ZASTOSOWANIE MEMBRAN DO OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW Z PRZEMYSŁU SPOŻYWCZEGO

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "ZASTOSOWANIE MEMBRAN DO OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW Z PRZEMYSŁU SPOŻYWCZEGO"

Kajetan Wrona
7 lat temu
Przeglądów:

1 ZASTOSOWANIE MEMBRAN DO OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW Z PRZEMYSŁU SPOŻYWCZEGO Ewa Puszczało Instytut Inżynierii Wody i Ścieków Politechnika Śląska

2 SCHEMAT UBOJU Rozładunek i rozmieszczenie zwierzyny ubojowej Ogłuszanie Wykrwawianie Mocz, odchody, podściółka, substancje rozpuszczone i nierozpuszczone (mycie zwierząt, sprzętu i hal produkcyjnych) Uderzeniowo: kocioł do oparzania Ciągle: oparzanie natryskowe, krew cieknąca, zanieczyszczenia Oparzanie Usuwanie włosów i opalanie świń Zdejmowanie skóry Krew cieknąca Woda spławiakowa: strzępy skóry, krew cieknąca i inne Przygotowanie tusz zwierzęcych Dzielenie tusz zwierzęcych Chłodzenie tusz Treść jelit i żołądków (śluzy jelitowe)

3 NIEKORZYSTNE PROCESY spowodowane odprowadzaniem ścieków surowych do odbiornika naturalnego eutrofizacja wód, silne zużycie tlenu rozpuszczonego w wodzie, zagrzybienie dna i brzegów odbiornika, odkładanie szlamu i tłuszczu, zanieczyszczanie substancjami stałymi, takimi jak: włosy, szczecina, odchody zwierzęce, wydzielanie przykrych zapachów, zniszczenie życia biologicznego odbiornika, zakażenie odbiornika mikroorganizmami chorobotwórczymi.

4 CEL PRACY Celem badań było opracowanie koncepcji oczyszczania ścieków z przemysłu mięsnego w takim stopniu, aby w zależności od potrzeb, mogły być odprowadzane do odbiornika naturalnego lub zawracane do cyklu technologicznego zakładu. Badania prowadzono w dwóch układach hybrydowych łączących: proces ultrafiltracji z odwróconą osmozą, bioreaktor membranowy z odwróconą osmozą

5 Charakterystyka ścieków surowych i wartości dopuszczalne stężeń zanieczyszczeń odprowadzanych do odbiornika naturalnego Wskaźniki zanieczyszczeń ph Azot ogólny Fosfor ogólny Zawiesina ogólna Zakres 6,0 7,2 ChZT ,2 125 BZT , OBIEKT BADAŃ Stężenia zanieczyszczeń w ściekach surowych, g/m 3 Wartość średnia 6, Ładunki zanieczyszczeń kg/d Wartość średnia 26,1 *Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 8 lipca 2004, w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi. (Dz. U. Nr 168, poz. 1763) ,1 Dopuszczalne wartości stężeń zanieczyszczeń*, g/m 3 6,5 9,

6 Zdjęcia mikroskopowe obrazujące wielkość i kształt zanieczyszczeń znajdujących się badanych ściekach (skala: 1 jednostka = 100µm)

7 METODYKA BADAŃ Efektywność oczyszczania ścieków oceniono na podstawie obniżenia wartości wskaźników zanieczyszczeń tj. BZT 5 i ChZT oraz stężeń substancji biogennych: azotu i fosforu. W procesach membranowych wyznaczono również objętościowy strumień permeatu. Układ: UF + RO Proces filtracji ciśnieniowej oczyszczanych ścieków prowadzono stosując ciśnienie transmembranowe w przypadku ultrafiltracji - 0,3 MPa, natomiast dla odwróconej osmozy 2,0 MPa. W obu procesach zastosowano liniową prędkość przepływu ścieków nad powierzchnią membrany wynoszącą 2,0 m/s. Ultrafiltracyjne membrany z polisulfonu preparowane metodą rozdziału fazowego z roztworu błonotwórczych zawierającego 12% wag. (PSf-12) polimeru. Ich powierzchnie dodatkowo modyfikowano surfaktantem anionowym (dodecylosiarczanem sodowym SDS) w celu nadania jej właściwości hydrofilowych.

8 Układ: MBR + RO W procesie biologicznym wyznaczono najkorzystniejsze obciążenie osadu czynnego. Zakres pomiarowy obejmował wartości od 0,05 gchzt/g sm d do 0,25 gchzt/g sm d. Stosowano stężenie osadu czynnego w komorach bioreaktorów w granicach 4-40 [kg/m 3 ]. Kapialarny moduł ultrafiltracyjny Zee-Weed 10 firmy Zenon pracował przy podciśnieniu 2, MPa do MPa. W badaniach zastosowano płaską membranę osmotyczną (SS-10 z octanu celulozy) wyprodukowaną przez firmę Osmonics. Proces odwróconej osmozy prowadzono pod ciśnieniem 2,0 MPa, stosowano liniową prędkość przepływu ścieków nad powierzchnią membrany wynoszącą 2,0 m/s.

9 Oczyszczanie ścieków w układzie UF + RO retentat nadawa permeat Schemat układu do ultrafiltracji i odwróconej osmozy: (1) zbiornik roztworu zasilającego, (2) wymiennik ciepła, (3) pompa ciśnieniowa, (4,6) manometry, (5) moduł membranowy płytowo-ramowy, (7) zawór regulujący ciśnienie transmembranowe

10 Zależność zmiany objętościowego strumienia permeatu od czasu prowadzenia procesu ultrafiltracji na membranach PSf-12 i PSf-12(SDS) Objetościowy strumien permeatu Jv 10 5, m 3 /m 2 s 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 PSF-12(SDS) PSf-12 y = 8E-05x 2-0,0273x + 3,875 R 2 = 0,9031 y = 6E-05x 2-0,0181x + 2,173 R 2 = 0, Czas, s Charakterystyka ścieków oczyszczonych w procesie ultrafiltracji z zastosowaniem modyfikowanej membrany polisulfonowej PSf-12(SDS) Wskaźniki Ścieki Ścieki oczyszczone na membranie PSf-12(SDS) zanieczyszczeń surowe Stężenie, g/m 3 Stopień usunięcia, % ChZT ,6 85,0 BZT ,2 81,0 Azot ogólny 284,7 86,0 69,8 Azot amonowy 153,8 69,1 55,1 Fosfor ogólny 31,6 14,7 53,5

11 Charakterystyka ścieków oczyszczonych w procesie odwróconej osmozy na membranie SS10 Nadawa - ścieki po PSf-12 Nadawa - ścieki po PSf-12(SDS) Wskaźnik zanieczyszczeń Stężenie, g/m 3 Stopień usunięcia, % Stężenie, g/m 3 Stopień usunięcia, % ChZT 4,6 99,0 4,8 99,1 BZT 5 3,0 99,5 3,5 99,8 Azot ogólny 10,6 87,7 12,0 87,2 Azot amonowy 3,5 94,9 4,1 94,2 Fosfor ogólny 0,26 98,2 0,37 97,7 Objętościowy strumień permeatu Jv 10 6, m 3 /m 2 s 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 y = -0,1415Ln(x) + 0,7849 R 2 = 0,9512 y = -0,1816Ln(x) + 1,0251 R 2 = 0, Czas, s RO (SS10) po membranie PSF-12 RO (SS-10) po membranie PSF-12 (SDS) Zależność objętościowego strumienia permeatu od czasu prowadzenia procesu odwróconej osmozy

12 Oczyszczanie ścieków w bioreaktorze membranowym 1 Mieszadło mechaniczne P3 2 5 Ścieki oczyszczone P1 P2 P4 Powietrze 4 3 Schemat bioreaktora membranowego membranowym: (1) zbiornik uśredniający (ścieki surowe), (2) komora anoksyczna, (3) komora tlenowa, (4) moduł membranowy, (5) recyrkulacja, P1, P2, P3, P4 - pompy

13 Efektywność oczyszczania ścieków w bioreaktorze membranowym (przy obciążenia osadu czynnego 0,14 gchzt/g sm d i stężeniu biomasy 4 kg/m 3 ) Wskaźniki zanieczyszczeń Ścieki surowe; g/m 3 Stopień usunięcia zanieczyszczeń; % Wskaźniki zanieczyszczeń w ściekach czyszczonych; g/m 3 ChZT ,1 22,0 BZT ,0 9,0 Azot ogólny ,4 24,2 Fosfor 9,8 70,7 2,9 Stopień usunięcia zanieczyszczeń, % , , , ,5 80 ChZT BZT 5 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 Stopien usunięcia zanieczyszczeń, % Azot ogólny Fosfor 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 Obciążenie osadu, gchzt/g sm d Obciążenie osadu, gchzt/g sm d Zależność stopnia usunięcia zanieczyszczeń od obciążenia osadu czynnego

14 6 Doczyszczanie ścieków w procesie odwróconej osmozy Objętościowy strumień permeatu Jvx10-6, m 3 /m 2 s y = -0,3446Ln(x) + 5,3228 R 2 = 0, Czas, h Zależność wielkości objętościowego strumienia permeatu od czasu Wskaźniki zanieczyszczeń Nog Pog Siarczany Chlorki Twardość Efektywność oczyszczania ścieków w bioreaktorze membranowym oraz w RO Jednostka gn og /m 3 gp og /m 3 gso 4 2- /m 3 gcl - /m 3 mgcaco 3 /dm 3 Ścieki surowe ChZT go 2 /m ,5 BZT 5 go 2 /m Ścieki oczyszczone w bioreaktorze membranowym 24 2, Ścieki doczyszczone w procesie odwróconej osmozy 1,8 0,

15 WNIOSKI Zaprezentowane wyniki badań potwierdzają możliwość oczyszczania badanych ścieków w układzie kojarzącym proces ultrafiltracji z odwróconą osmozą. Jednostkowe procesy ultrafiltracji prowadzone na polisulfonowych membranach modyfikowanych i niemodyfikowanych nie zapewnił odpowiednio wysokiego stopnia usunięcia ładunku zanieczyszczeń z oczyszczanych ścieków i nie można ich było bezpośrednio odprowadzić do odbiornika naturalnego. Korzystniejsze wyniki (wyższy objętościowy strumień permeatu przy porównywalnym stopniu obniżenia wartości wskaźników zanieczyszczeń) otrzymano w procesie ultrafiltracji prowadzonym na membranie PSf-12 hydrolizowanej wodnym roztworem dodecylosiarczanu sodowego (PSf-12(SDS)) w porównaniu ze stosowaniem takiej samej membrany niemodyfikowanej. Jednak w procesie odwróconej osmozy wyższy objętościowy strumień permeatu otrzymano, kiedy nadawą były ścieki po ultrafiltracji prowadzonej na membranie PSf-12. Średni objętościowy strumień permeatu był o 30 % wyższy w porównaniu ze strumieniem otrzymanym w procesie RO podczas filtracji ścieków na membranie PSf-12(SDS).

16 Przeprowadzone badania wykazały, że korzystniejszym z przebadanych układów w oczyszczaniu ścieków z przemysłu mięsnego okazał się bioreaktor membranowy połączony z procesem odwróconej osmozy. Przy obciążeniu 0,14 gchzt/g sm d, ChZT oczyszczonych ścieków wynosiło 49 go 2 /m 3, BZT 5-15 go 2 /m 3, azot ogólny - 24 gn og /m 3 a fosfor 2,9 gp/m 3. Oczyszczone w tym układzie ścieki mogły być odprowadzone do odbiornika naturalnego Ścieki oczyszczone w BM i doczyszczone w procesie odwróconej osmozy można zawrócić do cyklu technologicznego, co umożliwi w przyszłości zamknięcie obiegu wody w zakładzie produkcyjnym.

17 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ

Podobne dokumenty

OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW I WÓD TECHNOLOGICZNYCH Z RÓŻNYCH GAŁĘZI PRZEMYSŁU Z ZASTOSOWANIEM ZAAWANSOWANYCH TECHNOLOGII: BIOLOGICZNEJ I ULTRAFILTRACJI

OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW I WÓD TECHNOLOGICZNYCH Z RÓŻNYCH GAŁĘZI PRZEMYSŁU Z ZASTOSOWANIEM ZAAWANSOWANYCH TECHNOLOGII: BIOLOGICZNEJ I ULTRAFILTRACJI MGR INŻ. ANNA MUSIELAK DI (FH) DR. TECHN. SIMON JABORNIG