Transcript Slide 1
1 2 Membranski postupci, Membrane Biological Reactor, MBR Ideja: 1. Otpadnu vodu biološki razgraditi (uklanjanje BPK, N i P) 2. Umjesto taloženjem, aktivni mulj odvojiti od pročišćene vode uz pomoć membrane s finim porama Prednosti: 1. Mogućnost rada s visokim koncentracijama MLSS (10-20kg/m3)→ mali BR i θ 2. Nepotreban NT 3. Mala proizvodnja mulja (veliki θc) 4. Nema problema s bubrenjem mulja 5. Efluent izvanredne kakvoće (bakteriološki standard vode za kupanje) 6. Moguće direktno ponovno korištenje vode 2 Mane: 1. Veći troškovi izgradnje (>30%) (membrane, automatika) 2. Visoki troškovi energije (>30%) (tlačenje ili usisavanje, čišćenje membrana) 3. Mogućnost začepljenja membrana 4. Potreba za izmjenom membrana (visoki troškovi) 5. Složenija oprema sa sustavom za čišćenje i mnoštvom cijevi i armatura. Kvaliteta efluenta ovisi o finoći korištene membrane, MF/UF CFU = colony-forming unit Pokazatelj Tipične vrijednosti Ostvarive vrijednosti BPK < 2,0 mg/l Ispod granice detekcije TSS < 2,0 mg/l Ispod granice detekcije TN < 10,0 mg/l < 3,0 mg/l NH3 < 1,0 mg/l < 0,3 mg/l P < 1,0 mg/l <0,03 mg/l Fekalni koliformi < 2,2 CFU/100ml Ispod granice detekcije 3 Primjena • Visoki propisani standardi pročišćene otpadne vode (nacionalni parkovi, posebno štićena područja P, N) • Ispuštanje efluenta u obalno more (voda za kupanje, BC) • Ponovno korištenje vode (navodnjavanje, zalijevanje parkova) 4 Smanjenje vanjskog tlaka Povećanje pora Membranski postupci separacije Reverzna osmoza RO Mikrofiltracija MF Ultrafiltracija UF Nanofiltracija NF Soli Pigmenti boja Pijesak DNA, virusi Veličina poznatih tvari Ioni metala Atomi Tip čestice μm (log mjerilo) Bakterije Vitamin B12 Šećer Ioni 0,001 Kosa Magla Ugljena prašina A – voda Dim duhana B – šećer Crvena Koloidi Prašina Polen krvna C – mast zrnca D – protein Brašno E – virus F - Bakterija Makro Makro čestice Molekule molekule Mikro čestice 0,01 0,1 1,0 Odnosi veličina pora membrana u odnosu na poznate veličine tvari i tip čestice 10 100 1000 5 • Membrane se proizvode od polimernih materijala, keramike i metalnih oksida. • Tanki kompoziti od poliamida su kemijski otporni, imaju dulji vijek i rade pod niskim tlakovima. • Keramičke i membrane od metalnih oksida koriste se najčešće za UF i često su u cjevastom obliku. Skupe su i koriste se najviše u industriji, jer podnose visoke temperature. Tipovi membrana Potlak unutar membrane Tlak izvan membrane Ispiranje Mogu biti u aeracijskom spremniku ili izvan Šuplje cjevčice - vlakna Spiralne Pločaste otpadna voda permeat permeat otpadna voda 6 Šuplje cjevčice - vlakna m/o voda A. B. C. D. Površina Poprečni presjek Uzdužni presjek Princip filtracije 7 Cjevasta membrana tvrtke ZENON 8 Modul od šupljih, cjevastih membrana velikog promjera Modul od šupljih, cjevastih membrana malog promjera 9 Pločaste membrane • • • • Skuplje Zauzimaju više mjesta Lakše za održavanje i kontrolu obraslosti Za manje jedinice UPOV Pločasta membrana 0,45 μm KUBOTA Japan 10 Spiralne membrane Za NF i RO Spiralna NF membrana, Hydranautics, Nitto Denko Corporation 11 Efluent Biološki reaktor Membranski moduli Crpka za permeat Puhalo Tipična konfiguracija MBR postupka Najpodesnija filtracija s porama membrana od 0,04 do 2,0 μm 12 Potopljeni membranski blokovi, EIMCO Water Technologies 13 Aeracija - prozračivanje O2 potrebe, RO O2 je potreban za slijedeće reakcije: Oksidaciju ugljika (uključujući unutrašnje disanje) BPK uklonjen Nitrifikacija NH4 - N uklonjen RO se računa jednadžbama: (a) u standardnim uvjetima, RO,S (b) u stvarnim uvjetima RO,R Empiričke veličine: RO,S = 24,5 Kg O2 /Kg BPK5 uklonjenog Visoke veličine odgovaraju visokim vrijednostima ΘC 14 Temeljni načini unosa kisika A Mehanička aeracija Raspršivanjem otpadne vode ili uvođenjem atmosferskog zraka u vodu B Difuzna aeracija Unošenje zraka ili čistog O2 potopljenim difuzorima 15 A 16 Motor Reduktor Pristup Temelja ploča Rotor - turbina Snaga elektromotora 3 - 250 KW Plivajući ili na nepomičnoj platformi 17 Motor Plovak od plastike punjene poliuretanom Točke sidrenja Rotoflektor za smanjenje gubitaka Postolje Impeler od inox čelika Aspiratorski konus od inox čelika Turbina velike brzine s direktnim prijenosom Turbina male brzine s reduktorom 18 Turbina male brzine u pokusnom radu 19 Turbina male brzine, grafička simulacija 20 Turbina velike brzine, grafička simulacija 21 Turbina velike brzine u pokusnom radu 22 Horizontalna osovina s lopaticama Motor 23 Disk aerator 24 Uronjeni mehanički aerator s vertikalnom osovinom, Hyperclassic Invent, SRNJ Uronjena TORING turbina prozvodi vrlo fine mjehuriće 8,5 kgO2/kWh 25 Naročito pogodno rješenje za SBR postupak (miješanje i/ili aeracija) 26 Modelsko ispitivanje 27 JEDINICA Kg O2 KWh Pri standardnim uvjetima (RO) R=Rο/σ 1. T20=200 C 2. Pitka voda 3. DO=0 mg/L 4. P=760 mg Hg RO=1,2 - 2,4 kg O2/kWh 1. T 2. Otpadna voda Stvarni uvjeti(R) 3. DO 4. P 28 Koncentracija saturacije DO na T=200C [Iz tablica ili jednadžbi] DOS,20=9,08 mg/L Temperatura σ= DOS,20 [β.DOS.(P/760) - DO].1,024T-20.α korekcijski faktor saliniteta i površinske napetosti Obično β = 0,9 - 1,0 Stvarni tlak DO koncentracija u BR Korekcijski faktor prijenosa kisika ovisan o vrsti otpadne vode. Obično α = 0,6 - 0,9 29 Primjer: T = 25oC → DOS = 8,24 mg/l P = 760 mm Hg α = 0,8 β = 0,95 DO = 2 mg/l 9,08 σ= [(0,95.8,24-2,0) . 1,0245 . 0,8] σ = 1,731 (58%) Neka je Ro=1,5 kgO2/kWh → R=1,5/1,731=0,87 kgO2/kWh 30 B Puhalo TIPOVI Difuzor Porozni Neporozni • Mlaznice Keramika ili plastika Vrlo mali mjehurići Ostali • Crpke • Turbine Mali mjehurići Obično : fini mjehurići • • • • ploče cijevi cilindri diskovi 31 Disk-porozni raspršivač Raspršivač-mlaznica Kontrolni otvor Bazna ploča Brtvilo 32 Keramički zvonoliki difuzor Ultra-fini membranski aeracijski paneli, HiOx američke kompanije Parkson, 33 Neporozni difuzor, difuzor s usnacem Kontrolni usnac Usnaci, obično 4 kom. Difuzor od inox čelika Kontrolni usnac Neporozni difuzor, cijevni difuzor od nehrđajućeg čeličnog lima 34 Zahvaćena Komora za tekućina miješnje Vertikalni tok mlaza Stlačeni zrak Mlazni aerator Perjanica horizontalnog mlaza aerator Stlačena tekućina Mlazni aerator 35 Disk difuzor finih mjehurića s fleksibilnom EPDM membranom Etilen Propilen Dien Monomer - sintetska guma 36 Izlaz Klip Ulaz Puhalo s rotirajućim klipovima ROBUSCHI 37 LAMSON & HOFFMAN centrifugalno puhalo 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Brtveni prsteni Klip za uravnoteženje impelera Višestupanjski impeleri Fleksibilna kopča Lijevano kućište Labirintna brtva Prstensta brtva od ugljika 38 Učinkovitost Učinkovitost (ef) = ef20 ovisi o: Količina O2 Količina ubačenog zraka • • • • [%] Karakteristikama difuzora Količini zraka Karakteristikama otpadne vode Dubini vode ef20 se povećava sa smanjenjem veličine mjehurića zraka U standardnim uvjetima [dubina vode 4,5 m] Za porozne difuzore ef20 = 15 - 40 % Za neporozne difuzore ef20 = 9 - 13 % 39 Uvjeti vezani uz miješanje Za mehaničku aeraciju: kW 20 - 40 3 3 10 m BR Za difuznu aeraciju: m3 zraka 10 - 30 103 m3 BR 40