Úprava odpadních vod Různé metody filtrace odpadní vody z prádelen

Transkript

1 Leonardo da Vinci Project Udržitelný rozvoj v průmyslových prádelnách Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Úprava odpadních vod Různé metody filtrace odpadní vody z prádelen Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 1

2 Obsah Úprava odpadních vod a kvalita vody Metody úpravy odpadních vod Filtrace přes membrány: jak to funguje? Filtrace přes membrány: jak zvolit správnou technologii? Reverzní osmóza Ultrafiltrace Keramické membrány Filtrace přes membrány a náklady na filtraci Předfiltrace & Filtrace částic Parametry omezující výkon & Údržba Jednoduché metody filtrace & Koncepce regenerace zdrojů Souhrn Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 2

3 Učební cíle Naučíte se základům technologie filtrace přes membrány a jak je možné je využívat při úpravách odpadní vody z prádelen. Budete schopni zvolit optimální metodu filtrace jak podle kvality vody, kterou upravujete, tak podle kvality vody, jakou si přejete získat po filtraci. Pochopíte důležitost kroků předúpravy, aby byla úspěšně využita filtrace přes membrány. Naučíte se proč a jak správně udržovat systémy filtrace přes membrány. Poučíte se, jak je možné dosáhnout značných úspor vody tím, že se zkombinuje jednoduchá filtrace a vhodné procesy praní. Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 3

4 Úprava odpadních vod Chcete zlepšit kvalitu výstupu vody z vaší prádelny nebo opakovaně používat vodu ve vaší prádelně? a ušetřit peníze? VÝSTUP VODA VSTUP ODPADNÍ VODA Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 4

5 Úprava odpadních vod - VSTUP Složení odpadních vod může významně lišit a tím je ovlivněna volba metody úpravy výstupní vody. COD BOD ph P celk. N celk. TSS mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l normální náročné Zdroj: Vercaemst & Dijkmans, BBT-studie, Ionty těžkých kovů Uhlovodíky AOX Odletky Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 5

6 Úprava odpadních vod - VÝSTUP Jakmile si definujete cílovou kvalitu výstupní vody z vaší prádelny nebo kvalitu opakovaně používané vody, pak vezměte v úvahu následující parametry: - Nízký obsah COD - Nízký obsah solí - Nepřítomnost kovů - Nepřítomnost barviv - Nulovou biologickou aktivitu Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 6

7 Metody úprav odpadních vod Možná již znáte klasické metody úpravy odpadních vod, jako jsou - Koagulace & vločkování (& sedimentace, flotace) Cíl: Odstranit suspendované tuhé látky, koloidy, přírodní organické materiály. - Filtrace přes aktivní uhlí Cíl: Odstranit přírodní organické materiály, mikroskopické znečišťující látky. - Oxidace (ozon, ultrafialové záření, chlor, peroxid vodíku) Cíl: Degradace organických materiálů, desinfekce. - Biologické metody Cíl: Degradace organických materiálů, dusíku, železa. - Iontoměniče Cíl: Změkčování vody, odstraňování tvrdosti vody. - Destilace & vypařování Cíl: Odstraňování rozpouštědel, olejů. V tomto modulu se naučíte něco o filtraci přes membrány Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 7

8 Filtrace přes membrány: jak funguje? Jednoduchý náhled nato, jak membrány fungují při odstraňování znečišťujících látek: source: VITO Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 8

9 Filtrace přes membrány: jak je vybírat? Tento přehled ukazuje, jak si můžete vybrat separační proces podle velikosti znečišťujících látek v odpadní vodě. Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 9

10 Filtrace přes membrány: jak je vybírat? Kvalita prostupu filtrem silně závisí na použité metodě filtrace. Na snímcích uvedených níže můžete pozorovat (zleva doprava) vzorky přiváděné odpadní vody, prostup přes ultrafiltr a prostup přes filtr při reverzní osmóze. zdroj: Wehrle zdroj: VITO Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 10

11 Reverzní osmóza (RO) Nejmenší materiály (včetně solí) se mohou odstraňovat pomocí reverzní osmózy, která poskytuje filtrát nejvyšší kvality. Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 11

12 Spirálové membrány pro RO Prvek spirálové vinuté membrány je konstruován z jedné nebo více membránových plášťů navinutých kolem centrální perforované trubky. Filtrát prochází přes membránu do pláště a teče ve směru spirály dovnitř do centrální trubky. zdroj: GE Water Technologies source: GE Water Technologies Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 12

13 Spirálové membrány pro RO Prvek spirálově vinuté membrány je konstruován z jedné nebo více membránových plášťů navinutých kolem centrální perforované trubky. Filtrát prochází přes membránu do pláště a teče ve směru spirály dovnitř do centrální trubky zdroj: GE Water Technologies source: GE Water Technologies Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 13

14 Princip příčného toku Koncentrační polarizace je úkaz, kdy se nalézá v blízkosti povrchu membrány zvýšená koncentrace materiálů z odpadních vod. zdroj: VITO Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 14

15 Princip příčného toku Vysoká koncentrační polarizace má za následek i) Silně snížený průtok filtrátu ii) Difúzi solí přes membránu iii) Vysrážení solí nebo vznik usazenin FEED Permeate t - C wand Membrane C bulk - source: VITO Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 15

16 Princip příčného toku Příčný tok se vyžaduje proto, aby se minimalizovala koncentrační polarizace v důsledku turbulence. FEED Permeate t - C wand Membrane - C bulk zdroj: VITO Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 16

17 Reverzní osmóza Koncentrační polarizace ovlivňuje uspořádání instalace RO: Feed Module Pressure tube Retentate Permeate source: VITO 1 50% recovery % recovery 85% recovery Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 17

18 Reverzní osmóza Příklad instalace RO: zdroj: See:Water Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 18

19 Reverzní osmóza Příklad instalace RO: zdroj: See:Water Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 19

20 Ultrafiltrace Špínu na pracovních oděvech, jako je olejová emulze a baktérie je možné odstranit pomocí ultrafiltrace. Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 20

21 Ultrafiltrace Aplikace: - Úprava odpadních vod z praní pracovních oděvů z továren - Předúprava před instalací RO Kvalita vstupující vody: - TSS < 50 mg/l - předfiltrace ± 200 µm Kvalita vody ve filtrátu: - SDI < 2 ( Index hustoty kalu) - Zákal < 0.1 NTU - Mikroorganismy snížení z log 4 (viry) až na log 6 (bakterie) Regenerace filtrátu: % Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 21

22 Ultrafiltrace Příklad instalování ultrafiltrace zdroj: See:Water Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 22

23 Keramické membrány Keramické membrány jsou velmi robustní membrány (odolávají kyselinám, alkáliím, teplotě). Mikroskopický snímek a struktura keramické membrány UF: Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 23

24 Filtrace přes membrány Vyšší kvalita filtrátu má za následek vyšší náklady na filtraci. Mikrofiltrace & Ultrafiltrace: Průtok při procesu: l/h.m² Tlak < 1.5 bar, spotřeba energie 0,1 kwh/m³ Provozní náklady : EURO/m³ Nanofiltrace: Průtok při procesu: 20 l/h.m² Tlak < 10 bar, spotřeba energie 0.5 kwh/m³ Provozní náklady : EURO/m³ Reverzní osmóza: Průtok při procesu: 15 l/h.m² Tlak < 10 bar, spotřeba energie ~ 0.5 kwh/m³ Provozní náklady < 0.4 EURO/m³ Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 24

25 Předfiltrace PŘEDFILTRACE JE VELMI DŮLEŽITÁ!!!!! Použití metod předfiltrace, jako je filtrace částic, je velmi důležitá, aby se zajistilo, že se membrány okamžitě neucpou. Předfiltrace umožňuje, aby filtrace přes membránu fungovala tak, jak je plánováno. Například filtrace částic může předcházet ultrafiltraci, která zase může předcházet reverzní osmóze nebo nanofilraci. Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 25

26 Filtrace částic Je k dispozici celářada zařízení pro filtraci částic: TLAKOVÁ FILTRACE - filtry s výměnnou vložkou - rukávové filtry - lapače nečistot - automatické filtry - pískové filtry - kalolis - rotující bubnové filtry VAKUOVÁ FILTRACE - rotační bubnové filtry s křemelinovou vrstvou - rotační filtry GRAVITAČNÍ FILTRACE - statické síto - rotující síto - vibrační síto ODSTŘEDIVÁ FILTRACE - odstředivka - odlučovač Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 26

27 Filtrace částic Síta ( mm) - Statické síto nemá pohyblivé části má tendenci se ucpávat automatické čištění je drahé - Rotační síto téměř nedochází k ucpávání spolehlivé drahé - Vibrační síto údržba energie hlučnost vysoká účinnost 1) Vstup surové odpadní vody 2) Síto 3) Odstraňování materiálu ze síta 4) Odvod přefiltrované vody Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 27

28 Jiné parametry omezující výkon Parametry omezující výkon Degradace Nánosy Jiné odpovídající parametry Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 28

29 Jiné parametry omezující výkon Degradace Kyseliny Alkálie Aktivní kyslík Rozpouštědla Mikroorganismy Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 29

30 Jiné parametry omezující výkon Nánosy Zanášení: oxidy kovů, koloidy, biomateriály Usazeniny: CaSO 4, CaCO 3 Usazeniny: Mg(OH) 2 Usazeniny: SiO 2 Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 30

31 Nános zdroj: VITO Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 31

32 Nános Pravidelnéčištění speciálními detergenty prodlužuje životnost membrány: zdroj: VITO Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 32

33 Usazeniny & rozpustnost siliky Když se používá úprava odpadních vod založená na filtraci přes membrány, je aplikace vhodných detergentů klíčovým požadavkem Je třeba používat produkty s účinkem proti usazování Solubility ( ppm) ph Zdroj: AKZO PQ Solubility of silica at ambient temperature as a function of ph. ( SHEIKHOLESLAMI R (1999)) Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 33

34 Metody jednoduché filtrace Při aplikaci metod jednoduché filtrace se voda může používat opakovaně, což vede ke značnému snížení spotřeby vody. Je třeba uvážit použití systémů jednoduché filtrace před tím, než se zavedou účinnější, ale mnohem dražší membránové systémy. Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 34

35 Mikrofiltr Filtrační modul včetně potrubí + regulace dotykem monitoru -> Filtrate -> Feed <- Reflush Turbid Matter Lint-x Regain Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 35

36 Mikrofiltr Úspory vody v l/kg textilie, celá prádelna Regain Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 36

37 .spotřeba vody 2,5 l/kg* Fresh water through meter 2 l/kg recov 0,5 l/kg fresh 2 l/kg fresh PRESS Centre tank 2 l/kg Tank B A Backflush LINT-X A B 1000 ltr Back-up 1000 ltr Back-up *Proces Sanoxy Plus DRAIN Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 37

38 Koncepce regenerace zdrojů Zavedení plně integrovaného řešení povede ve vaší prádelně k maximálním úsporám vody a nákladů SANOXY Budoucnost praní Heat-X Regenerace energie Steam-X Regenerace páryp Lint-X Regenerace vody Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 38

39 Filtrace přes membrány - Souhrn Používání je silně závislé na ceně vody Membránová technologie je drahá, avšak ceny membrán klesají: - Cena/m²: MF/UF: $80 10$ NF/RO: 15 $ 10$ - Energie: Pressure NF: 7 3 bar RO: 12 6 bar Investiční náklady se stávají stále důležitějšími Je důležitá předúprava vstupní vody Je třeba používat detergenty, které jsou kompatibilní s filtrací přes membrány Modul 1 Používání vody Kapitola 5c Metody filtrace 39