Železo ve všech formách a nové možnosti jeho použití při čištění odpadních vod

Transkript

1 Železo ve všech formách a nové možnosti jeho použití při čištění odpadních vod Eliška Maršálková BÚ AV ČR Jana Matysíková ASIO, spol. s r.o. Vodovody a kanalizace Praha,

2 Obsah 1. Představení výstupů výzkumného projektu 2. Feráty představení 3. Použití ferátů při čištění OV 4. Testy aplikace ferátů na komunální odpadní vody 5. Nanočástice nulamocného železa (nzvi) 6. Použití nzvi 7. Použití nzvi pro čištění OV z galvanotechniky 8. Poloprovozní zařízení 9. Shrnutí

3 1. Představení výstupů výzkumného projektu Projekt NANORADI Pokročilé technologie hygienického a toxikologického zabezpečení odtoků z komunálních ČOV Výstupy projektu: Reaktor na aplikaci nanočástic nulamocného železa (nzvi) Zařízení pro dávkování a aplikaci ferátů do odpadní vody Know-how spojené s vlastnostmi a aplikací materiálů v praxi Navázání na výsledky výzkumného projektu Snaha o přenos do praxe

4 Sloučeniny Fe (Fe VI ) Více funkcí velmi silná oxidační činidla Dezinfekční účinky 2. Feráty (FeO 4 2-) Koagulační efekt (redukce Fe VI na Fe III )

5 2. Feráty Výhody Multiefektivní Velmi silná oxidační činidla Nevznikají nežádoucí vedlejší produkty dezinfekce Šetrné k životnímu prostředí produkty reakce jsou hydroxidy železa, Fe(III) a jiné v přírodě se vyskytující látky Nevýhody Nutnost manipulace v inertní atmosféře Výroba v malých objemech Vyšší cena

6 Odpadní vody s obsahem nebezpečných a rezistentních kontaminantů Degradace organických a anorganických sloučenin alkoholy, karboxylové kyseliny, fenoly, aminokyseliny kyanidy, amoniak, H 2 S) 3. Použití ferátů při čištění OV Převážně laboratorní měřítko Úprava pitné vody dezinfekce Koagulace Odstranění organiky Zlepšení organoleptických vlastností Odstranění As Komunální odpadní vody Využití multiefektu Dezinfekce Oxidace organických sloučenin a nežádoucích látek (xenobiotika, pesticidy aj.) Koagulace Stabilizace kalů deodorizace

7 4. Testy aplikace ferátů na komunální odpadní vody Testování antibakteriálního působení ferátů ČOV Ivančice A, B neošetřená kontrola (T0 ) 1. resp. 2. režim, C vzorek ošetřený ferátem (25 mg/l; T30 ) odběr za filtrem, D vzorek ošetřený ferátem (50 mg/l; T5 ) odběr před filtrem, E vzorek ošetřený ferátem (50 mg/l; T30 ) odběr za filtrem 7

8 Concentration EDs (peak area) EDs (peak area) 4. Testy aplikace ferátů na komunální odpadní vody ODSTRANĚNÍ EDs 10 mg/l Fe IV - 10 mg/l Fe V - 10 mg/l E3 E2 EE2 E1 DES E3 E2 EE2 E1 DES minut 5 minut 15 minut 30 minut 60 minut 0 0 minut 5 minut 15 minut 30 minut 60 minut Fe VI - 10mg/L E3 E2 EE2 E1 DES 0 0 minut 5 minut 15 minut 30 minut 60 minut 8

9 Počet bakterií počet bakterií počet buněk 4. Testy aplikace ferátů na komunální odpadní vody ODSTRAŇOVÁNÍ BAKTERIÍ POMOCÍ Fe IV ODSTRAŇOVÁNÍ BAKTERIÍ ODSTRAŇOVÁNÍ BAKTERIÍ POMOCÍ Fe V K 1 mg/l 10 mg/l 100 mg/l 1000 mg/l K 1 mg/l 10 mg/l 100 mg/l 1000 mg/l ODSTRAŇOVÁNÍ BAKTERIÍ POMOCÍ Fe VI K 1 mg/l 10 mg/l 100 mg/l 1000 mg/l 9

10 4. Testy aplikace ferátů na komunální odpadní vody EKOTOXICITA Fe IV, Fe V, Fe VI Organism Endpoint Fe IV (mg/l) Fe V (mg/l) Fe VI (mg/l) D. magna 24-h immobilization (± 2.43) (± 0.005) (± 0.005) D. magna 48-h immobilization (± 1.71) (± 0.005) (± 0.005) E. coli 24-h growth (± 45.0) (± 57.5) (±98.94) B. subtilis 24-h growth (± 5.2) (± 50.05) n.d. * P. subcapitata 72-h growth 22.9 (± 2.03) (± 1.15) (± 1.60) S. nidulans 72-h growth (± 0.58) 8.28 (± 0.15) 1.19 (± 0.289) S. alba 72-h germination (± 16.49) (± 2.49) (± 2.22) L. minor 7-d growth 54.5 (± 1.08) (± 2.18) (± 2.43) Hodnoty toxicity jsou vyjádřené jako EC50. 10

11 5. NANOČÁSTICE NULAMOCNÉHO ŽELEZA Fe(0) - nzvi Silné redukční schopnosti, vysoká reaktivita Rozměry: V řádech desítek nm Mechanismy reakce nzvi: Redukce Adsorpce koagulace Produkty reakce:netoxické oxidy Fe, bez vnosu solí Povrch částic: m 2 /g

12 5. NANOČÁSTICE NULAMOCNÉHO ŽELEZA Fe(0) - nzvi Formy nulamocného železa: Pyroforický prášek Stabilizovaný prášek (STAR) Příprava vodné suspenze Fe 0 /H 2 O= ¼ Možnosti likvidace vzniklého kalu: Spalování Skládkování

13 6. Použití nanočástic Fe (nzvi) Sanace podzemních vod znečištěných různými typy kontaminantů Současné využití Čištění povrchových a odpadních vod Čištění průmyslových odpadních vod Těžké kovy Jiné organické sloučeniny Anorganické nekovové sloučeniny Halogenované uhlovodíky Budoucí perspektiva

14 6. Použití nanočástic nzvi Skupina Název kontaminantu Skupina Název kontaminantu Chlorované methany Trihalomethany Chlorované ethany Chlorované etheny Zkušenosti Dichlormethan s odstraněním: A) Cd, Chloroform Pb, Hg, Zn, Ni, Cu(vody z mokrého Trichlorbenzen čištění spalin) B) Cu, Ni (galvanotechnika) C) NO 3 - D) As Tetrachlormethan Chlormethan Bromdichlormethan Tribrommethan Dibromchlormethan 1,1-Dichlorethan 1,1,1-Trichlorethan 1,1,1,2-Tetrachlorethan 1,1,2,2-Trichlorethan 1,1,2,2-Tetrachlorethan Hexachlorethan Tetrachlorethen Trichlorethene 1,1-Dichlorethen Trans-1,2-Dichlorethen Cis-1,2-Dichlorothen Chlorethen Chlorované benzeny Další organické kontaminanty Chlorbenzen Dichlorbenzen Tetrachlorbenzen Pentachlorbenzen Hexachlorbenzen Trichlorfluorethan Trinitroglycerin Nitrobenzen Pentachlorfenol Polychlorované bifenyly Organická barviva Dioxiny Ionty těžkých kovů Arsen Olovo Barium Rtuť Kadmium Nikl Chrom Zinek Měď Anorganické anionty Sírany Dichromany Nitráty

15 7. Použití nzvi pro čištění OV z galvanotechniky Odpadní vody z galvanotechniky Zdroj: Technologická oplachová voda z kyanidového pomědění odtok z neutralizační stanice Technologická voda Akumulace Neutralizace Flokulace Sedimentace Odběr Dočištění Problémové parametry: Zbytkové koncentrace Cu a Ni Limitní hodnoty: NV 23/2011 Sb. Cu: 0,5 mg/l Ni: 0,1 mg/l Forma nzvi: vodná suspenze pyroforického nzvi

16 7. Použití nzvi pro čištění OV z galvanotechniky Odpadní vody z galvanotechniky Parametry odpadní vody - vstup Ukazatel Jednotka Nefiltrovaná Filtrovaná CHSK [mg/l] Cu [mg/l] 3,16 1,1 Ni [mg/l] 0,38 0,27 Zn [mg/l] 0,56 0,49 Al [mg/l] 0,04 0,02 Cr celk. [mg/l] 0,02 0,02 Fe celk. [mg/l] 0,28 0,03 Konduktivita [ms/m] ph [-] 9,56 9,46

17 Koncentrace Ni [mg/l] Koncentrace Cu[mg/l] 7. Použití nzvi pro čištění OV z galvanotechniky Odpadní vody z galvanotechniky Sériový test v SBR Dávka nzvi 300 mg/l Doba reakce: 3 h Nezávislé testy probíhající v řadě za sebou, bez proplachu reaktoru. 1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000 1,084 Surová - filtrát 1,084 0,150 1.cyklus 0,163 Měď 0,118 0,221 2.cyklus 300 mg/l magnetická separace separace na PTFE membráně 0,139 0,134 3.cyklus 0,300 0,268 0,268 Nikl magnetická separace 0,250 0,200 separace na PTFE membráně 0,150 0,100 0,050 0,000 0,065 0,086 0,065 0,065 0,079 0,113 Surová - filtrát 1.cyklus 2.cyklus 3.cyklus

18 8. Poloprovozní zařízení pro aplikaci nzvi Aplikace nzvi v poloprovozních podmínkách Míchaný reaktor - Princip SBR Materiál: Ocel (odolnost vůči opakovanému účinku nzvi) Inertní atmosféra Úprava ph Automatické dávkování nzvi koagulace Patentované řešení Elektromagnet urychlení separace nzvi

19 8. Poloprovozní zařízení pro aplikaci nzvi Webové rozhraní reaktoru Nastavení a automatická funkce GSM modul v případě spuštění alarmu zaslání zprávy Bezpečnostní čidla hladinové a tlakové sondy vypnutí procesu v případě překročení Doplnění o sekvenci koagulace/flokulace po reakci s Fe Sekvence Čištění reaktoru (po předem definovaném počtu proběhlých cyklů)

20 9. SOUHRN Vývoj materiálů železa je velmi aktuální a posouvá se rychle kupředu Nulamocné železo a feráty mají specifické použití a v budoucích letech očekáváme jejich rozšíření A) Feráty - prokázaly vysokou účinnost pro odstraňování polutantů a díky své multifunkčnosti mohou být vhodně používány pro dočištění a hygienizaci odtoků nejen komunálních ČOV. - Účinnost na vybraná xenobiotika a resistentní znečištění B) nzvi Použití nzvi vede k účinné redukci velké skupiny polutantů Použití je v současnosti spojeno s vyššími provozními náklady Nejvhodnější aplikace: Použití pro dočištění zbytkových problémových koncentrací (nižší dávky) Možnost použití nzvi při speciálních aplikacích jako jsou havárie, kontaminace vod apod.

21 Koncentrace As [ug/l] c Cu (mg/l) Firma ASIO, spol. s r.o. Máme zkušenosti s odstraněním těžkých kovů (Cu, Ni, As, Cd, Zn, Hg) a NO 3 - Máme zkušenosti s aplikací nzvi a ferátů do následujících odpadních vod: odpadní vody z mokrého čištění spalin s obsahem těžkých kovů odpadní vody z galvanoven s obsahem těžkých kovů odpadní vody se zvýšenou koncentrací dusičnanů odpadní vody s obsahem As Pyroforické nzvi Stabilizované nzvi (STAR) Dávka Fe(0) [mg/l] 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0, dávka Fe (0) (mg/l)

22 Firma ASIO, spol. s r.o. Nabízíme: Laboratorní ověření účinnosti technologie na vzorku vody Poloprovozní ověření účinnosti technologie Přenos do provozního měřítka Porovnání s jinými technologiemi Návrh aplikace ferátů v kontinuálním a diskontinuálním měřítku Návrh aplikace nzvi s semikontinuálním a diskontinuálním provozu Konzultační služby Obraťte se na nás: S řešením čištění průmyslových odpadních vod s obsahem TK a jiných polutantů Pokud máte problémy se zbytkovými koncentracemi uvedených polutantů Pokud selhávají konvenční metody pro čištění odpadních vod Pokud máte zájem vytvořit komplexní a optimální řešení projektu na míru, včetně realizace Pokud se chcete dozvědět více o nové technologii aplikace ferátů a nzvi pro čištění vod

23 Děkujeme za pozornost Kontakt: