II FORUM PRAKTYKÓW ZRÓWNOWAŻONE ZARZĄDZANIE GOSPODARKĄ WODNO-KANALIZACYJNĄ W GMINACH Jachranka, 5-6 czerwca 2019
ZASTOSOWANIE TECHNOLOGII MIKROWŁÓKIEN W OCHRONIE WÓD POWIERZCHNIOWYCH Tomasz Gromiec Jachranka, 5-6 czerwca 2019
MIKROPLASTIK Źródła mikroplastiku w wodzie: Pranie ubrań syntetycznych Ścieranie opon samochodowych Pyły miejskie Do produkcji kosmetyków Plastikowe opakowania Sieci rybackie Według Komisji Europejskiej od 150 tyś do 500 tyś ton plastiku pochodzącego z krajów Unii Europejskiej trafia do Morza Bałtyckiego Właśnie przygotowywana jest nowa Unijna Dyrektywa o jakości wody do picia, która wymusi monitorowanie i usuwanie tych substancji.
Circular economy czyli gospodarka o obiegu zamkniętym (GOZ) Odzysk zasobów naturalnych (woda, związki biogenne, energia, związki organiczne) Usuwanie nowych rodzajów zanieczyszczeń (mikrozanieczyszczenia, farmaceutyki, hormony ) 4
Co to jest Filtracja PCMF (Pile Cloth Media Filtration)? OptiFiber składa się z tysięcy bardzo cienkich włókien (nylon, poliester) o długość 15 mm Tkanina montowana jest na elementach z tworzywa sztucznego, mocowanych obok siebie i tworzących pionowe dyski. Pionowa powierzchnia filtracji wymaga małej przestrzeni i jest łatwa w czyszczeniu. 5
Jak to pracuje? 25.06.2019 6
Dlaczego filtry są bardzo skuteczne w usuwaniu zawiesiny? Każde włókno filtracyjne działa jak pojedyncze i długie drobne ziarenko piasku. Po nawilżeniu, włókna nawarstwiają się na sobie tworząc barierę dla cząsteczek przechodzących przez tkaninę, jak głębokie piaskowe złoże filtracyjne. Im większa warstwa włókien, tym większe szanse na wychwycenia cząsteczek i ich usunięcie. d: średnica jednego włókna d=standardowa tkanina = 25 µm d =Tkanina z mikrowłókien = 7 µm H = 5 mm (po nawilżeniu) H/d Standardowa tkanina = 200 H/d Tkanina z mikrowłókien = 715 L/d długość/średnica 7
Porównanie według parametru H/d Klasyczne Mikrosita sprzedawane są jako filtry, ale nimi nie są i są to tylko sita H/d = 2 Filtry piaskowe doskonała efektywność, ale duże rozmiary Dobrze zaprojektowany Filtr Pospieszny z jednym medium filtracyjnym L/d = 900 Doskonała wydajność, ale duży koszt Typowe materiały dla siatek 20 µm H/d = 2 Typowy filtr pospieszny 1800 mm piasku 2-3mm L/d = 600 900 PCMF L/d = 715 Hydrotech 10 µm Im wyższe H/d tym lepsza efektywność filtracji 25.06.2019 8
Procent usuwania cząsteczek w skali przemysłowej Wpływ H/d na usuwanie cząsteczek Dane eksploatacyjne z wielu OŚ w Hiszpanii 100 90 80 70 60 50 40 Różnica w wydajności pomiędzy Mikrositami i PRAWDZIWYMI FILTRAMI Mecana PCMF tak dobra, jak filtry piaskowe Prawdziwe Filtry H/d > 200 Mikrosita Microscreen PCMF Pile Pospieszny Cloth Media Filtr Filter Piaskowy Rapid Ciśnieniowy Gravity Sand Filtr Filter Piaskowy Pressure Sand Filter 30 20 10 0 2 5 7 10 15 25 50 Zakres rozmiarów cząsteczek (mikrony) particle size ranges (microns) Mikrosita H/d = 2 Mikrosita 10 µm bardzo słabo usuwa drobne cząstki, które wpływa na dezynfekcję 25.06.2019 9
Filtracja na filtrach Mecana Zakres filtracji Zakres filtracji - µm 0.001 0.01 0.1 1.0 10 100 1000 Sole Jony Nanofiltracja RO Wirsy Koloidy Ultrafiltracja Mikrofiltracja Bakterie Giardia Zawiesina ogólna Jaja pasożytów Mikrosita Filtracja na złożach OptiFiber Filtry tkaninowe
FILTRY MECANA Filtry Mecana przykłady zastosowania: 3 stopień oczyszczania ścieków Oczyszczanie ścieków na cele technologiczne ( woda technologiczna) Redukcja zawiesin przed zrzutem do odbiornika np. przed technologią dezynfekcji UV W połączeniu z koagulacja i fokulacją do usuwania Fosforu W połączeniu z technologią węgla aktywnego do usuwania mikrozanieczyszczeń ( farmaceutyków, hormonów itp.) W miejscu osadników wstępnych i wtórnych W uzdatnianiu wody do usuwania: zawiesin i cząstek stałych, alg, mikroplastiku 25.06.2019 11
Filtry Mecana w liczbach Powyższe rodzaje tkaniny filtracyjna została zastosowana w ponad 3 000 urządzeń filtracyjnych Łącznie powierzchni filtracji ponad 100 000 m 2 Praca na ponad 1 500 obiektów 26.09.2018 12
Typowa Instalacja Filtr w zbiorniku betonowym SF12/60 PCMF: Dopływ grawitacyjny Wydajność filtra = 600 m 3 /h Wydajność filtra = 14,400 m 3 /d Wymiary filtra = 2.6 m x 4.8 m Powierzchnia filtra = 12.5 m 2 Prędkość filtracji = 48 m/h Strata ciśnienia = 30 cm 1 pompa/ 3 dyski = 1,8 kw/ pomp Napęd silnika = 1,5 kw Czas płukania = 3,5 min max 25.06.2019 13
Konfiguracja medium filtracyjnego PCMF Filtr Pospieszny Filtr Ciśnieniowy 10 m 2 = 2 dyski 10 m 2 = 2.5m x 4m FP 10 m 2 = 2 x (2.5 m śred) 2 x π/4 Powierzchnia projektowa = 10 m 2 Powierzchnia projektowa = 12.5 m 2 Powierzchnia projektowa: 0.84 m 2 2.1 m x 0.08 m = 0.168 m 2 na dysk Odległość między dyskami= 0.24 m Powierzchnia całkowita= 0.84 m 2 25.06.2019 14
Zespół filtra dyskowego 25.06.2019 15
Kompletny zespół filtra 25.06.2019 16
Stalowe lub betonowe 25.06.2019 17
Zatrzymywanie zawiesiny przez tkaninę włosową 25.06.2019 18
Przy płukaniu zwrotnym proces się odwraca PCMF jest procesem filtracji ciągłej filtracja nigdy nie zatrzymuje się podczas płukania zwrotnego Mechaniczne oddziaływanie nasadki zasysającej ściska warstwy włókien przed zwrotnym strumieniem wody wywoływanym przez pompy płukania zwrotnego. Po czyszczeniu nasadka ssąca układa z powrotem włókna na miejsce i filtr nigdy nie jest bezczynny. 25.06.2019 19
Płukanie zwrotne Płukanie zwrotne: 70 sekund/6 dysków Jednocześnie pracują tylko 2 pompy Napęd = 1.5kW Przepływ zwrotny = 3% od normalnego przepływu Instalacja recyklingu wody Crispijana koło Bilbao Hiszpania ( 4 x SF15/75) 25.06.2019 20
WWTP OLDENBURG (D) Trzeci stopień, redukcja Zawiesiny ogólnej (CHZt i P og ) Q max =5 800 m³/h 14 x SF12/60m²-PCMF, Powierzchnia filtracji = 840 m 2 Zawiesina og < 5 mg/l Uruchomiony Grudzień 2006 21
Ilość Badania nad ilością odprowadzanego mikroplastiku przeprowadzone przez Instytut Alfreda Wegnera (AWI) Filtry Mecana 22
OCZYSZCZALNIA KIEL (Niemcy) Trzeci stopień, redukcja Zawiesiny og. (CHZt i P og ) Przepływ 3600 m 3 /h, 6 x SF15/75 m² Powierzchnia filtracji 450 m 2 ( Planowane jest zwiększenie do 900 m 2 ) Zawiesina og < 5 mg/l Uruchomiony Grudzień 2011 25.06.2019 23
OCZYSZCALNIA LONDYN DEEPHAMS (UK) Trzeci stopień, redukcja Zawiesiny ogólnej (BZT) Q= 14 774 m³/h, 354 580 m³/d, 12 x SF18/90 m², Powierzchnia filtracji 1080 m 2, Zawiesina na wyjściu: < 5 mg/l TSS, Największa oczyszczalnia PCMF w Europie, działa od lipca 2015 24
Londyn Deephams (UK), Marzec 2015 PCMF 4,149 m3/sec Klasyczne Mikrosita 1,293 m3/sec 20.05.2019 25
Zawiesina ogólna (mg/l) Oczyszczalnia London Deephams (UK) 35 Uzyskiwane efekty 30 25 20 15 10 Influent Dopływ Effluent Odpływ 5 0 Numer filtra 1-12 Czas badań: Październik - Grudzień. 2015 Przepływ: około. 1320 m 3 /h / Filtr (14.67 m/h) Średnia Zawiesina. wejście: 31.4 mg/l / Zawiesina śr. wyjście: 3.8 mg/l. ( Średnio usuwane ~10 500 kg Z og /d) Średni poziom usuwania zawiesin: 88% 20.05.2019 26
Måløv (Dania), Trzeci stopień - Kwiecień 2018 2 x 90 m 2, < 3 mg Z og /L Existing RGFs revamping 70 000 pe 27
Oczyszczalnia Leonberg (Niemcy), Trzeci stopień oczyszczania - March 2018 4 x 90 m 2, < 5 mg TSS/L 20.05.2019 28
Sankt Augustin, (Niemcy), Wrzesień 2017 Wymiana Mikrosit na Mecane Trzeci stopień & Elimminacja fosforu (Koagulacja-Filtracja) Uszkodzone Mikrosito Wydajność: 5 300 m³/h Zawiesina na wejściu: 45 mg/l P out: < 0,65 mg/l Powierzchnia filtracji: 12 x SF 12/60 = 720 m² Rezerwa pod rozbudowę: 240 m² 20.05.2019 29
Usuwanie fosforu w Wielkiej Brytanii (Badania w latach 2012-2013) Uzyskiwane efekty usuwania fosforu Dopływ Odpływ Liczba monitorowanych dni 20.05.2019 30
Eliminacja Fosforu Referencje Wielkiej Brytanii + 8 oczyszczalni na terenie Wielkiej Brytanii, <0.5 mg/l de P tot Redmile (UK), 2015, Severn Trent Water, 20 m² Gotham (UK), 2015, Severn Trent Water, 45 m² Gaulby (UK), 2015, Severn Trent Water, 4 m² <0.2 mg/l de P tot Camberley (UK), 2018, Thames Water, 375 m² <0.1 mg/l de P tot North Tawton (UK), 2015, South West Water, 30 m² Cirencester (UK), 2016, Thames Water, 300 m² Staveley (UK), 2016, Yorkshire Water, 75 m² Bentley (UK), 2016, Yorkshire Water, 90 m² 20.05.2019 31
WWTP VERTOLAYE, France usuwanie mikrozanieczyszczeń ( hormonów i sterydów) 2 stopnie filtracji. Filtracja przed i po reaktorze PAC ( Sproszkowanym węgielu Aktywnym ) 2 x SF6/30, powierzchnia filtracji 60 m 2 / oczyszczalnia ścieków dla przemysłu farmaceutycznego, Q max = 258 m³/h, 6 199 m³/d 32
WWTP Laichingen, Germany, Filtracja z wykorzystaniem węgla aktywnego usuwanie mikrozanieczyszczeń 3x SF6/30m 2, uruchomiona w 2015, Q max = 360m 3 /h, 5 040 m 3 /d 33
Podsumowanie Wysoka efektywność filtracji. Obniżenie zawiesin w ściekach przed lampami UV Usuwanie Fosforu w połączeniu z procesem strącania i flokulacji. Usuwanie mikroplastiku Usuwanie mikrozanieczyszczeń. Wysoka przepustowość, możliwość przyjęcia większej ilości ścieków niż tradycyjne Mikrosita, Przepływ grawitacyjny, Niskie zużycie energii (1 5 Wh/m 3 ścieków) Bardzo mała strata ciśnienia ( około 30 cm) Niska intensywność płukania, przepływ zwrotny 3% normalnego przepływu, Ciągła filtracja, praca w czasie płukania. Mała powierzchnia pod zabudowę. Prosta obsługa i eksploatacja bez konieczności stosowania środków czyszczących Najważniejsze filtry PCMF są prawdziwymi filtrami a nie tylko siatkami filtracyjnymi. 25.06.2019 34
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ mgr inż. Tomasz Gromiec