Zkušenosti z provozu vybraných membránových bioreaktorů Lukáš Dvořák, Ph.D. Ústav pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace Technická univerzita v Liberci Bendlova 1409/7 461 17 Liberec
[email protected], www.tul.cz
Seminář CZEMP | KÚ – Liberec | 9. 9. 2014
Obsah představení jednotlivých membránových bioreaktorů vybrané výsledky 2 poloprovozní jednotky pro průmyslové OV - aerobní - anaerobní
2 konkrétní realizace v ČR – severní Čechy, jižní Čechy
Seminář CZEMP | KÚ – Liberec | 9. 9. 2014
MBR 1 Cíl: Intenzifikace stávajících procesů čištění chemických OV
polo-provozní model (50 + 30 l)
aerobní podmínky
dlouhodobě provozovaný na průmyslové ČOV – směs reálné průmyslové a komunální vody
sledována účinnost odstranění, rychlost zanášení, reakce na výkyvy v zatížení (hydraulickém, látkovém) → celková stabilita systému
postupná adaptace kalu na vyšší podíl POV
charakter kalu a jeho změny
Seminář CZEMP | KÚ – Liberec | 9. 9. 2014
MBR 1
effluent
↑ schématické znázornění MBR
Seminář CZEMP | KÚ – Liberec | 9. 9. 2014
↑ fotografie MBR
[mg·l-1]
[mg·l-1]
MBR 1 – vybrané výsledky
↑ vývoj koncentrací organických látek (CHSKCr)
Seminář CZEMP | KÚ – Liberec | 9. 9. 2014
↑ vývoj koncentrací sloučenin dusíku v permeátu z MBR
-AUR [mg·g-1·h-1]
-AUR [mg·g-1·h-1]
MBR 1 – vybrané výsledky
↑ změny AUR pro testované podíly POV 0 a 100 % - referenční ↑ změny AUR pro testované podíly POV 0 a 100 % – kal z MBR Seminář CZEMP | KÚ – Liberec | 9. 9. 2014
aktivovaný kal
MBR 2 Cíl: Ověřit čistitelnost farmaceutických OV a odpadů pomocí AnMBR
polo-provozní model (50 l)
anaerobně provozovaný
čištěny farmaceutické OV s přídavkem organických rozpouštědel
sledována účinnost odstranění, rychlost zanášení, reakce na výkyvy v zatížení (hydraulickém, látkovém) → celková stabilita systému
adaptace na co nejvyšší zatížení → vysoká produkce bioplynu
charakter kalu a jeho aktivita
Seminář CZEMP | KÚ – Liberec | 9. 9. 2014
Anaerobní membránový bioreaktor
inovativní technologie
propojení anaerobních procesů (biodegradace organických látek) a membránové separace
anaerobní procesy -
bez přístupu kyslíku
-
produkce bioplynu (CH4 a CO2)
-
zdroj energie
membrána -
specifické podmínky v reaktoru
-
vysoká kvalita odtoku – bez nerozpuštěných látek, možné opětovné využití
Seminář CZEMP | KÚ – Liberec | 9. 9. 2014
MBR 2
↑ schéma testovaného AnMBR Seminář CZEMP | KÚ – Liberec | 9. 9. 2014
↑ fotografie AnMBR
MBR 2
http://www.ctisa.fr/eng/membranes-traitement-liquide.php
↑ schéma testovaného AnMBR Seminář CZEMP | KÚ – Liberec | 9. 9. 2014
↑ fotografie AnMBR
MBR 2 – vybrané výsledky
směs farmaceutických OV a metanolu (hl. složka odpadních rozpouštědel)
složení farmaceutických OV -
voda metanol etanol aceton metylenchlorid tetrahydrofuran etylacetát toluen Namon.
Seminář CZEMP | KÚ – Liberec | 9. 9. 2014
14,7 % 62,5 % 6,4 % 0,5 % 6,9 % 0,4 % 2,8 % 2,1 % 2,7 %
MBR 2 – vybrané výsledky
Graf
↑ vývoj koncentrací organických látek v přítoku a permeátu z AnMBR Seminář CZEMP | KÚ – Liberec | 9. 9. 2014
průměrná účinnost odstranění organických látek 80%
kvalita odtoku stabilní – navzdory kolísání v přítoku
CHSK v odtoku 400 1400 mg·l-1
přeměna organických látek z přítoku na bioplyn (+ na novou biomasu)
MBR 2 – vybrané výsledky
produkce bioplynu korespondovala s látkovým zatížením biomasy, tedy s koncentrací organických látek v přítoku
platné jen do určité míry – poté přetížení systému a kolaps
Graf
↑ vývoj produkce bioplynu v závislosti na zatížení v AnMBR Seminář CZEMP | KÚ – Liberec | 9. 9. 2014
MBR 2 – vybrané výsledky
testy aktivity za uzančních podmínek: CHSK = 1 g·l-1, 35°C, X = 1,5 g·l-1
Graf
↑ vývoj specifické rychlosti produkce metanu v průběhu adaptace Seminář CZEMP | KÚ – Liberec | 9. 9. 2014
MBR 2 – vybrané výsledky
2. fáze: směs farmaceutické OV a MeOH – adaptace biomasy – přídavek odpadních rozpouštědel
Graf
pomalé zvýšení zatížení biomasy OK
rychlejší zvýšení zatížení → problémy
proč? - přetížení - málo specifických mikroorganismů
Seminář CZEMP | KÚ – Liberec | 9. 9. 2014
MBR 2 – vybrané výsledky
Graf
↑ vývoj produkce bioplynu v závislosti na zatížení v AnMBR Seminář CZEMP | KÚ – Liberec | 9. 9. 2014
produkce bioplynu korespondovala se zatížením biomasy
vliv akumulace v reaktoru
Konkrétní realizace
MBR v severních Čechách (cca 600 m n m. – zastřešená budova)
jedna centrální ČOV – intenzifikace z 900 na 1900 EO
rozdílný počet EO v létě a v zimě
investor: VHS Turnov
zhotovitel: Syner VHS Vysočina a.s. a ENVI-PUR, s.r.o. (technologická část)
provozovatel: Severočeské vodovody a kanalizace, a.s.
provoz od prosince 2011
Seminář CZEMP | KÚ – Liberec | 9. 9. 2014
Konkrétní realizace
zdroj: http://www.envi-pur.cz/download/dokument_151_benecko-stepanicka_lhota_cz.pdf
Seminář CZEMP | KÚ – Liberec | 9. 9. 2014
Konkrétní realizace
stabilní provoz MBR
vysoká kvalita permeátu: -
CHSKCr ˂ 15 mg/l (p 90, m 150)
-
BSK5 ˂ 3 mg/l (p 25, m 50)
-
NL ˂ 5 mg/l (p 30, m 40)
-
Ncelk. ~ 16 mg/l
-
Pcelk. ~ 1,7 mg/l
nízké nároky na údržbu
dosavadní provoz bez potřeby chemického čištění
Seminář CZEMP | KÚ – Liberec | 9. 9. 2014
Konkrétní realizace
MBR-čistírna odpadních vod v jižních Čechách
rekreační areál na břehu Otavy
značné rozkolísání průtoku v průběhu dne
navrhovaná kapacita 400 EO – obvykle využívána polovina kapacity
provoz přibližně od dubna do září/října
Seminář CZEMP | KÚ – Liberec | 9. 9. 2014
Konkrétní realizace kolísání, přesto stabilní provoz vysoká kvalita odtoku Ukazatel
CHSKCr
Namon.
NL
P-PO43-
Přítok [mg/l]
250
50
130
5,2
Permeát [mg/l]
< 10
<1
0
2,3
Účinnost odstranění [%]
97
98
~ 100
55
velmi vysoká retence mikroorganismů Seminář CZEMP | KÚ – Liberec | 9. 9. 2014
Závěry Polo-provozní jednotky
prokázána možnost nasazení MBR technologie pro čištění POV
vysoká stabilita provozu
snadné a velmi rychlé znovuzprovoznění
velmi vysoká a stabilní kvalita permeátu
minimalizace produkce OV a jejich přeměna na energii (bioplyn)
Konkrétní realizace
dlouhodobě stabilní a téměř bezproblémový provoz
vysoká kvalita odtoku: chemické ukazatele, ale i mikrobiologické oživení – vhodné pro opětovné využití
Seminář CZEMP | KÚ – Liberec | 9. 9. 2014
Děkuji za pozornost. Prostor pro Vaše otázky.
Seminář CZEMP | KÚ – Liberec | 9. 9. 2014