Management Systems in Production Engineering No 2(26), 2017

Podobne dokumenty
Utylizacja i neutralizacja odpadów Międzywydziałowe Studia Ochrony Środowiska

Klasyfikacja procesów membranowych. Magdalena Bielecka Agnieszka Janus

FLOTACJA HYBRYDOWA METODA OCZYSZCZANIA TRUDNYCH, WYSOKOSTĘŻONYCH I ZAOLEJONYCH ŚCIEKÓW TECHNIKA PRZEMYSŁOWA

WZBOGACANIE BIOGAZU W METAN W KASKADZIE MODUŁÓW MEMBRANOWYCH

KONGRES SEROWARSKI ŁOCHÓW 2018

(54) Sposób przerobu zasolonych wód odpadowych z procesu syntezy tlenku etylenu

Wykład 1. Wprowadzenie do metod membranowych

ODWRÓCONA OSMOZA. Separacja laktozy z permeatu mikrofiltracyjnego serwatki

ODWRÓCONA OSMOZA ODSALANIE SOLANKI

Mikrofiltracja, ultrafiltracja i nanofiltracja. Katarzyna Trzos Klaudia Zięba Dominika Stachnik

NANOFILTRACJA MODELOWYCH ŚCIEKÓW GARBARSKICH OPTYMALIZACJA PARAMETRÓW PROCESOWYCH

Technika membranowa MF UF NF - RO

UZDATNIANIE WODY W PRZEMYŚLE SPOŻYWCZYM TECHNIKI MEMBRANOWE. 26 marca 2010 Woda i Ścieki w Przemyśle Spożywczym - Białystok 2010

Dr hab. inż. Mariola Rajca

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

ZASTOSOWANIE MODELU HERMII W ANALIZIE PRZEBIEGU PROCESU ULTRAFILTRACJI. Wirginia Tomczak

Ciśnieniowe techniki membranowe (część 2)

Ciśnieniowe techniki membranowe

POLITECHNIKA GDAŃSKA

INSTYTUT BIOTECHNOLOGII

Odwrócona osmoza (RO) PATRYCJA WĄTROBA

ZASTOSOWANIE MEMBRAN DO OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW Z PRZEMYSŁU SPOŻYWCZEGO

FLOTACJA HYBRYDOWA METODA OCZYSZCZANIA TRUDNYCH, WYSOKOSTĘŻONYCH I ZAOLEJONYCH ŚCIEKÓW TECHNIKA PRZEMYSŁOWA

WODA I ŚCIEKI W PRZEMYŚLE MOŻLIWOŚĆ OBNIŻENIA KOSZTÓW EKSPLOATACYJNYCH W STACJI UZDATNIANIA WODY W PRZEMYŚLE

TECHNIKI MEMBRANOWE W PRZETWÓRSTWIE MLEKA Lidia Zander, Zygmunt Zander

Stacje odwróconej osmozy Technika membranowa

BADANIE ZDOLNOŚCI PERMEACJI GAZU PRZEZ MEMBRANĘ POROWATĄ

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


OCZYSZCZANIE GNOJOWICY Z ZASTOSOWANIEM TECHNIK MEMBRANOWYCH THE TREATMENT OF MANURE WITH APPLICATION OF MEMBRANE TECHNOLOGIES.

Lublin Stacja Uzdatniania Wody w ZAK S.A.

BADANIE PROCESU MIKOFILTRACJI ZAWIESINY DROŻDŻY Z ZASTOSOWANIEM MEMBRANY POLIPROPYLENOWEJ

Systemy membranowe Pall Microflow do pielęgnacji solanek serowarskich. M. Jastrzębski, P. Ziarko Pall Poland, Warszawa

MIKROFILTRACJA ZAGĘSZCZANIE BIAŁEK SERWATKOWYCH

Seria BIGVent. Wkłady Polipropylenowe Big BIGVENT A

WPŁYW TEMPERATURY NA OCZYSZCZANIE SZARYCH ŚCIEKÓW W ŚWIETLE MODELU HYDRAULICZNEGO

Zrównoważony rozwój przemysłowych procesów pralniczych. Moduł 1 Zastosowanie wody. Rozdział 3b. Zmiękczanie wody

Oczyszczanie wody - A. L. Kowal, M. Świderska-BróŜ

TECHNIKI ROZDZIELANIA

Karbonowy filtr sorpcyjny K870

Myjnie cystern KOMPLEKSOWE ROZWIĄZANIA TECHNIKA PRZEMYSŁOWA

ARCHIVES OF ENVIRONMENTAL PROTECTION vol. 37 no. 4 pp

Gospodarka odpadami. Wykład Semestr 1 Dr hab. inż. Janusz Sokołowski Dr inż. Zenobia Rżanek-Boroch

tel: fax: Recenzja

Procesy membranowe (membrane processes)

OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW PRZEMYSŁOWYCH O DUŻEJ ZAWARTOŚCI OLEJÓW NA ZŁOŻU BIOLOGICZNYM

Wykład 2. Wprowadzenie do metod membranowych (część 2)

Recenzja pt.: Separacje membranowe w regeneracji odpadowych kąpieli marynujących z przetwórstwa rybnego Ogólna charakterystyka rozprawy

ul. Grabska 15A, Niepołomice NIP Niepołomice, DOTYCZY: zakupu Elektrodializera pilotowego ED/EDR

Utylizacja i neutralizacja odpadów Międzywydziałowe Studia Ochrony Środowiska. Ćwiczenie 14. Zastosowanie metod membranowych do oczyszczania ścieków

Oczyszczanie wody i jej ponowne użycie w Gazie. NFO igw, Forum XXVII 18/11/2011

Oszczędności płynące z odzysku wody i cennych surowców

BADANIE WPŁYWU WŁAŚCIWOŚCI WODY NA INTENSYWNOŚĆ I MECHANIZM ZJAWISKA FOULINGU W PROCESIE ULTRAFILTRACJI

- Kompaktowa instalacja RO wydajności ltr/h. - Kompaktowa instalacja RO wydajności ltr/h

MEMBRANY CERAMICZNE CO-MAG - KOMPAKTOWY SYSTEM SZYBKIEJ KOAGULACJI, FLOKULACJI I SEDYMENTACJI

ZASTOSOWANIE MEMBRANOWYCH TECHNIK FILTRACYJNYCH DO ODOLEJANIA WÓD ZĘZOWYCH NA STATKACH

KATEDRA INŻYNIERII CHEMICZNEJ I PROCESOWEJ INSTRUKCJE DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH LABORATORIUM INŻYNIERII CHEMICZNEJ, PROCESOWEJ I BIOPROCESOWEJ

(13) B1 (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) PL B1 B01D 63/00

NANOFILTRACJA ROZTWORÓW FERMENTACYJNYCH - ZJAWISKA NIEKORZYSTNE ORAZ CZYSZCZENIE MEMBRAN

Utylizacja osadów ściekowych

Granulowany węgiel aktywny z łupin orzechów kokosowych: BT bitumiczny AT - antracytowy 999-DL06

2. Stan gospodarki odpadami niebezpiecznymi w regionie Polski Południowej

KLASYFIKACJI I BUDOWY STATKÓW MORSKICH

Rodzaj odpadu Ilość Proces R/D Sposób i miejsce magazynowania Odpady niebezpieczne Barwniki i pigmenty zawierające substancje 500,00 R12/R13.

Dominika Jezierska. Łódź, dn r.

pomysł zastosowania do wydzielania kwasu fumarowego z mieszaniny pohodowlanej sekwencji procesów membranowych nanofiltracji i elektrodializy

Filtralite Pure. Filtralite Pure UZDATNIANIE WODY. Przyszłość filtracji dostępna już dziś

Trociny, wióry, ścinki, drewno, płyta wiórowa i fornir zawierające substancje niebezpieczne Osady z zakładowych oczyszczalni ścieków

Zadanie: 1 (1pkt) Zadanie: 2 (1 pkt)

2.1. Charakterystyka badanego sorbentu oraz ekstrahentów

Dobór systemów filtracji do produkcji naturalnych wód mineralnych, źródlanych i stołowych oraz do produkcji napojów.

OFERTA TEMATÓW PROJEKTÓW DYPLOMOWYCH (MAGISTERSKICH) do zrealizowania w Katedrze INŻYNIERII CHEMICZNEJ I PROCESOWEJ

Program badań. Identyfikacja źródła, postaci i stopnia zanieczyszczenia odpadów technologicznych w obróbkach wiórowych badanych stopów.

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

OSN 22: Osadzanie cienkowarstwowe techniką odparowania

ELEKTRODIALIZA. Karina Rolińska Aleksandra Sierakowska Beata Ulmaniec r.

Od czystego do sterylnego - filtracja procesowa

PROBLEMY OCZYSZCZANIA MIESZANIN OLEISTYCH, POWSTAJĄCYCH PODCZAS EKSPLOATACJI STATKU

26 Usuwanie substancji organicznych z roztworów wodnych z wykorzystaniem ceramicznych membran ultrafiltracyjnych 1

ZASTOSOWANIE NANOFILTRACJI DO PRZYGOTOWANIA WODY TECHNOLOGICZNEJ DLA PROCESU WYPRAWY SKÓR

Filtralite Pure. Filtralite Pure WODA PITNA. Rozwiązania dla filtracji na teraz i na przyszłość

2. Badanie zmian właściwości oddechowych mikroorganizmów osadu czynnego pod wpływem sulfonamidów

Wykorzystanie ceramicznych membran ultrafiltracyjnych do usuwania substancji powierzchniowo czynnych z roztworów wodnych

karta zmiękczaczy wody. usuwanie twardości ogólnej

Załącznik nr 16. Bilans odpadów przemysłowych niebezpiecznych wytworzonych na terenie Szczecina w 2006 roku wg Wojewódzkiej Bazy Danych

Proces MIEX DOC jako metoda przydatna do wstępnego oczyszczania wody przed procesem filtracji na membranach ceramicznych 1

MULTI BIOSYSTEM MBS. Nowoczesne technologie oczyszczania ścieków przemysłowych Multi BioSystem MBS

Zastosowanie technik membranowych jako przyszłościowy kierunek w uzdatnianiu wody

ROCHEM. Waste Water Treatment

PL B1. INSTAL WARSZAWA SPÓŁKA AKCYJNA, Warszawa, PL BUP 21/13

PL B1. ZACHODNIOPOMORSKI UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNY W SZCZECINIE, Szczecin, PL BUP 24/15

Wpływ gospodarki wodno-ściekowej w przemyśle na stan wód powierzchniowych w Polsce Andrzej KRÓLIKOWSKI

OKW1 OKW. Seria. Seria CHŁODNICE WODNE

Membranowe Procesy Ciśnieniowe

Conception of reuse of the waste from onshore and offshore in the aspect of

PL B1. Sposób usuwania zanieczyszczeń z instalacji produkcyjnych zawierających membrany filtracyjne stosowane w przemyśle spożywczym

CENTRUM CZYSTYCH TECHNOLOGII WĘGLOWYCH CLEAN COAL TECHNOLOGY CENTRE. ... nowe możliwości. ... new opportunities

TRANSPORT NIEELEKTROLITÓW PRZEZ BŁONY WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA PRZEPUSZCZALNOŚCI

Seria CORVent OPIS. Wymiary: Skuteczność (µm) Średnica zewnętrzna (mm) Długość (cal) Parametry pracy: Maksymalna temperatura pracy 80 oc

OCENA WŁAŚCIWOŚCI TRANSPORTOWYCH MEMBRAN CERAMICZNYCH UŻYWANYCH DO OCZYSZCZANIA WODY

Transkrypt:

WYDAJNOŚĆ I SELEKTYWNOŚĆ MEMBRAN CERAMICZNYCH W PROCESIE ULTRAFILTRACJI EMULSJI ZASOLONYCH Konrad ĆWIRKO, Agnieszka KALBARCZYK-JEDYNAK Akademia Morska w Szczecinie Abstrakt: Wody zaolejone pochodzące z morskich i lądowych instalacji oraz transportu morskiego stanowią poważne zagrożenie dla środowiska, co sprawia że muszą być oczyszczane wieloetapowo, także z wykorzystaniem procesów membranowych i membran nieorganicznych. Głównymi zaletami takich membran są wysoka wydajność i selektywność, duża odporność na temperaturę i ciśnienie, odporność na kwasy, zasady i rozpuszczalniki, długa żywotność a przy ich stosowaniu znaczące zmniejszenie oddziaływania przemysłu i transportu na środowisko. Praca przedstawia wyniki procesu separacji oleju z emulsji z dodatkiem NaCl. Badania doświadczalne zostały przeprowadzone z wykorzystaniem instalacji laboratoryjnej oraz membrany ceramicznej o średnicy 300 kda. Wykonane analizy dotyczyły wydajności i selektywności badanej membrany w zależności od czasu, a wyniki analiz zostały następnie porównane z wymaganiami IMO. Słowa kluczowe: membrany ceramiczne, ultrafiltracja, selektywność membran, emulsje olejowe, wody zaolejone, wody zasolone, wody zęzowe, wody balastowe WPROWADZENIE Wody zaolejone zawierające oleje rozproszone i zawieszone substancje organiczne powstają z różnych źródeł przemysłowych takich jak obróbka metali, przetwórstwo żywności, transport oraz wydobycie surowców takich jak gaz ziemny i ropa naftowa. Strumienie odpadów pochodzące z morskich i lądowych operacji wydobycia ropy naftowej i gazu ziemnego są jednym z największych źródeł wód zaolejonych. Stężenie substancji ropopochodnych w tych ściekach często przekracza 1000 ppm a to powoduje że muszą być one poddane procesowi recyklingu by wrócić bezpośrednio do środowiska. Strumienie wody o stężeniu ponad 10 ppm oleju zapychają zawory i inne urządzenia, a tworząc warstwę termoizolacyjną powodują zwiększone zużycia energii. Dodatkowo coraz to bardziej surowe wymagania środowiskowe nakładają obowiązek zmniejszenia zawartości oleju mineralnego i syntetycznego, do 5ppm [1, 2, 3, 4]. Bardzo złożony skład wód zaolejonych powoduje, że usunięcie oleju i innych zanieczyszczeń do poziomu wymaganego prawem może być niewystarczające podczas pojedynczego procesu separacji. Technologie oczyszczania takich ścieków są zatem wielostopniowe. Zazwyczaj składają się z obróbki wstępnej (grawitacyjne oddzielenie i odwirowanie), następuje usuwanie emulsji (chemiczna destabilizacja, flotacja, filtry mieszające i mikrofiltracja poprzedzająca ultrafiltrację). Ostatnim krokiem jest dokładne oczyszczenie przy użyciu procesów separacji, takich jak adsorpcja na węglu lub nanofiltracji i odwróconej osmozy [3, 11]. W technologiach hybrydowych szeroko stosowane były procesy takie jak MF (mikrofiltracja), UF (ultrafiltracja), NF (nanofiltracja) i RO (odwrócona osmoza), które były oparte głównie na membranach ceramicznych charakteryzujących się wysoką odpornością chemiczną i termiczną [1, 2, 4, 5, 8]. Główną zaletą stosowania separacji membranowej jest

zdolność do osiągnięcia strumienia oczyszczonego (permeatu), spełniającego obecne i przyszłe wymagania środowiskowe, znacznie zredukowanego w porównaniu do strumienia odpadów poddawanych oczyszczaniu-strumienia skoncentrowanego (retentatu), który następnie musi być poddany utylizacji na statku lub na lądzie [5]. W literaturze istnieje wiele publikacji nad zastosowaniem procesów membranowych i membran polimerowych i nieorganicznych w oczyszczaniu wód zaolejonych. Badania są skoncentrowane głównie na oczyszczaniu ścieków z przemysłu petrochemicznego i rafineryjnego, jak również pochodzących ze statku ( wody zęzowe, wody balastowe). Autorzy prac koncentrują się głównie na analizie wpływu najważniejszych parametrów (ciśnienie transmembranowe, TMP, prędkość nadawy nad powierzchnią membrany, CFV, zawartość oleju w nadawie, temperatura) na wydajność procesu membranowego i skuteczność usuwania oleju [1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11]. W niewielu publikacjach analizowany był wpływ zawartości soli na wyżej opisane parametry [10]. Niniejsza praca prezentuje wyniki procesu separacji oleju z emulsji, uzyskanej w wyniku poddawania ultradźwiękami mieszaniny oleju mineralnego i wody z dodatkiem NaCl. Badania przeprowadzono przy wykorzystaniu instalacji laboratoryjnej wyposażonej w komercyjne 23-kanałowe membrany ceramiczne posiadające powierzchnia filtracyjną równą 0,35 m 2. Testy zostały przeprowadzone z wykorzystaniem ceramicznej membrany ultrafiltracyjnej o granicy rozdziału równej 300 kda w określonych warunkach procesowych. Podczas testów ultrafiltracyjnych instalacja membranowa pracowała w trybie półotwartym z częściowym odprowadzaniem permeatu (filtratu) oraz stałym zawracaniem retentatu (koncentratu). Przeprowadzone analizy dotyczyły wydajności i selektywności membrany w zależności od czasu. Wydajność membrany charakteryzowana była przepływem permeatu JV [m 3 /m 2 /s] a selektywność stopniem odzysku, RO [%]. Podczas testów ultrafiltracyjnych w dłuższym czasie zostały zmierzone wartości Jv; zawartość oleju została ustalona w próbkach nadawy, retentatu oraz permeatu na podstawie wykonanych pomiarów mętności. Wyniki badań zostały opracowane w formie rysunków i tabel i następnie porównane z wymogami IMO. BADANIA DOŚWIADCZALNE Badania eksperymentalne wykonywane były w układzie jaki pokazano na rys. 1. Autor: Konrad Ćwirko Rys. 1 Instalacja membranowa wykorzystana do badań

Instalacja doświadczalna została wyposażona w przemysłowe membrany ceramiczne rurowe o granicy rozdziału 300 kda (rys. 2). Źródło: info TAMI Rys. 2 Ceramiczne membrany rurowe o różnej liczbie kanałów Modelowym roztworem stosowanym w badaniach doświadczalnych były roztwory o składzie-woda-olej i woda-olej-chlorek sodu. Modelowe roztwory o objętości 10 dm 3 (minimalna wielkość zalecana przez producenta) zostały przygotowane jako emulsja oleju w wodzie bez dodatku NaCl oraz z NaCl o stężeniu od 1% do 3,5%. Emulsja oleju w wodzie została przygotowana przy użyciu procesora ultradźwiękowego Sonics VCX-500 o następujących parametrach pracy: częstotliwość 20 khz, amplituda drgań rezonatora peakto-peak: 124 µm, średnica rezonatora 13 mm, temperatura 22 C, czas rozproszenia 5 s, wtrysk oleju bezpośrednio do rezonatora odległość ok. 5 mm, gęstość mocy w strefie wtrysku około 20 W/cm 2. Olej hydrauliczny HYDROL LHL 46 został użyty w procesie homogenizacji, w stężeniu 500 ppm z wykorzystaniem pipety automatycznej HTL V3 o objętości 1000 ml i wymiennymi końcówkami [12]. Po zakończeniu przygotowywania emulsji w każdym przypadku od razu przystępowano do testu ultrafiltracyjnego w celu utrzymania struktury przygotowanego roztworu. Testy ultrafiltracyjne prowadzone były w warunkach: CFV w zakresie 2,75-6,0 m/s, TMP w zakresie 0,05-0,2 MPa i stałej temperaturze 25 C. Przepływ nadawy nad powierzchnią membrany, CFV został wyznaczony na podstawie wykresu spadku ciśnienia w module membranowym (rys. 3). Rys. 3 Zależność spadku ciśnienia w module (bar) od prędkości przepływu (m/s) dla membrany 23-kanałowej (instrukcja instalacji, opis producenta)

W trakcie każdego procesu ultrafiltracji próbki nadawy F, permeatu, P i retentatu, R zostały pobrane w określonych odstępach czasu. W próbkach F, P i R zostały zmierzone wartości mętności (NTU) aby obliczyć współczynnik retencji (równanie 2). Strumień permeatu, Jv został obliczony na podstawie pomiarów objętości permeatu, VP, zebranych w czasie τ (równanie 1). Czas trwania każdego procesu ultrafiltracji ustalono na 10-15 minut (stała wartość TMP). Po każdym badaniu moduł membranowy i instalacja były czyszczone chemicznie zgodnie z procedurą zalecaną przez producenta, aż do uzyskania przepuszczalności hydraulicznej dla membrany czystej [13, 14]. Objętościowy strumień permeatu (wydajność membrany), JV (m 3 /m 2 /s) obliczono za pomocą równania (1): J V /( * S) (1) gdzie: V P VP objętość próbki, m 3, τ czas pobierania próbki permeatu w objętości VP, S powierzchnia filtracyjna membrany 300 kda, 0,35m 2. Stopień zatrzymywania oleju (współczynnik retencji oleju), RO, który charakteryzuje selektywność membrany obliczono wykorzystując równanie (2): R 1 C / C ) *100% (2) gdzie: O ( P N CP mętność permeatu, NTU, CF mętność nadawy, NTU. DYSKUSJA WYNIKÓW Wpływ podstawowych parametrów operacyjnych takich jak wydajność, Jv i selektywności RO membrany ceramicznej 300 kd pracującej w systemie półotwartym, był analizowany z punktu widzenia zastosowania membrany w głównym etapie hybrydowego procesu oczyszczania wód zaolejonych i zasolonych w celu spełnienia wymagań ochrony środowiska morskiego. Wyniki badań uzyskane procesie ultrafiltracji modelowych roztworów olej-woda i olejwoda-chlorek sodu z wykorzystaniem membrany ultrafiltracyjnej 300 kda są przedstawione w tabeli 1 i na rysunkach 4-6. W testach ultrafiltracyjnych modelowych roztworów emulsji obserwowany był charakterystyczny dla procesów membranowych spadek objętościowego strumienia permeatu w zależności od czasu. Spadek ten spowodowany przez proces foulingu, czyli zapychania membran, jest w przeważającej mierze zależny od takich parametrów jak CFV i TMP (tabela 1, rysunek 4). Badane systemy wykazały, że podczas testów ultrafiltracji w czasie 10 min, strumień permeatu zmniejszył się w porównaniu do początkowej wartości Jv (τ = 0) o 3% dla emulsji 0 i 1% NaCl i o 2% w przypadku emulsji 3,5% NaCl.

Tabela 1 Wyniki badań doświadczalnych procesu ultrafiltracji modelowych roztworów wód zaolejonych z wykorzystaniem membrany ceramicznej 300 kda Mętność Zawartość Stopień oleju Zawartość CFV TMP t JV [dm 3 /m 2 (NTU) h]/ odzysku w nadawie NaCl [%] [m/s] [MPa] [min] * 10-5 [ m 3 /m 2 F-nadawa s] oleju, R-retentat [ppm] RO [%] P-permeat 15 120,12/3,33 10,25 (F) 2,75 0,05 20 116,40/3,23 29,30 (R) 91,4 25 114,40/3,17 0,89 (P) 500 0 4,0 0,1 35 230,23/6,38 0,27 (P) 40 224,51/6,23 36,60 (R) 45 223,08/6,19 97,4 6,0 0,2 50 436,15/12,10 0,25 (P) 55 424,71/11,80 41,00 (R) 60 423,00/11,70 97,6 15 138,71/3,85 30,80 (F) 2,75 0,05 20 136,71/3,79 28,40 (R) 98,2 25 135,28/3,75 0,56 (P) 500 1,0 4,0 0,01 35 267,41/7,42 0,44 (P) 40 266,56/7,39 39,60 (R) 45 265,98/7,38 98,6 6,0 0,2 50 506,22/14,04 0,37 (P) 55 504,79/14,0 42,10(R) 60 491,00/13,60 98,8 15 145,86/4,05 36,40(F) 2,75 0,05 20 143,86/3,99 30,30 (R) 98,7 25 143,00/3,97 0,48 (P) 500 3,5 4,0 0,1 35 258,55/7,17 0,44 (P) 40 254,54/7,06 40,90 (R) 45 253,11/7,02 98,8 6,0 0,2 50 489,06/13,60 0,32 (P) 55 487,63/13,50 41,10 (R) 60 478,00/13,20 99,2 Rys. 4 Wpływ czasu ultrafiltracji, τ na wydajność membrany 300 kda dla układu olej-woda, zawartość NaCl = 0%, temp. 25 C

Rys. 5 Wpływ ciśnienia trans membranowego (TMP) na wydajność membrany 300 kda dla badanych systemów: olej-woda (0% NaCl) oraz olej-woda-chlorek sodu (1-3,5% NaCl), temp. 25 C, CFV = 2,75-6,0 m/s. Jak widać na rysunku 5 wydajność membrany 300 kda wyraźnie wzrasta wraz ze wzrostem wartości TMP i CFV i jest nieco zależne od stężenia NaCl w emulsji poddanych ultrafiltracji. Dla badanych systemów maksymalną wydajność osiągnięto w warunkach przepływu burzliwego, CFV = 6 m/s przy ciśnieniu transmembranowym TMP równym 0,2 MPa. Objętościowy strumień permeatu, JV wynosił w tych warunkach odpowiednio: 11,7 10-5, (m 3 /m 2 /s) dla 0% NaCl, 13,6 10-5 (m 3 /m 2 /s) dla 1% NaCl i 13,2 10-5 (m 3 /m 2 /s) dla 3,5% NaCl. Na rysunku 6 przedstawiono zależność stopnia odzysku oleju, RO od takich parametrów jak TMP (MPa) i CFV (m/s), jak również od zawartości soli (% NaCl) dla modelowych roztworów emulsji, poddanych procesowi ultrafiltracji. Zależność ta charakteryzuje także selektywność membrany 300 kda w badanych układach woda-olej oraz woda-olej-nacl w określonych warunkach procesowych. W badanych systemach: membrana 300 kda olej-woda z 1,0 i 3,5% chlorku sodu, zostały uzyskane współczynniki retencji oleju w zakresie 98,2-99,2%, odpowiadające redukcji zawartości oleju w nadawie z 500 ppm do 6-4 ppm w permeacie. Dla systemu: membrana 300 kda membrany olej-woda, stopień retencji oleju na poziomie 97,5% odpowiada stężeniu 12,5 ppm oleju w permeacie (tabela 2).

Rys. 6 Wpływ ciśnienia trans membranowego TMP na selektywność membrany 300 kda w badanych układach: olej-woda (0% NaCl) oraz olej-woda-nacl (1 i 3,5% NaCl) Tabela 2 Wyniki obliczeń wydajności i selektywności membrany 300 kda w badanych systemach: olej-woda i olej-woda-chlorek sodu; stężenie oleju w nadawie, CF = 500 ppm, CFV = 6 m/s, TMP = 0,2 MPa, temp. 25 C Zawartość NaCl w nadawie [%] JV [dm 3 /m 2 h]/[m 3 /m 2 s] RO [%] CP [ppm] 0 423/11,7 10-5 97,6 12,5 1,0 491/13,5 10-5 98,8 6,0 3,5 478/13,2 10-5 99,2 4,0 Jak wynika z danych w tabeli 2 zasolenie emulsji nie obniża ani wydajności ani selektywności badanej membrany 300 kda. WNIOSKI Celem prowadzonej pracy są badania nad usuwaniem oleju z wód zasolonych do zawartości pozwalającej na zrzut oczyszczonych strumieni do środowiska. Oczyszczanie odbywa się za pomocą procesu ultrafiltracji i membran ceramicznych. Analiza danych literaturowych i wyniki tych badania wskazują, że wyżej wymienione metody mogą być zastosowane jeśli będzie zdefiniowany a następnie zaprojektowany odpowiedni układ membranowy w oparciu o wybrane membrany. Istotne będą również optymalne parametry procesowe do określenia bazy danych charakteryzujących wydajność i selektywność membran tworzących taki układ. Prowadzone badania pokazują, że proces ultrafiltracji z wykorzystaniem membrany o granicy rozdziału równej 300 kda umożliwia wysoki stopień odzysku oleju (97,6-99,2%) oraz zmniejszenie zawartości oleju w oczyszczonym strumieniu poniżej 15 ppm (12,5-4 ppm). W warunkach przepływu burzliwego przy zmniejszonym do minimum zjawisku foulingu w module membranowym (CFV = 6 m/s, TMP = 0,2 MPa) membrana ultra filtracyjna 300 kda posiada wysoką wydajność w zakresie 423-491 dm 3 /m 2 h przy zachowaniu wysokiej

selektywności. Ponadto, zasolenie emulsji w badanym zakresie do 3,5% nie ma negatywnego wpływu na właściwości separacyjne membrany. Badania będą kontynuowane W kolejnych etapach planowane jest wykorzystanie membran o mniejszej granicy rozdziału w celu uzyskania technologicznej bazy danych do projektowania systemu w konfiguracji kaskady membranowej umożliwiającej zarówno uzyskanie strumienia oczyszczonego (permeatu), który spełnia wymagania ochrony środowiska morskiego oraz zminimalizowanie ilości strumienia skoncentrowanego (retentatu), przechowywanego na pokładzie podczas transportu a następnie rozdysponowanego na lądzie. Badania były finansowane w ramach grantu Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego nr 2/S/KFiCh/15 LITERATURA [1] S.R.H. Abadi, M.R. Sebzari, M. Hemati, F. Rekabdar and T. Mohammadi. Ceramic membrane performance in microfiltration of oily wastewater, Desalination, vol. 265, no. 1-3, Jan. 2011, pp. 222-228. [2] N.A. Ochoa, M. Masuelli and J. Marchese. Effect of hydrophilicity on fouling of an emulsified oil wastewater with PVDF/PMMA membranes, J. Membrane Sci., vol. 226, no. 1-2, Dec. 2003, pp. 203-211. [3] R. Marecik, P. Cyplik and Ł. Chrzanowski. Oczyszczanie ścieków rafineryjnopetrochemicznych, Ecomanager, vol. 11, 2011, pp. 20-21. [4] J.M. Benito, M.J. Sanchez, P. Pena and M.A. Rodriguez. Development of a new high porosity ceramic membrane for the treatment of bilge water, Desalination, vol. 214, no. 1-3, Aug. 2007, pp. 91-101. [5] R. Ghidossi, D. Veyret, J.L. Scotto, T. Jalabert and P. Moulin. Ferry oily wastewater treatment, Separation and Purification Technology, vol. 64, no. 3, Jan. 2009, pp. 296-303. [6] R.S. Faibish and Y. Cohen. Fouling-resistant ceramic-supported polymer membranes for ultrafiltration of oil-in-water microemulsions, J. Membrane Sci., vol. 185, no. 2, Apr. 2001, pp. 129-143. [7] B. Lin, C.-Y. Lin, T.-C. Jong. Investigation of strategies to improve the recycling effectiveness of waste oil from fishing vessels, Marine Policy, vol. 31, no. 4, Jul. 2007, pp. 415-420. [8] M. Ebrahimi, D. Willershausen, K.S. Ashaghi et al. Investigations on the use of different ceramic membranes for efficient oil-field produced water treatment, Desalination, vol. 250, no. 3, Jan. 2010, pp. 991-996. [9] H. Peng and A.Y. Tremblay. Membrane regeneration and filtration modeling in treating oily wastewaters, J. Membrane Sci., vol. 324, no. 1-2, Oct. 2008, pp. 59-66.

[10] M. Hesampour, A. Krzyzaniak and M. Nyström. The influence of different factors on the stability and ultrafiltration of emulsified oil in water, J. Membrane Sci., vol. 325, no. 1, Nov. 2008, pp. 199-208. [11] H. Peng and A.Y. Tremblay. The selective removal of oil from wastewaters while minimizing concentrate production using a membrane cascade, Desalination, vol. 229, no. 1-3, Sep. 2008, pp. 318-330. [12] J. Chmiel, J. Steller, A. Krella and W. Janicki. Badania zużycia korozyjnokawitacyjnego na stanowisku wibracyjnym ze spoczywająca próbką, Problemy eksploatacji, vol. 76, no. 1, 2010, pp. 91-100. [13] International Convention for the Prevention of Pollution from Ships, 1973, as modified by the Protocol of 1978 relating thereto (MARPOL 73/78) Annex V, Dz. U. 1987.17.101 2005.07.29 uzup. Dz. U. 2005.202.1679 [14] M. Skrzypek. Instrukcja użytkowania instalacji membranowej, INTERMASZ, 2013. mgr inż. Konrad Ćwirko, dr inż. Agnieszka Kalbarczyk-Jedynak Akademia Morska w Szczecinie, Wydział Mechaniczny ul. Wały Chrobrego 1-2, 70-500 Szczecin, Polska e-mail: k.cwirko@am.szczecin.pl, a.kalbarczyk@am.szczecin.pl Data przesłania artykułu do Redakcji: 07.2016 Data akceptacji artykułu przez Redakcję: 10.2016