Filtrace odpadní vody - aundry

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
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
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
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
Úprava odpadních vod - VSTUP
Složení odpadních vod může významně lišit a tím je ovlivněna volba
metody úpravy výstupní vody.
COD
BOD
mg/l
mg/l
normální
1000
400
náročné
3500
1250
pH
Pcelk.
Ncelk.
TSS
mg/l
mg/l
mg/l
10
20
2-16
60
10
30
5-30
150
Zdroj: Vercaemst & Dijkmans, ‘BBT-studie, 1999’.
Ionty těžkých kovů
Uhlovodíky
AOX
Odletky
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
5
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
C
t
wand
-
Membrane
C
bulk
-
source: VITO
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
15
Princip příčného toku
Příčný tok se vyžaduje proto, aby se minimalizovala koncentrační
polarizace v důsledku turbulence.
FEED
Permeate
C
t
wand
Membrane
C
bulk
-
zdroj: VITO
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
16
Reverzní osmóza
Koncentrační polarizace ovlivňuje uspořádání instalace RO:
Module 1
Feed
1
2
3
Pressure tube
Retentate
source: VITO
Permeate
1
2
50% recovery
3
75% recovery
85% recovery
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
17
Reverzní osmóza
Příklad instalace RO:
zdroj: See:Water
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
18
Reverzní osmóza
Příklad instalace RO:
zdroj: See:Water
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
19
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
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: 85-95 %
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
21
Ultrafiltrace
Příklad instalování ultrafiltrace
zdroj: See:Water
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
22
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
Filtrace přes membrány
Vyšší kvalita filtrátu má za následek vyšší náklady na filtraci.
Mikrofiltrace & Ultrafiltrace:
• Průtok při procesu: 80-100 l/h.m²
• Tlak < 1.5 bar, spotřeba energie 0,1 kWh/m³
• Provozní náklady : 0.15 - 0.20 EURO/m³
Nanofiltrace:
• Průtok při procesu: 20 l/h.m²
• Tlak < 10 bar, spotřeba energie £ 0.5 kWh/m³
• Provozní náklady : 0.25 - 0.35 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
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
Filtrace částic
Je k dispozici celá řada 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
Filtrace částic
Síta (0.2 - 0.25 mm)
- Statické síto
• nemá pohyblivé části
• má tendenci se ucpávat
• automatické čištění je drahé
1) Vstup surové odpadní vody
2) Síto
3) Odstraňování materiálu ze síta
4) Odvod přefiltrované vody
- Rotační síto
• téměř nedochází k ucpávání
• spolehlivé
• drahé
- Vibrační síto
•
•
•
•
údržba
energie
hlučnost
vysoká účinnost
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
27
Jiné parametry omezující výkon
Parametry
omezující výkon
Degradace
Modul 1 „Používání vody”
Nánosy
Jiné odpovídající
parametry
Kapitola 5c „Metody filtrace”
28
Jiné parametry omezující výkon
Degradace
Kyseliny
Alkálie
Aktivní kyslík
Rozpouštědla
Mikroorganismy
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
29
Jiné parametry omezující výkon
Nánosy
Zanášení: oxidy kovů, koloidy,
biomateriály
Usazeniny: CaSO4, CaCO3
Usazeniny: Mg(OH)2
Usazeniny: SiO2
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
30
Nános
zdroj: VITO
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
31
Nános
Pravidelné čištění speciálními detergenty prodlužuje životnost
membrány:
zdroj: VITO
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
32
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
3500
Solubility ( ppm)
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0
Zdroj: AKZO PQ
5
pH
10
15
Solubility of silica at ambient temperature as a function of pH.
( SHEIKHOLESLAMI R (1999))
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
33
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
Mikrofiltr
Filtrační modul včetně potrubí + regulace dotykem monitoru
-> Filtrate
-> Feed
<- Reflush
Turbid
Matter
Modul 1 „Používání vody”
Lint-x Regain
Kapitola 5c „Metody filtrace”
35
Mikrofiltr
Úspory vody v l/kg textilie, celá prádelna
Regain
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
36
….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
*Proces Sanoxy Plus
Modul 1 „Používání vody”
LINT-X
A 1000 ltr Back-up
B 1000 ltr Back-up
DRAIN
Kapitola 5c „Metody filtrace”
37
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 páry
Modul 1 „Používání vody”
Lint-X 
Regenerace
vody
Kapitola 5c „Metody filtrace”
38
Filtrace přes membrány - Souhrn
Používání je silně závislé na ceně vody
Membránová technologie je drahá, avšak ceny membrán klesají:
- Cena/m²: MF/UF: $80 ® 10$
- Energie: Pressure NF: 7 ® 3 bar
NF/RO: 15 $ ® 10$
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