Čištění a neutralizace odpadních vod z procesů povrchových úprav 1
Obsah Úvod... 4 V průmyslových podnicích vznikají následující typy odpadních vod:... 5 Odpadní vody a jejich složení... 5 Rozdělení průmyslových odpadních vod... 6 Kyselé odpadní vody... 6 Alkalické odpadní vody... 6 Kyselé a alkalické odpadní vody s obsahem daných látek... 6 Kyanidové odpadní vody... 8 Chromové odpadní vody... 8 Rozdělení průmyslových odpadních vod... 8 Dle koncentrace... 8 Koncentrované odpadní vody koncentráty... 8 Oplachové vody... 8 Druhy znečištění průmyslových odpadních vod... 9 Anorganické znečištění... 9 Organické znečištění... 9 Čištění odpadních vod... 11 Mechanické čištění... 11 Hrubé předčištění... 12 Biologické čištění... 12 Fyzikálně chemické metody čištění odpadních vod:... 13 Separace nerozpuštěných látek... 13 Neutralizace... 13 Srážení... 13 Chemická oxidace a redukce... 13 Iontová výměna... 13 Adsorpce... 13 Extrakce... 13 Desorpce... 13 Membránové separační procesy... 13 Rozklad stabilizovaných emulzí... 13 Fyzikálně chemické metody čištění odpadních vod... 13 Separace nerozpuštěných látek... 13 Neutralizace... 14 Srážení... 14 Chemická oxidace a redukce... 15 Systémy čisticích stanic... 15 Odstavný způsob čištění... 15 Průtočný způsob čištění... 17 Přímý způsob čištění... 17 Přerušovaný způsob čištění... 17 Technologický postup neutralizace... 19 Zpracování kalu... 21 Finální zpracování kalu... 22 2
3
Úvod Jedním z velkých úkolů moderní civilizace je pokrytí prudce stoupající spotřeby vody jak průmyslové, tak pro osobní spotřebu obyvatelstva. V současné době se stále snižuje množství zdrojů kvalitní vody. K tomuto faktu přispívá kromě neustále se snižující hladiny spodních vod zejména degradace kvality vod, která je způsobena průmyslovými odpady nebo vysokou chemizací v zemědělské výrobě. Právě tento fakt v souvislosti se zvyšujícími se ekologickými nároky vede k nutnosti řešení problematiky úpravy odpadních vod, a to nejen komunálních, ale zejména průmyslových, které obsahují značné množství toxických látek. Největším zdrojem znečištění přírodních vod jsou odpadní vody produkované průmyslovými závody a provozovnami, zejména také provozovnami provádějící povrchové úpravy kovů chemickou cestou, jako například: galvanovny, eloxovny atd.. Z důvodu úspornosti vody je nutné v co nejvyšší míře v těchto provozech využívat vlastní odpadní vody jejich chemickou dezaktivací a jejich následným vracením do cirkulačního systému. Součastné posuzování jakosti povrchové vody klade na technologii čištění stále přísnější kritéria, protože provozovaná kapacita čistíren prostě nestačí zabránit občasným havarijním stavům na řekách. Je žádoucí, aby odpadní vody, odváděné po vyčištění do vodních toků, neovlivňovaly negativně jakost povrchových vod, ale především, aby nelikvidovaly jejich přirozenou samočisticí schopnost. Z ekologického hlediska, v dnešní době jak vnitrostátně, tak mezinárodně velmi bedlivě sledovaného, je vrcholně nutné zmíněný samočisticí proces povrchových vodních toků střežit a nerušit jej znečišťováním vodních toků. Geografická poloha území našeho státu předurčuje odvod povrchových vod vodními toky do sousedních států a tím je ještě více zdůrazněna nutnost zachování čistoty všech vodních toků. Každá nekázeň v této oblasti ohrožuje životní prostředí nejen našeho, ale i okolních států, které pochopitelně reagují velmi kriticky. Obr. 1: Jakost vody v tocích v letech 1991 2005 4
V průmyslových podnicích vznikají následující typy odpadních vod: Odpadní vody technologické Odpadní vody chladící Odpadní vody splaškové Odpadní vody srážkové odpadající přímo z technologických procesů nejvýznamnější složku znečištění, (kontakt se surovinami a produkty v průběhu výrobního procesu) mohou obsahovat toxické látky jako chladící medium méně znečištěné (snaha o opětovné využití v podniku) v umývárnách, sociálních zařízeních a jídelnách podniků (typické splaškové vody, dobře biologicky čistitelné) odváděné z areálu podniku nutné důsledné dělení na vody nekontaminované kontaminované kontaminované odváděny mimo čistírnu odpadních vod Podzemní vody z hydrogeologické ochrany Odpadní vody a jejich složení chemické a petrochemické podniky bývají vybaveny systémy hydrogeologické ochrany (brání šíření znečištění podzemních vod z území daného podniku do okolí) V současné době se v České republice vyprodukuje cca jedna miliarda m 3 odpadních vod za rok. Převážná většina těchto vod je nějakým způsobem čištěna. Hlavními složkami této statistiky jsou vody splaškové, průmyslové a srážkové. Obr. 2: Roční produkce odpadních vod v ČR v r. 2007 (statistika MZe ČR) 5
Rozdělení průmyslových odpadních vod Dle složení jednotlivých látek: Kyselé odpadní vody Tento typ odpadních vod vzniká kupříkladu při moření, cínování, zinkování nebo niklování. Kromě volných kyselin obsahuje i soli příslušných kovů. Hodnota ph kyselých odpadních vod se pohybuje v rozmezí 1,5 4,0 a obsah kyselin a kovových solí je až 500mg.l 1. Alkalické odpadní vody Tyto odpadní vody pocházejí zejména z procesů alkalického odmašťování a některých procesů moření. Hodnota ph alkalických oplachů se pohybuje v rozmezí 9,5 12,5. Kyselé a alkalické odpadní vody s obsahem daných látek S obsahem toxických kovů Alkalické a kyselé odpadní vody s obsahem toxických kovů se zneškodňují neutralizací a srážením. Dle složení odpadní vody je ph upraveno na takovou hodnotu, kterou je dosažena nejmenší zbytková koncentrace iontů kovů ve vyčištěné vodě. S obsahem ostatních kovů Tento typ odpadních vod se zneškodňuje společně s ostatními alkalickými a kyselými odpadními vodami s obsahem toxických kovů v případě, že neobsahují složky zhoršující účinnost záchytu toxických kovů. S obsahem komplexotvorných látek Tento typ odpadních vod je posuzován podle vlivu na neutralizačně srážecí procesy. Pokud odpadní vody s toxickými kovy obsahují komplexotvorné látky v nepřijatelné míře, zneškodňují se speciálním postupem (např. sulfidovým srážením). S obsahem dusitanů Odpadní vody s obsahem dusitanů se zneškodňují redukcí na elementární dusík. V případě, že tento postup není možný, zneškodňují se oxidací v kyselém prostředí na dusičnany. S obsahem fluoridů Tento typ odpadních vod je zneškodňován převedením na nerozpustné fluoridy (např. fluorid vápenatý). S obsahem nátěrových hmot Odpadní vody s obsahem nátěrových hmot se zneškodňují koagulací nebo ultrafiltrací. Obsahují li šestimocný chrom, je nejprve nutné jeho převedení na chrom trojmocný. S obsahem nerozpuštěných látek (broušení, leštění, omílání) Tento typ odpadních vod se zneškodňuje hydroseparačními procesy, usazováním, koagulací, flotací, filtrací nebo kombinacemi těchto metod. Se specifickým znečištěním Tento typ odpadních vod se znečišťuje postupy ověřenými modelovými testy podle charakteru znečišťující složky. 6
7
Kyanidové odpadní vody Kyanidové odpadní vody vznikají v alkalicko kyanidových pokovovacích prostorech, například při zinkování, kadmiování, měnění a mosazení. V těchto lázních jsou soli kovů obsaženy hlavně ve formě jednoduchých a komplexních kyanidů. Dále vznikají při kyanidovém odmašťování. Kyanidové odpadní vody mají alkalickou povahu a hodnota ph je 9,0 11,5. Koncentrace veškerých kyanidů je v rozmezí 30 100mg.l 1. Kyanidové vody se zneškodňují zejména oxidačními postupy, například - alkalickou chlorací - manganistanem - ozónem nebo elektrolyticky. Chromové odpadní vody Tyto odpadní vody pocházejí především z procesů chromování a chromátování. Hodnota jejich ph je 2,5 5,0. Obsah šestimocného chromu je přibližně 300g.l 1 oxidu chromového. Odpadní vody, obsahující šestimocný chrom, se ve většině případů zneškodňují redukcí vhodným redukčním činidlem (siřičitanem sodným, oxidem siřičitým, vyčerpanými mořicími lázněmi s obsahem chloridu železnatého apod.) na sloučeniny trojmocného Chromu, který se v alkalickém prostředí vysráží jako hydroxid chromitý. Rozdělení průmyslových odpadních vod Dle koncentrace Koncentrované odpadní vody koncentráty Koncentrované odpadní vody vznikají znehodnocením funkční lázně v důsledku vyčerpání, znečištění nebo jiného poškození. Např. mořící, fosfátovaní, chromátovací. Patří sem také fluáty z iontoměničových stanic. Oplachové vody Oplachové vody tvoří hlavní a zároveň největší složku odpadních vod. Oplachování má značný vliv na výslednou jakost upravovaného povrchu. Při nedostatečném oplachu nebo při nedostatečné kvalitě oplachové vody může dojít ke vzniku skvrn na povrchu materiálu. Je proto pro danou situaci nutné stanovit správný postup oplachování. Neprůtočné oplachy Předměty se oplachují ve vodě napuštěné do oplachové nádrže. Po dosažení určité koncentrace vneseného elektrolytu se obsah vypustí a nahradí novou vodou. Neprůtočné oplachy se používají hlavně jako úsporné oplachy. Po nasycení lze úsporný oplach buď zahustit a doplnit jím hlavní lázeň, nebo se likviduje. Doba oplachu je asi 2 minuty, při použití míchání lze čas snížit asi na 30 sekund. 8
Průtočné oplachy Touto lázní protéká voda neustále. Je tím zaručen rovnoměrný oplach, jelikož nedochází ke zvětšování koncentrace elektrolytu jako při oplachu neprůtočném. Rychlost toku vody v oplachu je nutno volit tak, aby byl zaručen dostatečný oplach, a aby zároveň nedocházelo k plýtvání vodou. Protiproudé oplachy se v praxi používají i jako dvoustupňové, čímž se dosáhne úspory vody i kvalitnějšího povrchu. Doba oplachu je asi 30 sekund. Kaskádové oplachy Skládají se z několika neprůtočných oplachů řazených za sebou. V každém dalším oplachu se snižuje koncentrace elektrolytu. Nevýhodou tohoto způsobu je příliš velká náročnost na prostor a čas trvání oplachu. Po nasycení prvního oplachu se tento použije pro doplnění pokovovací lázně, nebo se použije jako druhotná surovina, například při práci s barevnými kovy. Na místo prvního oplachu nastupuje druhý atd. většinou se používají tři oplachy. Sprchový oplach Je vhodný pro elektrolyty s vyšší viskozitou. Pro duté součástky je však nevhodný. Druhy znečištění průmyslových odpadních vod Anorganické znečištění V průmyslových odpadních vodách jsou zvýšené koncentrace solí, které se běžně vyskytují ve vodách. Tyto soli jsou disociované do různých stupňů na kationty a anionty. Mezi nejobvyklejší kationty patří Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+ a v odpadních vodách k nim přistupuje NH 4 +. Z aniontů jsou to HCO 3, SO 4 2, Cl a v některých případech NO 3. Pro živé organizmy je v prostředí, kde žijí, důležitá hodnota ph, která vyjadřuje koncentraci vodíkových iontů. V přírodních vodách je dle norem limitována hodnotami od 6,0 do 8,5 (vodní toky), resp. 9,0 (ostatní toky). Z ekologického hlediska je velmi důležité sledovat množství těžkých kovů obsažených v průmyslových odpadních vodách. Do skupiny těžkých kovů patří všechny kovové prvky s výjimkou kovů alkalických a alkalických zemin. Některé z nich jsou mikrobiogenní (živý organizmus je potřebuje v určitém množství k životu), nicméně při vyšších koncentracích mají toxický účinek. Naopak některé z nich jsou toxické již při velice nízkých koncentracích (Hg, Cd, As, Pb). Toxicita je však velmi diferencovaná dle druhu organizmu. Např. pro člověka má Cd karcinogenní účinky, zatímco rostliny jsou k němu téměř netečné. Organické znečištění Přírodní organické látky (lipidy, sacharidy, proteiny aj.) jsou ve většině případů biologicky rozložitelné, a proto se vyjadřuje pouze jejich celková koncentrace zjednodušeně jako biochemická spotřeba kyslíku (BSK5). Koncentrace organických látek je takto vyjádřena množstvím kyslíku, který je spotřebován za definovaných podmínek v objemové jednotce vody biochemickými procesy, kterými je organická hmota za aerobních podmínek rozložena. 9
Pouze některé sloučeniny významně působící na kvalitu životního prostředí jsou sledovány odděleně. 10
Například: extrahovatelné látky (EL), které jsou dále rozděleny na polární PEL (lipidy) Čištění odpadních vod nepolární NEL (dříve nazývané jako ropné látky a minerální oleje) Rozpuštěné (velmi malé množství) Nerozpuštěné (plavou na hladině) Emulgované (řezné a chladicí emulze) povrchově aktivní látky (PAL), které způsobují výrazný pokles povrchového napětí. Jsou přirozeného původu (mýdla) nebo přirozeně připravené (tenzidy). Hlavním důvodem čištění odpadních vod je především zajištění nezávadné koncentrace toxických látek v odpadních vodách vypouštěných do kanalizace či vodoteče. Vzhledem k náročnosti čištění a následné kontroly je třeba těmto procesům věnovat zvýšenou pozornost. Během čištění dochází ke snižování obsahu solí i zbytků toxických látek. Analogie čištění odpadních vod vychází z procesů, které probíhají samovolně v přírodě. Vzhledem k množství produkovaných provozních vod je však nutné průběh čištění urychlit. Technologický proces úpravy vody se provádí následujícími způsoby: Mechanické čištění Biologické čištění Fyzikálně chemické metody čištění Mechanické čištění Mezi mechanické procesy, které se nejčastěji využívají k čištění odpadních vod, patří usazování a zahušťování suspenzí. Usazování se používá k hrubému předčištění odpadních vod, v lapících písku, v usazovacích, resp. Dosazovacích nádržích, kde současně probíhá i zahušťování suspenzí. Zahušťování probíhá v podobných nádržích, avšak cílem je zvýšení koncentrace kalu. 11
Obr. 3: Mechanické čištění ČOV Hrubé předčištění Během hrubého předčištění, jsou odstraněny velké plovoucí nebo vodou sunuté předměty. K tomuto procesu se využívají lapáky štěrku nebo česle. Lapáky štěrku zachycují velké předměty a jsou situovány před čistírnou na přivaděči odpadních vod. Česle jsou určeny k zachycení jak větších předmětů, tak hrubých nerozpuštěných částic. Jsou tvořeny řadou ocelových prutů, které jsou zasazeny do pevného rámu. Ten je umístěn většinou pod úhlem 30 až 60. Obr. 4: Lapák štěrku Obr. 5: Česle Biologické čištění Biologická úprava vody probíhá buď v podmínkách anaerobních a aerobních. Anaerobní způsob čištění = reakce probíhá bez přístupu kyslíku s využitím přirozeného rozkladu organických látek činností organismů Aerobní způsob čištění = aktivačních nádržích se mísí vločky organické hmoty osídlené organismy s nově přicházející odpadní vodou za stálého provzdušňování. Mezi základní výhody anaerobního procesu oproti aerobnímu patří: Nízká spotřeba energie Nižší produkce biomasy Nízké požadavky na živiny Možnost udržení vysoké koncentrace biomasy v reaktoru Nevýhody jsou: Menší reakční rychlost Vyšší zbytková koncentrace organických látek v odtoku Citlivost methanogenních bakterií vůči vnějším podmínkám Dlouhá doba zapracování procesu 12
Fyzikálně chemické metody čištění odpadních vod: Separace nerozpuštěných látek Neutralizace Srážení Chemická oxidace a redukce Iontová výměna Adsorpce Extrakce Desorpce Membránové separační procesy Elektrodialýza Dialýza Mikrofiltrace, ultrafiltrace, nanofiltrace Reverzní osmóza Rozklad stabilizovaných emulzí Fyzikálně chemické metody čištění odpadních vod Separace nerozpuštěných látek Hydrocyklon = pro oddělování nerozpuštěných látek odstředivou silou Filtrace = Během filtrace protéká kapalina přes porézní přepážku, na které se zachycují pevné částice. Obr. 6: Hydrocyklon Filtrace vrstvou zrnitého materiálu Odpadní voda obsahující nerozpuštěné látky prochází vrstvou zrnitého materiálu určitých vlastností, přičemž pevné nerozpuštěné látky se zachytávají uvnitř této vrstvy. Filtrace přes filtrační přepážku Obr. 7: Dekantační odstředivka Obr. 8 :Pásový lis Obr. 9: Komorový kalolis Flotace = podobná filtraci používá se k separaci nerozpuštěných látek z vody 13
Neutralizace Neutralizace je chemická reakce mezi kyselou (ph<7) a zásaditou (ph>7) látkou, při které reagují vodíkové a hydroxylové ionty za vzniku molekul vody. V průmyslových podnicích vznikají často odpadní vody, které nesplňují limity ph povolené pro vypouštění do vodních toků nebo městské kanalizace (obvyklé rozpětí je 6 8,5 až 9). Proto je před vypouštěním takových vod nutné provést jejich neutralizaci vhodným způsobem. Neutralizace bývá prováděna následujícími způsoby: Vypouštěním odpadních vod přímo do toku využívá tlumivé kapacity vody, neboli schopnosti tlumit změny ph po přídavku kyseliny nebo zásady. Kyseliny nebo zásady z odpadní vody jsou takto neutralizovány sloučeninami přítomnými v říční vodě. Mícháním kyselých a zásaditých odpadních vod používá se v případě, že v podniku vznikají kyselé i zásadité látky. Neutralizace tedy probíhá smícháním těchto látek. Při tomto procesu je nutné předejít vzniku toxických látek (při okyselení sulfidů se uvolňuje sulfan, po okyselení kyanidů kyanovodík apod.). Přídavkem dalších chemikálií nejčastější. Provádí se v neutralizačních stanicích. Nádrže, ve kterých probíhá reakce, musí být intenzivně míchány. V moderních zařízeních se stále více využívá automatizace a jednotlivá činidla jsou dávkována čerpadly s ph čidly. Srážení Reakce, kdy přidáním vhodného činidla dojde k vysrážení části rozpuštěných iontů ve formě sraženiny, která je ve vodě velmi omezeně rozpustná. Ionty látky, která byla rozpuštěná v kapalině, reagují s činidlem a vzniká tak jiná sloučenina. Příkladem srážení je například: Srážení kationtů nejčastěji jsou odstraňovány kationty kovů (Ni, Zn, Co, Cr). Ke srážení se používá zvýšení ph přídavkem vhodného činidla, přičemž každý kov se sráží při určité hodnotě ph. Srážení aniontů Tyto reakce se rozlišují podle toho, jaké látky je třeba vysrážet: Fosforečnany Fluoridy a fluorokřemičitany Sírany Kyanidy srážejí se buď hydroxidem vápenatým, nebo železitými, železnatými a hlinitými solemi lze je odstranit hydroxidem vápenatým ve formě fluoridu vápenatého nebývají považovány za toxické či nebezpečné, avšak je li nutné je vysrážet, využívá se k tomu hydroxid vápenatý nejčastějším způsobem vysrážení těchto látek je pomocí železnatých solí (FeSO 4 ) 14
Chemická oxidace a redukce Oxidací rozumíme, když daná látka ztrácí elektron, zatímco při redukci ho přijímá. Podle počtu vyměněných elektronů se mění oxidační číslo. Tyto reakce jsou spolu svázány, oxiduje li v systému jedna látka, druhá látka musí zákonitě redukovat. Právě proto jsou tyto děje označovány jako oxidačně redukční (redoxní). Oxidace chlorem a jeho sloučeninami Oxidace ozónem Oxidace peroxidem vodíku Oxidace manganistanem draselným Oxidace kyslíkem Pokročilé oxidační procesy Chemická redukce Tento typ reakce se v případě čištění odpadních vod používá méně často než oxidace, protože odpadní vody málokdy obsahují látky ve vyšším oxidačním stupni. Systémy čisticích stanic Žádný ze systémů zneškodňování není univerzální, vždy je třeba volit optimální na základě bilančních údajů, požadavku na zbytkové znečištění vyčištěné vypouštěné vody a místních podmínek. Můžeme je rozdělit na: Recyklační systémy osazené jako součást technologických linek provozů povrchových úprav. Zneškodňovací systémy, které můžeme rozdělit do následujících skupin, které jsou definovány v ČSN 75 65 05: Odstavný způsob čištění Průtočný způsob čištění Přímý způsob čištění Přerušovaný způsob čištění Odstavný způsob čištění Při odstavném způsobu se čištění odpadní vody provádí diskontinuálně. Nejčastější uspořádání je takové, kdy se do jedné nádrže napouští surová odpadní voda, ve druhé probíhá zneškodňování, z třetí se vypouští vyčištěná voda. Přednosti zařízení: vysoká účinnost čisticího postupu variabilita čistícího postupu nízké provozní náklady, automatický provoz s minimálními nároky na obsluhu vysoká spolehlivost a minimální nároky na údržbu (plastové provedení) Možnosti použití: Čištění odpadní vody s obsahem kovů, například zinku, olova, cínu, chrómu. Čištění odpadní vody s obsahem nerozpuštěných látek, čištění vod, které vznikají při omílání. 15
Obr. 10: Čistící a neutralizační stanice pro malé provozy 16
Průtočný způsob čištění Při průtočném způsobu probíhá čištění odpadní vody kontinuálně dávkováním chemikálií při současném přítoku a odtoku odpadní vody v zařízení. Pro dosažení optimální účinnosti je potřebné, aby významně nekolísala koncentrace znečištění odpadní vody a její produkce. Čistící postup lze dobře automatizovat. Předností tohoto způsobu je dosažení velkého výkonu zařízení při jeho relativně malé velikosti a možnost dosažení vysokého stupně automatizace. Přednosti zařízení: Vysoká účinnost čistícího postupu Malé rozměry vzhledem k výkonu. Automatický provoz s minimálními nároky na obsluhu. Možnost použití vápenného mléka (nízká koncentrace rozpuštěných látek) nebo hydroxidu sodného jako neutralizačně srážecího činidla. Úspora nákladů na likvidaci čistírenského kalu dosažení vysokého obsahu sušiny po odvodnění v kalolisu. Minimální nároky na údržbu plastové provedení. Možnosti aplikací: Čištění odpadní vody s obsahem kovů, např. zinku, olova, niklu, chrómu, hliníku, mědi, kadmia vznikajících při povrchových úpravách materiálů např. v galvanizovnách. Čištění odpadní vody s obsahem nerozpuštěných látek ve vznosu (broušení kamene, keramický průmysl, atd.). Přímý způsob čištění Podstatou přímého čištění je zneškodnění závadných látek obsažených v kapalině, která ulpívá na pokovovaných předmětech po vytažení z galvanických lázní, ještě před zředěním těchto zbytků oplachovou vodou. To znamená, že se před oplachové vany zařadí vana s upravovacím činidlem. V tomto roztoku se zneškodňují zbytky elektrolytu, který je vynášen z lázní, takže do oplachové vody se dostávají už jen nezávadné látky. Přednosti metody: Nižší spotřeba zneškodňovacích činidel Úspora vody a nižší potřeba pracovníků nutných pro likvidaci odpadních vod Možnost opětného použití oplachové vody v cirkulačním okruhu. Přerušovaný způsob čištění Od průtočného systému se liší tím, že odpadní vody se přivedou do zásobní nádrže a z ní se přečerpávají do reakční nádrže, kde se provede úprava. Úprava se tedy provádí sice za automatické kontroly složení odpadních vod a automatického dávkování, ale v odstavné nádrži. Znečištění odpadních vod se zjišťuje potenciometricky a činidla se dávkují automaticky z předem připravených zásobníků. Výhodou přerušovaného čištění proti odstavnému je to, že v důsledku rychlého zjišťováni koncentrace odpadních vod a rychlého dodávání potřebného množství činidel vychází celkové rozměry reakčních nádrží a 17
zásobních nádrží menší než obsahy nádrží u odstavného čištění. Při přerušovaném systému stačí pro každý druh odpadních vod pouze jedna reakční nádrž. 18
Blokové schéma přerušovaného způsobu čištění Technologický postup neutralizace 1. fáze snížení ph (přidání kyseliny a koagulantů) Během první fáze vstupují do reakce kyseliny a koagulanty, a to v následujícím pořadí: Je li ph odpadní vody: ph > 6,5 přidání kyseliny, snížení ph na 6,5 ph 6,5 kyselinu nepřidáváme Dávkování koagulantů Je li po dávkování koagulantů: ph > 5 dávkovat kyselinu a snížit ph na 5 ph 5 kyselinu již nepřidávat Koagulant: 40% roztok Fe 2 (SO 4 ) 3 Dávkování: Míchání: Doba míchání: 0,4l / 1m 3 odpadní vody velmi rychlé 10 min (nastavitelná doba 5 20 min) Kyselina: H 2 SO 4 V této fázi je možné do reakce přidat bentonit v podobě 10% suspense (100kg bentonitu / 1 m 3 vody). Ten je vhodný z následujících důvodů: zatěžuje kaly zlepšuje sedimentaci má schopnost vázat ropné látky má schopnost částečně vázat těžké kovy 2. fáze zvýšení ph 19
V druhé fázi do reakce vstupuje hydroxid vápenatý Ca(OH)2, kterým zvýšíme ph na hodnotu 10. 20
Vzhledem k tomu, že ve zkoumaných galvanických procesech využíváme Ni a Zn, přičemž Zn se sráží při ph 8 9 a Ni při hodnotě ph 9,5 10, dosahujeme v této fázi právě zmíněné hodnoty ph 10. Tím je zaručeno, že obě látky se vysráží. V této fázi je třeba dávkovat Ca(OH) 2 přerušovaně a po malých množstvích. To je nutné z hlediska časové prodlevy reakce Ca(OH) 2 s odpadní vodou. Po dokončení úpravy ph je důležité nechat reakci dojít po dobu 10 15 min. Zásaditá látka: Ca(OH) 2 Množství: Skupenství: Dávkování: Způsob dávkování: 2kg (1,5 3) sypkého vápenatého hydrátu / 1m 3 odpadní vody 10% suspense (100kg/1m 2 vody), stálé míchaní (z důvodu okamžité sedimentace) 20l suspense / 1m 3 odpadní vody přerušované po malých dávkách (přidávání malých dávek po cca 30 sekundách) z důvodu hrozícího předávkování 3. fáze flokulace a sedimentace kalu V poslední fázi přidáme do reakce flokulanty, které ihned reagují s předchozí fází, a dochází k vytvoření sraženin. Tato reakce probíhá za stálého míchání. Mezi velkými vločkami sraženiny se pohybuje spousta malých, které se díky promíchání spojí s většími a vytvoří celky (5 10 min). Tento kal je křehký, a proto je nutné zachovat velmi pomalý pohyb kapaliny. Použitou látkou v této fázi je polymerní flokulant (PF), který je dodávaný v sypké formě, a proto je nutné ho před použitím rozpustit ve vodě. Zásobní roztok je nutné připravit den předem v koncentraci 1g / 1l vody. Nalévá se max. 1,5l do 1m 3 reakční nádrže. PF se aplikuje ve formě tzv. pracovního roztoku. Při vlastním provozním použití je třeba dodržet předepsanou koncentraci PF, která je nezbytná pro jeho optimální rozmíchání v suspensi a umožní dobrou dispergaci a dokonalou účinnost. Proces sedimentace je velmi pomalý a může trvat až jednu hodinu. Flokulant: Množství: polymerní flokulant 1g flokulantu / 1l vody, max. 1,5l do 1m 3 reakční nádrže Míchání velmi pomalé míchání pomocí pomaloběžného velkého míchadla na dně nádrže Zpracování kalu Kal obsahuje určité procento vody a naším úkolem bude toto procento snížit. Obsahuje tzv. prostorovou vodu, kterou lze oddělit gravitačními silami. Další složka je voda pevně vázaná na částice kalu. Na její oddělení musíme použít více energie. 21
Základní typy kalové suspenze: Hydrofilní organický kal Zdrojem těchto kalů jsou odpadní vody: městské potravinářského průmyslu z chovu zvířat z textilního průmyslu z kožedělného průmyslu průmyslu organické chemie Hydrofilní anorganický kal Zdrojem těchto kalů jsou odpadní vody: anorganického chemického průmyslu barvíren textilního průmyslu koželužen Hydrofóbní organický kal Hydrofóbní organický kal je produkován flotací odpadních vod: tukového a masného průmyslu rafinerií ropy Finální zpracování kalu Konečné práce s kaly se řídí vždy příslušnou vyhláškou: Směrnice 1999/31/ES o skládkování, omezuje ukládání kalů na skládky jako biodegradabilní odpad Vyhláška MŽP o hodnocení nebezpečných vlastností odpadů č. 376/2001 Sb. Vyhláška MŽP o podmínkách použití upravených kalů na zemědělské půdě č. 382/2001 Sb. Vyhláška MŽP o podrobnostech nakládání s odpady č. 383/2001 Sb. Rozdělení finálního zpracování kalu: Sušení a spalování kalu Skladování kalu Zakomponování kalu do stavebních materiálů Použití k hnojivým účelům Kompostování 22
23