiti HPK efluenta, boju i dozu
aktivnog ulja
• Neadekvatno vreme kontaktastvaranje neželjenih anaerobnih
uslova
15
ADSORPCIJA
Rad sa tri adsorpciona filtera serijski povezana
• Minimiziranja troškova i
broja ciklusa regeneracije
uglja
• Olakšava
Ol kš
sprovođenje
đ j
regeneracije
• Povećava iskorišćenje
uglja
gj
• Zahteva više filtera i
obimniji monitoring
procesa
16
UKLANJANJE AZOTA
Hlorisanje preko tačke prevoja
• Slobodni hlor reaguje sa amonijakom formirajući
hloramine (monohloramin,
(monohloramin dihloramin,
dihloramin trihloramin)
Monohloramin: NH3 + HOCl → NH2Cl + H2O
Dihloramine: NH2Cl + 2HOCl → NHCl2 + 2H2O
T ihl
Trihloramine:
i NHCl2 + 3HOCl → NHCl3 + 3H2O
• Dodavanjem hlora u višku, hloramini oksiduju
j do ggasovitogg azota
amonijak
2NH3+ 3HOCl → N2↑+ 3H2O + 3HCl
• Hlorisanje preko prevojne tačke ekonomski
neisplativo (40-50 puta veća doza od one koja se
primenjuje za dezinfekciju vode)
• Velika količina hlora snižava pH vrednost efluentana 1 mg/l amonijačnog azota, dozira se približno 30
mg/l baze
• Primena
hloraformiranje
dezinfekcionih
nusproizvoda
17
UKLANJANJE AZOTA
Hlorisanje preko prevojne tačke
KONTROLA PROCESA
Kontrola doziranja
• Usklađenost doze hlora i amoničnog azota
Monitoring i održavanje pH vrednosti
• Oksidacione sposobnosti samog hlora
• Ukoliko pH vrednost vode opadne može doći do
formiranja gasa neprijatnog mirisa (azot
(a ot trihlorida)
Monitoring koncentracije NH4-N u
influentu i efluentu
Kontinualni monitoring NH4-N
primenom VARiON 700 senzora 18
UKLANJANJE AZOTA
Jonska izmena
Prirodni i sintetički jjonoizmenjivači
j
visoko selektivni ka NH4+
KONTROLA PROCESA
Monitoring NH4-N u
influentu/efluentu
ProAm Ammonium Analyzer
Monitoring
pH
Kontrola povratnog
pranja
YSI IQ Senzor
19
UKLANJANJE AZOTA
Striping amonijaka
Amonijačni azot se nakon konverzije u rastvoreni gasoviti amonijak iz otpadne
vode može ukloniti u jedinicama za striping
vode,
NH4+↔ 3NH3 + H+
pH>12 = NH3(g)
KONTROLA
PROCESA
Održavanje pH
vrednosti oko 11
Obezbeđivanje dovoljne
količine vazduha
((2200:1 - 3800:1 )
vazduh-voda
Temperatura
20
HVALA NA PAŽNJI!!!
21
Download

Fizičko-hemijski tretman otpadnih voda i