Karolina Mielczarek, Jolanta Bohdziewicz, Anna Kwarciak-Kozłowska

Podobne dokumenty
Nauka Przyroda Technologie

129 Oczyszczanie ścieków koksowniczych w układzie zintegrowanym łączącym proces koagulacji z ciśnieniowymi technikami membranowymi

ARCHIVES OF ENVIRONMENTAL PROTECTION vol. 37 no. 4 pp

MEMBRANY POLISULFONOWE W OCZYSZCZANIU ŚCIEKÓW KOKSOWNICZYCH

ZASTOSOWANIE MEMBRAN DO OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW Z PRZEMYSŁU SPOŻYWCZEGO

ZASTOSOWANIE KOAGULACJI ORAZ ODWRÓCONEJ OSMOZY DO USUWANIA ZANIECZYSZCZEŃ ZE ŚCIEKÓW PRZEMYSŁOWYCH

Anna Kwiecińska, Jan Figa, Katarzyna Rychlewska, Sławomir Stelmach

BADANIA PODATNOŚCI ŚCIEKÓW Z ZAKŁADU CUKIERNICZEGO NA OCZYSZCZANIE METODĄ OSADU CZYNNEGO

OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW PRZEMYSŁOWYCH O DUŻEJ ZAWARTOŚCI OLEJÓW NA ZŁOŻU BIOLOGICZNYM

OCENA EFEKTYWNOŚCI WSPÓŁOCZYSZCZANIA W BIOREAKTORZE SBR ODCIEKÓW ZE SKŁADOWISKA KOMUNALNEGO ORAZ ICH WPŁYWU NA MIKROORGANIZMY OSADU CZYNNEGO

Ciśnieniowe techniki membranowe (część 2)

Nauka Przyroda Technologie

Anna Kwiecińska, Jan Figa, Katarzyna Rychlewska, Sławomir Stelmach

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT TECHNOLOGII NIEORGANICZNEJ I NAWOZÓW MINERALNYCH. Ćwiczenie nr 6. Adam Pawełczyk

Nauka Przyroda Technologie

PODCZYSZCZANIE ODCIEKÓW SKŁADOWISKOWYCH ZA POMOCĄ CaO

PORÓWNANIE METOD KOAGULACJI I ELEKTROKOAGULACJI W OCZYSZCZANIU MODELOWEJ SZAREJ WODY

BADANIA TECHNOLOGICZNE OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW Z PRZEMYSŁU CUKIERNICZEGO METODĄ OSADU CZYNNEGO

ANALIZA EFEKTYWNOŚCI USUWANIA ZANIECZYSZCZEŃ ZE ŚCIEKÓW W OCZYSZCZALNI W WOLI DALSZEJ K/ŁAŃCUTA

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

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

KAMILA HRUT, TOMASZ KAMIZELA * WPŁYW WARUNKÓW FLOKULACJI NA PODATNOŚĆ NA ODWADNIANIE OSADÓW KONDYCJONOWANYCH DUALNĄ METODĄ CHEMICZNĄ

Wprowadzenie. Danuta WOCHOWSKA Jerzy JEZNACH

TREATMENT OF MEAT INDUSTRY WASTEWATER USING COAGULATION AND FENTON S REAGENT

wynosi przeciętnie od 1000 do 2500 g O 2

ZASTOSOWANIE PROCESU FENTONA DO OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW GARBARSKICH

NANOFILTRACJA MODELOWYCH ŚCIEKÓW GARBARSKICH OPTYMALIZACJA PARAMETRÓW PROCESOWYCH

WPŁYW PROCESU DEZINTEGRACJI ULTRADŹWIĘKOWEJ NA EFEKTYWNOŚĆ WSPÓŁOCZYSZCZANIA ODCIEKÓW W UKŁADZIE ZINTEGROWANYM FERMENTACJA METANOWA-ODWRÓCONA OSMOZA

OCENA FUNKCJONOWANIA OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW W DYNOWIE THE EVALUATION OF WASTEWATER TREATMENT PLANT IN DYNÓW

WZBOGACANIE BIOGAZU W METAN W KASKADZIE MODUŁÓW MEMBRANOWYCH

ODNOWA WODY (water reclamation and reuse) Wydział Inżynierii Środowiska. Całkowita objętość wody na Ziemi wynosi ok.

PRZYDATNOŚĆ WĘGLA AKTYWNEGO W OCZYSZCZANIU WODY POWIERZCHNIOWEJ Z ZASTOSOWANIEM KOAGULACJI

OCENA SKUTECZNOŚCI USUWANIA ZANIECZYSZCZEŃ W OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW W TARNOWIE

Wanda Wołyńska Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego Oddział Cukrownictwa. IBPRS Oddział Cukrownictwa Łódź, czerwiec 2013r.

Opłaty za przekroczenie warunków wprowadzania ścieków przemysłowych do urządzeń kanalizacyjnych

WPŁYW ŚCIEKÓW MLECZARSKICH NA EFEKTYWNOŚĆ OCZYSZCZANIA ODCIEKÓW W BIOREAKTORZE MEMBRANOWYM

Opłaty za przekroczenie warunków wprowadzania ścieków przemysłowych do urządzeń kanalizacyjnych

Mariusz Pepliński, Ryszard Lidzbarski Chemiczne wspomaganie usuwania...

Nauka Przyroda Technologie

Researches of volume coagulation in water from the Biała Nida river

Ewa Imbierowicz. Prezentacja i omówienie wyników pomiarów monitoringowych, uzyskanych w trybie off-line

Barbara Juraszka, Dominika Macek

SORPCJA FENOLU ZE ŚCIEKÓW KOKSOWNICZYCH NA GRANULOWANYCH WĘGLACH AKTYWNYCH

Biologiczne oczyszczanie ścieków

123 Zastosowanie reaktora ASBR do oczyszczania ścieków z przemysłu mięsnego

Praktyczne aspekty dawkowania alternatywnych. od badań laboratoryjnych do zastosowań w skali technicznej

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

Warszawa, dnia 29 września 2015 r. Poz. 904 OBWIESZCZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA 1) z dnia 8 września 2015 r.

OCENA MOŻLIWOŚCI OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW Z ZAKŁADU PRZEMYSŁU CUKIERNICZEGO

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

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

Ceny za wodę i ścieki bez zmian

MODELOWANIE WYDAJNOCI PROCESU ULTRAFILTRACYJNEGO OCZYSZCZANIA CIEKÓW KOKSOWNICZYCH Z ZASTOSOWANIEM MEMBRAN KOMERCYJNYCH

Budowa i eksploatacja oczyszczalni ściek. cieków w Cukrowni Cerekiew. Cerekiew S.A.

ROZPORZĄDZENIE RADY MINISTRÓW. z dnia 20 grudnia 2005 r.

Jacek Piekarski, Ilona Hauzer Politechnika Koszalińska

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

Warszawa, dnia 8 sierpnia 2014 r. Poz. 648 OBWIESZCZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA 1) z dnia 25 lipca 2014 r.

Zastosowanie nadtlenku wodoru w procesie podczyszczania wód technologicznych i ścieków z produkcji papieru

OCENA EFEKTYWNOŚCI WSPÓŁOCZYSZCZANIA ODCIEKÓW ZE SKŁADOWISKA ODPADÓW KOMUNALNYCH ZE ŚCIEKAMI MLECZARSKIMI W SEKWENCYJNYM BIOREAKTORZE MEMBRANOWYM

Podczyszczanie ścieków przemysłowych przed zrzutem do. Opracował mgr inż. St.Zawadzki

SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH. RÓWNOWAGA CHEMICZNA

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

Procesy wytwarzania, oczyszczania i wzbogacania biogazu

Spis treści. Wstęp... 9

Pobrano z: I N F O R M A C J A

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1245

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

Warszawa, dnia 8 października 2012 r. Poz. 705 OBWIESZCZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA 1) z dnia 27 września 2012 r.

ANNA NOWACKA, MARIA WŁODARCZYK-MAKUŁA, BARTŁOMIEJ MACHERZYŃSKI *

Acta 12 (2) 2012.indd :41:15. Acta Sci. Pol., Formatio Circumiectus 12 (2) 2013,

Wpływ czasu flokulacji na jakość wody uzdatnionej

Inżynieria Środowiska II stopień (I stopień / II stopień) ogólno akademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Zadania dodatkowe z konwersatorium z podstaw chemii Semestr letni, rok akademicki 2012/2013

OCENA DZIAŁANIA OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW TYPU SBR W STERKOWCU-ZAJAZIE

Osad nadmierny Jak się go pozbyć?

REDUKCJA FOSFORU OGÓLNEGO W ŚCIEKACH Z MAŁYCH PRZYDOMOWYCH OCZYSZCZALNI

Zastosowanie biopreparatów w procesie oczyszczania ścieków

Jolanta Moszczyńska Ocena skuteczności usuwania bakterii nitkowatych...

SEKWENCYJNE OCZYSZCZANIE WODY ZAWIERAJĄCEJ MYKOESTROGENY W PROCESACH FOTOKATALIZA I NANOFILTRACJA

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 362

CENTRUM TRANSFERU TECHNOLOGII W OBSZARZE OZE. BioProcessLab. Dr inż. Karina Michalska

1. Regulamin bezpieczeństwa i higieny pracy Pierwsza pomoc w nagłych wypadkach Literatura... 12

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

EFEKTYWNOŚĆ PRACY OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW W KOŁACZYCACH

1. 1 5,72 6,18 9,60 10, ,72 6,18 6,51 7, ,72 6,18 7,44 8, ,74 6,20 9,60 10, ,74 6,20 6,51 7,03

WYKRYWANIE ZANIECZYSZCZEŃ WODY POWIERZA I GLEBY

Ewa Puszczało. Politechnika Śląska w Gliwicach Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki

Wstępne badania nad podczyszczaniem odcieków składowiskowych metodą Fentona

Podczyszczanie ścieków organicznych metodą koagulacji siarczanem glinu

KONGRES SEROWARSKI ŁOCHÓW 2018

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 817

OGŁOSZENIE. WODOCIĄGI Dębickie Sp. z o.o Dębica, ul. Kosynierów Racławickich 35

ADSORPCJA BŁĘKITU METYLENOWEGO I JODU NA WYBRANYCH WĘGLACH AKTYWNYCH

ADSORPCJA SUBSTANCJI POWIERZCHNIOWO CZYNNYCH Z ROZTWORÓW WODNYCH NA PYLISTYCH WĘGLACH AKTYWNYCH

Klasyfikacja procesów membranowych. Magdalena Bielecka Agnieszka Janus

(54) Sposób wydzielania zanieczyszczeń organicznych z wody

13. Funkcjonalność miasta w aspekcie skutecznego oczyszczania ścieków na przykładzie miasta Krakowa

UCHWAŁA NR V/37/2015 RADY MIEJSKIEJ W STRYKOWIE. z dnia 25 lutego 2015 r.

Transkrypt:

Karolina Mielczarek, Jolanta Bohdziewicz, Anna Kwarciak-Kozłowska PORÓWNANIE EFEKTYWNOŚCI OCZYSZCZANIA POPROCESOWYCH WÓD KOKSOWNICZYCH Z ZASTOSOWANIEM PROCESÓW KOAGULACJI ORAZ POGŁĘBIONEGO UTLENIANIA Streszczenie: W artykule omówiono badania, których celem było porównanie efektywności oczyszczania ścieków z przemysłu koksowniczego w procesach koagulacji objętościowej i pogłębionego utleniania z zastosowaniem odczynnika Fentona. W przypadku z pierwszej z metod przebadano 4 rodzaje koagulantów żelazowych, produkowanych przez Zakład Kemipol o wspólnej nazwie PIX. Były to: PIX-112, PIX-123, PIX-122 oraz PIX-113. Dobrano najkorzystniejszy koagulant, wyznaczono jego optymalna dawkę oraz ph roztworu reakcyjnego (ph=5;9). Proces pogłębionego utleniania przeprowadzono dla ścieków różniących się kwasowością (ph=3,5 oraz ph=5), stosując różne dawki żelaza (Fe 2+ ) zmieniane w zakresie od 0,1 g/dm 3 do 0,8 g/dm 3 zachowując stosunek stężeń Fe 2+ /H 2 na poziomie 1:3. Z uwagi na zbyt niski stopień oczyszczania przedmiotowych wód podprocesowych w obu przypadkach, uniemożliwiający ich odprowadzenie do zbiornika naturalnego lub kanalizacji, poddano je doczyszczeniu w procesie odwróconej osmozy. Efektywność procesów fizykochemicznego oczyszczania ścieków koksowniczych określono w oparciu o zmiany wartości zanieczyszczeń tj. chemicznego zapotrzebowanie tlenu oraz zawartości węgla organicznego i ogólnego, stężenie indeksu fenolowego, cyjanków wolnych, siarczków oraz żelaza ogólnego. Słowa kluczowe: ścieki koksownicze, koagulacja objętościowa, koagulanty PIX, pogłębione utlenianie, odczynnik Fentona, odwrócona osmoza. WPROWADZENIE Zakłady koksownicze niekorzystnie oddziaływają na środowisko naturalne, między innymi z uwagi na generowanie trudno biodegradowalnych (BZT 5 /ChZT<0,02) poprocesowych wód koksowniczych obciążonych znacznym ładunkiem substancji toksycznych [1]. W ich skład wchodzą między innymi: wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, związki heterocykliczne, oleje, smoły oraz substancje o charakterze nieorganicznym tj.: cyjanki, siarczki, siarczany, tiosiarczany, amoniak, a także metale ciężkie [2]. Z uwagi na złożony skład tych ścieków przemysłowych i toksyczność do ich oczyszczania powinno stosować się układy zintegrowane kojarzące jednostkowe procesy fizykochemiczne [3]. Autorki opracowania podjęły próbę oceny efektywności oczyszczania przedmiotowych wód poprocesowych w dwóch układach łączących pro- Karolina MIELCZAREK, Anna KWARCIAK-KOZŁOWSKA Instytut Inżynierii Środowiska, Politechnika Częstochowska; Jolanta BOHDZIEWICZ Politechnika Śląska, Instytut Inżynierii Wody i Ścieków, Zakład Chemii Sanitarnej i Procesów Membranowych, Gliwice 184

cesy koagulacji oraz pogłębionego utleniania z ciśnieniową techniką membranową odwróconą osmozą. APARATURA Proces koagulacji objętościowej oraz pogłębionego utleniania prowadzono w teście naczyniowym z zastosowaniem pięciu reaktorów o pojemności 0.5 dm 3, których zawartość mieszana była przy pomocy mieszadeł magnetycznych. Rys. 1. Aparatura do prowadzenia koagulacji objętościowej i pogłębionego utleniania ścieków koksowniczych Fig. 1. The research equipment for applied volumetric coagulation and advanced oxidation for cokemaking wastewater W procesie doczyszczania ścieków koksowniczych metodą wysokociśnieniowej filtracji zastosowano układ aparaturowy wyposażony w płytowo-ramowy moduł membranowy typu SEPA CF NP amerykańskiej firmy Osmonics, zbiornik ścieków poddawanych oczyszczaniu o pojemności 8 dm 3 z chłodnicą, rotametr, pompę wysokociśnieniową oraz manometry i zawory (Rys. 2)[3]. Rys. 2. Schemat aparatury do prowadzenia wysokociśnieniowej filtracji membranowej ścieków koksowniczych Fig. 2. Scheme of equipment for applied high pressure filtration membrane process for coke making wastewater 185

Moduł składał się z dwóch płyt metalowych, pomiędzy którymi umieszczano płaską membranę w formie arkusza prostokątnego o wymiarach 190 x 140 mm (powierzchnia całkowita membrany - 155 cm 2, natomiast powierzchnia czynna-144 cm 2 ). Całość wprowadzano do obudowy stalowej umożliwiającej uszczelnienie układu. SUBSTRAT BADAŃ Oczyszczane ścieki koksownicze pochodziły z Zakładu Koksowniczego w Częstochowie Koksownia Częstochowa Nowa sp. z o.o. Były one wstępnie podczyszczane mechanicznie, dzięki czemu usuwano z nich smoły, oleje i zanieczyszczenia stałe, a następnie poddawano je desorpcji gazowej w celu eliminacji amoniaku. W tabeli 1 zestawiono wartości wybranych wskaźników zanieczyszczeń charakteryzujących ścieki koksownicze po ich wstępnym podczyszczeniu. Tabela 1. Charakterystyka ścieków koksowniczych poddawanych fizykochemicznemu oczyszczaniu Table 1. Characteristics of coke plant subjected to physicochemical treatment Wskaźniki zanieczyszczeń Jednostka Wartość Wskaźniki zanieczyszczeń ścieków odprowadzonych do odbiornika [4] ph - 8,5 6,5 9 Przewodność ms/cm 6,83 - ChZT mg /dm 3 4102 125 OW mg C/dm 3 1208 - OWO mg C/dm 3 1182 30 Indeks fenolowy mg/dm 3 540 0,1 Azot całkowity mg N/dm 3 2042 30 Azot amonowy mg NH 4+ /dm 3 408 10 Cyjanki mg/dm 3 24,8 0,1 Siarczki mg/dm 3 3,37 0,2 Żelazo ogólne mg/dm 3 2,15 10 METODYKA BADAŃ I OZNACZENIA ANALITYCZNE W pierwszym etapie badań procesowi koagulacji poddawano ścieki surowe, a następnie ścieki dla których przeprowadzono korektę ph do wartości 5 oraz 9 odpowiednio 30% obj. roztworami HCl oraz NaOH. Zastosowano cztery koagulanty żelazowe, którymi były wodne roztwory siarczanu żelaza (III) o nazwie handlowej PIX tj.: PIX 112, PIX 113, PIX 122, PIX 123, dozowane do ścieków w dawkach od 200 1000 mg/dm 3. Mieszanie ścieków z koagulantem prowadzono w dwóch etapach. Mieszanie szybkie trwające 1 minutę miało na celu wymieszanie całej objęto- 186

ści ścieków z dodanym koagulantem, natomiast wolne przebiegające 30 minut zapewniało powstawaniu kłaczków, które tworzyły większe aglomeraty. Następnie zawartość reaktorów poddawano procesowi sedymemtacji w ciągu 30 minut. W kolejnym etapie badań poprocesowe wody koksownicze po korekcie kwasowości do wartości 3,5 oraz 5 poddano procesowi pogłębionego utleniania odczynnikiem Fentona. Zastosowano mieszaninę żelaza -uwodniony siarczan żelaza (II) z 30% roztworem nadtlenku wodoru, dozowaną do ścieków w dawkach od 0,1 do 0,8 g/dm 3 żelaza zachowując stały stosunek Fe 2+ /H 2 (1:3), w temperaturze 23 0 C. Po 5 minutach szybkiego mieszania ścieków z mieszaniną utleniającą poddawano 4 godzinnemu procesowi utleniania. Po tym czasie zawartość reaktorów neutralizowano 30% roztworem NaOH do ph 7 mieszano 30 minut, a następnie poddawano 30-minutowej sedymentacji. Ponieważ oczyszczane w procesach koagulacji objętościowej oraz pogłębionego utleniania ścieki koksownicze nie mogły być bezpośrednio odprowadzone do odbiornika naturalnego, z uwagi na zbyt wysokie wartości charakteryzujące je wskaźników zanieczyszczeń dodatkowo, poddano je doczyszczaniu metodą odwróconej osmozy ( P=2MPa, u=2m/s). Proces prowadzono z zastosowaniem poliamidowej płaskiej membrany komercyjnej ADF firmy Osmonics, której charakterystykę podaną przez producenta zamieszczono w tabeli 2. Tabela 2. Charakterystyka membrany osmotycznej stosowanej w procesie doczyszczania ścieków koksowniczych [http://www.lenntech.com] Table 2. Characteristic of reverse osmosis membrane used in treatment coke wastewater [http:// www.lenntech.com] Rodzaj membrany Polimer Współczynnik retencji (R%) *) ph J V /psi Ciśnienie (bar) Cl ppm Temperatura o C ADF poliamid (PA) 99,5 4-11 15/800 54 1000 50 *) 1% wag. wodny roztwór NaCl Stopień usunięcia zanieczyszczeń z doczyszczanych poprocesowych wód koksowniczych oceniano na podstawie zmiany wartości wskaźników zanieczyszczeń takich jak w przypadku procesów fizykochemicznego oczyszczania poprocesowych wód koksowniczych. Oznaczenia ChZT wykonywano metodą testową na spektrofotometrze HACH DR 4000. W pomiarze odczynu metodą elektrometryczną wykorzystano ph-metr Cole Palmer Instrument Company Model #59002 00, a do pomiaru przewodności wykorzystano konduktometr Cole-Palamer Instrument Company. Oznaczenia wskaźników OWO, OW oraz stężenie azotu całkowitego wykonano metodą wysokotemperaturowego katalitycznego utleniania przy użyciu chromatografu. Dodatkowo określono zmiany stężenia takich wskaźników jak: indeksu fenolowego, stężenia cyjanków, siarczków, żelaza ogólnego przy użyciu gotowych testów kuwetowych Hach-Lange oraz spektrofotometru DR-3800. 187

WYNIKI BADAŃ I DYSKUSJA WYNIKÓW Oczyszczanie poprocesowych wód koksowniczych metodą koagulacji objętościowej Na rysunku 3 zilustrowano wpływ rodzaju koagulantu i wielkości jego dawki na efektywność oczyszczania wód poprocesowych dla ph=5. Rys. 3. Wpływ rodzaju i dawki koagulanta na stężenie ChZT ścieków oczyszczanych (a) oraz na stopień obniżenia wartości tego wskaźnika (b) dla ph = 5 Fig. 3. Effect of coagulant type and dose on the concentration of COD of waste water treated (a) and the degree of reduction in the value of this indicator (b) ph = 5 Z przebadanych koagulantów i stosowanych ich dawek od 200 do 1000 mg/dm 3, w przypadku ścieków koksowniczych o ph równym 5, najniższą wartość chemicznego zapotrzebowania tlenu ścieków oczyszczanych odnotowano dla koagulantu PIX-112 o dawce równej 200mg/dm 3 oraz dla PIX-113 o stężeniu 600mg/dm 3. Wynosiły one odpowiednio 2640,7 mg /dm 3 i 2690,1 mg /dm 3, a stopnie obniżenia wskaźnika ChZT były odpowiednio o 66,6% i 65,4% niższe w porównaniu z koagulantem PIX-113 (1000mg/dm 3 ). Przeprowadzenie procesu koagulacji objętościowej surowych poprocesowych wód koksowniczych o ph=9 pozwoliło na uzyskanie lepszych efektów oczyszczania (Rys. 4), w porównaniu do ścieków oczyszczanych w, których korekta ph wynosiła 5. Rys. 4. Wpływ rodzaju i dawki koagulanta na stężenie ChZT ścieków oczyszczanych (a) oraz na stopień obniżenia wartości tego wskaźnika (b) dla ph = 9 Fig. 4. Effect of coagulant type and dose on the concentration of COD of waste water treated (a) and the degree of reduction in the value of this indicator (b) ph = 9 188

Najniższą wartość chemicznego zapotrzebowania tlenu ścieków oczyszczonych odnotowano dla koagulantu PIX-113 o dawce równej 400mg/dm 3. Wynosiła ona 2097,1 mg /dm 3 i było to najniższe stężenie ChZT oczyszczanych wód poprocesowych dla wszystkich przebadanych dawek oraz rodzajów koagulantów. Było ono o 52% niższe w porównaniu z koagulantem PIX-113 (ph=5; 1000mg/dm 3 ). Ścieki oczyszczone w tych warunkach charakteryzowały się również najniższymi wartościami pozostałych wskaźników zanieczyszczeń (Rys.5). I tak OWO kształtowało się na poziomie 983,2 mg/dm 3, OW wyniosło 1080 mg/dm 3, natomiast stężenie azotu całkowitego 1400 mg/dm 3. Stężenia azotu amonowego, cyjanków wolnych, indeksu fenolowego, siarczków oraz żelaza ogólnego wyniosły odpowiednio: 285.6 mg/dm 3, 9.8 mg/dm 3, 408.1 mg/dm 3, 0.053 mg/dm 3 oraz 0.965 mg/dm 3. Rys. 5. Charakterystyka oczyszczonych ścieków koksowniczych (PIX-113, dawka 400 mg/dm 3, ph=9) Fig. 5. Characteristics of treated wastewater coke (PIX-113, dose of 400 mg/dm 3, ph=9) Oczyszczanie ścieków koksowniczych metodą pogłębionego utleniania odczynnikiem Fentona Na rysunku 6 zilustrowano wpływ kwasowości ścieków koksowniczych oraz stężeń wprowadzanych jonów Fe 2+ oraz nadtlenku wodoru na efektywność oczyszczania poprocesowych wód koksowniczych. Rys. 6. Zmiana stężenia ChZT oraz stopień usunięcia zanieczyszczeń oznaczanych przez ChZT dla pogłębionego utleniania ścieków koksowniczych, dla a) ph = 3,5 i b) ph = 5 Fig. 6. Change of COD concentration and the degree of removal of impurities determined by the COD for the advanced oxidation treatment of coke, for a) ph = 3.5 and b) ph = 5 189

Z przebadanych wielkości dawek żelaza i nadtlenku wodoru zmieniających się odpowiednio w zakresie od 0,1/0,3-0,8/2.4 g/dm 3, w przypadku ścieków koksowniczych o ph równy 3.5 (rys.6a), najwyższą wartość chemicznego zapotrzebowania tlenu ścieków oczyszczanych odnotowano dla stosunku Fe 2+ /H 2 równego 0,1/0,3 g/dm 3. Wynosiło ono 3520,5 mg /dm 3 i było o 68,3% wyższe w porównaniu z najkorzystniejszą uzyskaną wartością ChZT równą 2095,1g/dm 3 (0.6/1.8-Fe 2+ /H 2 ). Zwiększenie zasadowości surowych poprocesowych wód koksowniczych poddawanych procesowi utleniania do wartości ph=5 skutkowało uzyskaniem najlepszych efektów oczyszczania. Ścieki oczyszczone w tych warunkach charakteryzowały się najniższym stężeniem ChZT kształtującym się na poziomie 2049,9 mg/dm 3 (Rys.6b), stężenie jonów Fe 2+ i nadtlenku wodoru wynosiły odpowiednio 0,8 g/dm 3 i 2,4g/dm 3. Na rysunku 7 i 8 zestawiono uzyskane wartości pozostałych wskaźników zanieczyszczeń charakteryzujące ścieki oczyszczane tj. stężenie azotu całkowitego, OW i OWO, stężenie cyjanków wolnych, żelaza ogólnego, siarczków oraz indeksu fenolowego dla procesu pogłębionego utleniania ścieków koksowniczych. Osiągnęły one również wartości najniższe. I tak OWO kształtowało się na poziomie 568,6mg/dm 3, OW wyniosło 586,6 mg/dm 3, natomiast stężenie azotu całkowitego 1260 mg/dm 3 (7. a,b). Rys. 7. Zmiana wartości wskaźników zanieczyszczeń dla procesu pogłębionego utleniania odczynnikiem Fentona poprocesowych wód koksowniczych, a) dla ph = 5; b) dla ph = 3.5 Fig. 7. Change the value of pollution indices for the process of Fenton reagent advanced oxidation of the coke wastewater, a) ph = 5, b) ph = 3.5 I tak indeks fenolowy, stężenie cyjanków wolnych, siarczków oraz żelaza ogólnego wyniosły odpowiednio: 234 mg/dm 3, 18,08 mg/dm 3, 0 mg/dm 3 oraz 37,5 mg/dm 3 (Rys. 8). Doczyszczanie oczyszczonych w procesach jednostkowych ścieków koksowniczych metodą wysokociśnieniowej filtracji membranowej z zastosowaniem polimerowej komercyjnej membrany. 190

Rys. 8. Zmiana wartości wskaźników zanieczyszczeń dla procesu pogłębionego utleniania odczynnikiem Fentona poprocesowych wód koksowniczych, dla ph = 5 Fig. 8. Change the value of pollution indices for the process of Fenton reagent advanced oxidation of water post-process the coke, for ph = 5 Na rysunku 9 przedstawiono zależności zmiany objętościowego strumienia permeatu i wody dejonizowanej od czasu prowadzenia wysokociśnieniowej filtracji membranowej poprocesowych wód koksowniczych oczyszczonych w jednostkowych procesach koagulacji objętościowej oraz pogłębionego utleniania odczynnikiem Fentona. Rys.9. Zależność wielkości doświadczalnego chwilowego strumienia wody dejonizowanej i oczyszczanych ścieków od czasu prowadzenia procesu odwróconej osmozy Fig. 9. The dependence of the experimental temporary volumetric flux of de-ionized water and treated wastewater from the time of the reverse osmosis process Większą wydajnością charakteryzowała się membrana osmotyczna pracująca w układzie, w którym procesowi doczyszczania poddawano ścieki po procesie pogłębionego utleniania. Ustabilizowany strumień permeatu po 105 minutach wysokociśnieniowej filtracji był o 28,7% wyższy w porównaniu ze strumieniem permeatu uzyskanym w procesie odwróconej osmozy ścieków oczyszczanych wstępnie metodą koagulacji objętościowej (0,726 10-5 m 3 /m 2 s). objętościowe strumienie perme- 191

atów uzyskane w obu procesach były odpowiednio 2,2 i 3,1 krotnie niższe w porównaniu ze strumieniem wody dejonizowanej. W tabelach 3 i 4 przedstawiono porównanie wartości wskaźników zanieczyszczeń charakteryzujących ścieki oczyszczone w układach zintegrowanych: koagulacja-odwrócona osmoza oraz pogłębione utlenianie odczynnikiem Fentona-odwrócona osmoza. Tabela 3. Efektywność oczyszczania ścieków koksowniczych w układzie zintegrowanym koagulacja-odwrócona osmoza Table 3. The efficiency of cleaning in integrated system coagulation-reverse osmosis coke-making wastewater Wskaźniki zanieczyszczeń Jednostka Ścieki surowe Ścieki oczyszczone Proces koagulacji: PIX-113, ph=9, dawka 400 mg/dm 3 Wartość R * [%] Wartość R * [%] ChZT mg / dm 3 4102 2097,1 48,9 113,8 97,2 OW mgc/dm 3 1208 1080 10,6 33,2 97,3 OWO mgc/dm 3 1182 983,2 16,8 20,9 98,2 Azot amonowy mgnh 4+ /dm 3 408 285,6 30 20,8 94,9 Azot całkowity mgn/dm 3 2042 1400 45,9 39,3 98,1 Fenol mg/dm 3 530 408,1 23 0 100 Cyjanki mg/dm 3 24,8 19,88 17,6 0 100 R * - stopień usunięcia zanieczyszczeń Tabela 4. Efektywność oczyszczania ścieków koksowniczych w układzie zintegrowanym utlenianie odczynnikiem Fentona-odwrócona osmoza Table 4. The efficiency of cleaning in integrated system Fenton reagent-reverse osmosis coke-making wastewater Wskaźniki zanieczyszczeń Jednostka Ścieki surowe Ścieki oczyszczone Proces pogłębionego utleniania: ph=5, Fe 2+ /H 2 : 0,8/2,4 g/dm 3 Wartość R * [%] Wartość R * [%] ChZT mg / dm 3 4102 2049,9 50 110 94,6 OW mgc/dm 3 1207,8 568,6 52,9 30,2 94,6 OWO mgc/dm 3 1182,5 568,6 51,9 19,8 98,3 Azot amonowy mgnh 4+ /dm 3 408 235,6 42,3 20,9 94,9 Azot całkowity mgn/dm 3 2042 1270 37,8 38,1 98,1 Fenol mg/dm 3 530 234 55,8 0 100 Cyjanki mg/dm 3 24,8 18,1 27 0 100 R * - stopień usunięcia zanieczyszczeń Otrzymane wyniki badań pozwalają wnioskować, że ścieki doczyszczone w procesach odwróconej osmozy nadal nie spełniały norm jakościowych przedstawionych w Rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 28 stycznia 2009 r., w sprawie warunków jakie należy spełnić przy wprowadzeniu ścieków do wód lub do zie- RO RO 192

mi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego z uwagi na przekroczoną wartość stężenia azotu amonowego. W obu przebadanych układach stwierdzono prawie 2- krotne przekroczenie dopuszczalnego stężenia amoniaku lotnego w przeliczeniu na jony N-NH 4+. Kształtowało się ono na poziomie około 20,8 mg/dm 3. W związku z tym poprocesowe wody koksownicze przed odprowadzeniem do odbiornika naturalnego lub kanalizacji powinny być dodatkowo poddane np. procesowi desorpcji gazowej. Mogą natomiast być zawrócone do cyklu produkcyjnego koksu jako woda do jego gaszenia. Wnioski 1. Zastosowanie do oczyszczania poprocesowych wód koksowniczych procesów koagulacji objętościowej oraz pogłębionego utleniania odczynnikiem Fentona nie zapewniło odpowiednio wysokiego stopnia ich oczyszczenia, w związku z czym nie mogłyby być bezpośrednio odprowadzane do odbiornika naturalnego, ani zawrócone do cyklu technologicznego produkcji koksu. 2. Z przebadanych koagulantów do oczyszczania ścieków koksowniczych najefektywniejszym okazał się PIX 113 o dawce 400 mg/dm 3 i przy ph ścieków wynoszącym 9. Koksownicze wody poprocesowe oczyszczone w tych warunkach charakteryzowały się następującymi wartościami wskaźników zanieczyszczeń: Ch ZT-2097,1mg/dm 3, N-NH 4 + -285,6mg/dm 3, OWO-983,2mg/dm 3, OW-1080,0 mg/dm 3. 3. Najkorzystniejszymi parametrami technologicznymi procesu pogłębionego utleniania ścieków koksowniczych odczynnikiem Fentona okazały się stężenia jonów Fe 2+ równe 0,8 g/dm 3 i stężenie nadtlenku wodoru wynoszące 2,4 g/dm 3, przy ph ścieków równym 5. Koksownicze wody poprocesowe oczyszczone w tych warunkach charakteryzowały się następującymi wartościami wskaźników zanieczyszczeń: ChZT-2049,9/dm 3, N-NH 4+ -235,6285,6mg/dm 3, OWO-586,6mg/dm 3, OW-586,6mg/dm 3. 4. W ściekach poddanych wstępnemu oczyszczaniu metodami koagulacji objętościowej i utlenianiu odczynnikiem Fentona a następnie doczyszczanych w procesie odwróconej osmozy wykazały zbyt wysokie stężenie azotu amonowego, kształtujące się na poziomie 20,8 mgnh 4+ /dm 3. Przed ich odprowadzeniem do odbiornika naturalnego powinny więc być poddane np. procesowi desorpcji gazowej lub mogą być wykorzystane w technologii produkcji koksu jako woda techniczna do gaszenia koksu. Badania prowadzono w ramach projektu badawczego 5587/B/T02/2010/38. 193

bibliografia 1. Al-Malack M.H., Nabil S. Abuzaid., El-Mubarak A.H., 1999, Coagulation of polymeric wastewater discharged by a chemical factory, Wat.Res., vol.33., No.2, 521-529. 2. Bartkiewicz B., 2002, Oczyszczanie ścieków przemysłowych, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 237-253. 3. Bohdziewicz J., Mielczarek K., Kwarciak-Kozłowska A., Ciśnieniowe techniki membranowe w oczyszczaniu poprocesowych wód koksowniczych, Membrany i Procesy Membranowe w Ochronie Środowiska, Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska Polskiej Akademii Nauk, vol.65, tom.1, s.53-58, 2010. 4. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 28 stycznia 2009 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego. 2009 (Dz. U. 09.27.169}. COMPARING THE EFFECTIVENESS OF TREATMENT COKING INDUSTRY WASTEWATER WITH APPLYING FOR THE COAGULATION PROCESS AND ADVANCED OXIDATION PROCESSES Abstract: The article discusses research aimed at comparing the effectiveness of treatment of wastewater from coke industry in the volume of coagulation and advanced oxidation using Fenton s reagent. In the case of the first of the methods tested four types of iron coagulants are produced by the Department Kemipol a common name of the PIX. These were: PIX-112 PIX-123, PIX and PIX-122-113. Selects the best possible coagulant, determined its optimal dose and ph of the reaction solution (ph = 5, 9). Advanced oxidation process was carried out for treatment different acidity (ph = 3.5 and ph = 5), using different doses of iron (Fe 2 + ) changed from 0.1 g / dm 3 to 0.8 g / dm 3 while maintaining the ratio of the concentrations of Fe 2 + / H 2 at 1:3. Given the very low degree of purification of these waters in both cases, prevent their discharge into the natural reservoir or sewage, treated them in the process of thoroughly cleaning of reverse osmosis. The effectiveness of the physicochemical wastewater treatment processes of coke have been identified based on the evolution of pollutants such as chemical oxygen demand and organic carbon content and total concentration of phenol index, free cyanide, sulfides and iron general. Keywords: coke wastewater, volumetric coagulation, coagulants-pix, advanced oxidation processes, reagent Fenton, reverse osmosis. 194