MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
BRNO 2008
Helena Dvořáková
MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky
Odstraňování kontaminací ropnými látkami Bakalářská práce
Vedoucí bakalářské práce:
Vypracovala:
doc. Ing. Jiří Fryč, CSc.
Helena Dvořáková Brno 2008
Prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma „Odstraňování kontaminací ropnými látkami“ vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Souhlasím, aby práce byla uložena v knihovně Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně a zpřístupněna ke studijním účelům.
V Brně, dne 6. května 2008
Podpis studenta ……………………..
Poděkování Ráda bych poděkovala doc. Ing. Jiřímu Fryčovi, CSc. za odborné vedení a cenné rady při zpracování této práce. Dále bych zde chtěla poděkovat všem, kteří mi během realizace bakalářské práce pomohli radou či konstruktivními připomínkami.
Abstrakt Bakalářská práce se zabývá problematikou odstraňování kontaminací, způsobených ropnými látkami, se zaměřením na odstraňování ropných látek z odpadních vod. V první části bakalářské práce jsou shrnuty legislativní a technické požadavky vztahující se k této problematice. Tato část obsahuje také teoretické poznatky týkající se ropných látek, jejich vlastností a dopadů na životní prostředí. Dále je zde uveden nástin různých možností vzniku zaolejovaných odpadních vod. Další část je věnována hlavnímu tématu tj. přehledu technologií, které se využívají k odstraňování ropných látek z odpadních vod. V rámci bakalářské práce je také provedeno experimentální ověření adsorpční schopnosti různých druhů hydrofóbních adsorbentů při odstraňování motorového oleje z vody.
Klíčová slova: ropné látky, zaolejované odpadní vody, hydrofóbní adsorbenty
Abstract The bachelor thesis deals with oil-products contamination removal expecially with removing oil-products from waste-water. The legislative and technical requirements concerning this problems are resumed in the first part. This part also explains basic theoretical knowledge together with oilproducts, its characteristics and consequence to evnironment. In the part various possibilities of generation of oil waste-water are described. The main focus of thesis is placed on summary of technologies, which are used to remove oil-products from waste-water. In terms of the thesis was conducted an experiment with hydrophobic adsorbents, which were applied into mixture of car oil and water. Keywords: oil-products, oil waste-water, hydrophobic adsorbents
Obsah: 1
ÚVOD............................................................................................................................8
2
CÍL .................................................................................................................................9
3
LITERÁRNÍ ČÁST .....................................................................................................10 3.1
ÚVOD DO PROBLEMATIKY...........................................................................10
3.1.1
Legislativa....................................................................................................10
3.1.2
Co je to ropa.................................................................................................12
3.1.2.1
Základní dělení ropy ................................................................................13
3.1.2.2
Elementární složení ropy .........................................................................14
3.1.2.3
Rozpustnost ropných výrobků ve vodě....................................................14
3.1.2.4
Ropné látky v povrchových vodách.........................................................14
3.1.2.5
Biochemická degradace ropných látek ....................................................15
3.1.2.6
Vliv ropných látek na životní prostředí ...................................................16
3.1.3
Co je to havárie ............................................................................................17
3.1.4
Protihavarijní opatření .................................................................................18
3.1.5
Odpadní vody...............................................................................................18
3.1.5.1
Organické látky v odpadních vodách.......................................................19
3.1.5.2
Zdroje odpadních vod s obsahem ropných látek .....................................19
4
ČIŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD NA ČOV....................................................................21
5
ČIŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD S OBSAHEM ROPNÝCH LÁTEK..........................22 5.1
ODPADNÍ VODY S OBSAHEM HOMOGENNÍ FÁZE ROPNÝCH LÁTEK 22
5.1.1
Gravitační odlučování ropných látek ...........................................................22
5.1.2
Lamelové odlučovače ..................................................................................24
5.1.3
Odstřeďování volných ropných látek...........................................................24
5.1.4
Separace ropných látek tuhými adsorbenty .................................................24 CHEMICKÉ A FYZIKÁLNÍ PROCESY PRO ČIŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD S
5.2
OBSAHEM EMULGOVANÝCH ROPNÝCH LÁTEK ................................................27 5.2.1
Chemické metody ........................................................................................27
5.2.1.1
Chemická deemulgace emulzí ropných látek ..........................................27
5.2.1.2
Chemická oxidace....................................................................................28
5.2.2 5.2.2.1
Fyzikální metody .........................................................................................29 Filtrace, ultrafiltrace.................................................................................29 6
5.2.2.2
Deemulgace ropných látek filtrací ...........................................................31
5.2.2.3
Deemulgace elektroforézou .....................................................................32
5.2.2.4
Flotace, elektroflotace..............................................................................32
5.2.3 5.2.3.1
Odpařování ponorným hořákem ..............................................................35
5.2.3.2
Filmové odparky ......................................................................................35
BIOLOGICKÉ ČIŠTĚNÍ.....................................................................................36
5.3
6
Termické metody .........................................................................................34
5.3.1
Bioreaktory ..................................................................................................36
5.3.2
Umělé mokřady (kořenové čistírny) ............................................................39
PRAKTICKÁ ČÁST ...................................................................................................42 6.1
Experimentální ověření adsorpční schopnosti sypkých sorbentů při odstraňování
motorového oleje z vody..................................................................................................42 6.1.1
Metodika měření ..........................................................................................42
6.1.2
Vyhodnocení výsledků ................................................................................43
7
ZÁVĚR ........................................................................................................................45
8
SEZNAM LITERATURY...........................................................................................46
9
SEZNAM OBRÁZKŮ, TABULEK ............................................................................48
10
PŘÍLOHY ................................................................................................................49
7
1 ÚVOD Vlivem lidské činnosti, při které dochází k manipulaci s hmotou, vzniká odpad. V důsledku průmyslové revoluce a zejména pak v průběhu rozmachu technického rozvoje v počátku dvacátého století, vzrůstá objem produkovaných odpadů. Tento fakt dal vzniku odpadů, které pro svou toxicitu nebo nebezpečné vlastnosti již nebylo možno ukládat na skládku, ale bylo nutné tyto odpady ukládat odděleně od ostatních odpadů. Nejméně náročným řešením, bohužel již ne nejvhodnějším, bylo vypouštět takovéto odpady do určitého druhu prostředí, kde došlo k naředění a tím utlumení nebezpečného charakteru odpadů. Kapalné odpady tvoří velmi různorodou skupinu i přes to mají jednu vlastnost společnou, kterou je, že představují značné nebezpečí pro povrchové a podzemní vody. Některé se dají relativně snadno zpracovat a následně odstranit, jiné obsahují látky značně problematické, mezi které patří mimo jiné také ropa. Produkce odpadů stále roste. Velkou snahou je předcházení vzniku odpadů a minimalizace množství odpadů úpravou technologických procesů nebo pomocí recyklace. I přes tuto snahu stále vzniká velké množství opadů, které recyklovat nelze nebo je jejich recyklace ekonomicky nevýhodná. Moderní prosperující společnost spotřebovává značné množství ropy a ropných produktů, což s sebou přináší stále větší riziko úniku těchto látek, převážně selháním lidského faktoru, do vody, půdy, ovzduší…. V případě zasažení vodního zdroje ropnými látkami, jsou ekologické i ekonomické důsledky obrovské. Z těchto důvodů je prioritou zavčas předejít znečištění povrchových či podzemních vod ropnými látkami. Jaká vhodná opatření pro daný druh odpadní vody aplikovat je podmíněno vlastnostmi přítomné ropné látky, rozsahem ropného znečištění, typem čistírenského zařízení, ekonomickými aspekty atd.
8
2 CÍL Bakalářská
práce
se
zaměřuje
na
problematiku
odstraňování
kontaminací,
způsobených ropnými látkami, jak již bylo řečeno, konkrétně na odstraňování ropných látek z odpadních vod. Cílem této práce je zpracovat stručný přehled technologií, které se k tomuto účelu využívají a provést experimentální ověření adsorpční schopnosti různých druhů hydrofóbních sorbentů při odstraňování motorového oleje z vody.
9
3 LITERÁRNÍ ČÁST
3.1 ÚVOD DO PROBLEMATIKY Při hodnocení nebezpečnosti ropných látek je otázka, jakou koncentraci ropných látek ve vodě lze ještě považovat za nezávadnou. Odpověď závisí na komplexním posouzení přímých vlivů ropných látek na člověka a také vlivů nepřímých v důsledku změn životního prostředí vyvolaných ropnými látkami. Toxické vlastnosti jednotlivých ropných výrobků se vzájemně liší. Příčinou jsou různé druhy použitých rop, nestejné způsoby zpracování, rozdílné destilační frakce. Přítomnost těchto látek v podzemní nebo povrchové vodě zabraňuje využití této vody a to nejen jako pitné vody, ale i jako vody užitkové.
3.1.1 Legislativa Základním právním nástrojem řešícím problematiku ochrany vod v České republice je zákon o 254/2001 Sb., o vodách v platném znění.
Zákon č. 356/2003 Sb., o chemických látkách a chemických přípravcích a o změně některých zákonů.
Zákon 59/2006 Sb., o prevenci závažných havárií způsobených vybranými nebezpečnými chemickými látkami nebo chemickými přípravky a o změně zákona č. 258/2000 Sb., o ochraně veřejného zdraví a o změně některých souvisejících zákonů, ve znění pozdějších předpisů, a zákona č. 320/2002 Sb., o změně a zrušení některých zákonů v souvislosti s ukončením činnosti okresních úřadů, ve znění pozdějších předpisů, (zákon o prevenci závažných havárií).
Zákon 240/2000 Sb., o krizovém řízení a o změně některých zákonů (krizový zákon).
Zákon 239/2000 Sb., o integrovaném záchranném systému a o změně některých zákonů.
10
Zákon č.17/1992 Sb., o životním prostředí, ve znění zákona č. 123/1998 Sb.
Zákon 100/2001 Sb., o posuzování vlivů na životní prostředí a o změně některých souvisejících zákonů (zákon o posuzování vlivů na životní prostředí).
Zákon 76/2002 Sb., o integrované prevenci a omezování znečištění, o integrovaném registru znečišťování a o změně některých zákonů (zákon o integrované prevenci).
Zákon 185/2001 Sb., o odpadech.
Další právní normou spadající do oblasti odpadních vod je Vyhláška MŽP ČR 293/2002 Sb., o poplatcích za vypouštění odpadních vod do vod povrchových.
Vyhláška MŽP ČR 381/2001 Sb., kterou se stanoví Katalog odpadů, Seznam nebezpečných odpadů a seznamy odpadů a států pro účely vývozu, dovozu a tranzitu odpadů a postup při udělování souhlasu k vývozu, dovozu a tranzitu odpadů (Katalog odpadů) v platném znění.
Vyhláška MŽP ČR 383/2001 Sb., o podrobnostech nakládání s odpady v platném znění (čtvrtá část této vyhlášky definuje technické požadavky, při nakládaní s odpadními oleji).
Nařízení vlády ČR 61/2003 Sb., o ukazatelích a hodnotách přípustného znečištění povrchových a odpadních vod, náležitostech povolení k vypouštění odpadních vod do vod povrchových a do kanalizací a o citlivých oblastech.
Jsou zde definovány některé základní pojmy:
- průmyslové odpadní vody - odpadní vody uvedené v části B přílohy č. 1 k tomuto nařízení, jakož i odpadní vody v této části neuvedené, jsou-li vypouštěny z výrobních nebo jim obdobných zařízení, - městské odpadní vody - odpadní vody vypouštěné z domácností nebo služeb, vznikající převážně jako produkt lidského metabolismu a činností v domácnostech (splašky), popřípadě jejich směs s průmyslovými odpadními vodami nebo dešťovými,
11
- zdroj znečišťování - území obce, popřípadě její územně oddělena a samostatně odkanalizovaná část, území vojenského újezdu nebo areál průmyslového podniku či jiného objektu, pokud se z nich vypouštějí samostatně odpadní vody do vod povrchových. (Za odpadní vody se v tomto případě nepovažují vody z dešťových odlučovačů, pokud funkce odlučovače splňuje požadavky stanovené vodoprávním úřadem), - emisní standard - nejvýše přípustné hodnoty ukazatelů znečištění odpadních vod uvedené v příloze č. 1 k tomuto nařízení, - emisní limity - nejvýše přípustné hodnoty ukazatelů znečištění odpadních vod, které stanoví vodoprávní úřad v povolení k vypouštění odpadních vod do vod povrchových, - imisní standardy nejvýše přípustné hodnoty ukazatelů přípustného znečištění povrchových vod v jednotkách hmotnosti, radioaktivity nebo bakteriálního znečištění na jednotku objemu, které jsou stanoveny v příloze č. 3 k tomuto nařízení.
Technické normy v oboru čistění odpadních vod V ČR se technickou normalizací zabývá Český normalizační institut. Technické normy jsou v seznamu řazeny podle šestimístného třídícího znaku, kde prvé dvojčíslí vyjadřuje třídu normy, druhé dvojčíslí skupinu a třetí dvojčíslí zařazení normy podle skupiny. Technické normy vodního hospodářství byly dříve zařazovány do tříd 01, 13, 73, a 83. Od roku 1986, kdy byla vodnímu hospodářství přidělena samostatná třída 75, jsou nové a novelizované normy tohoto odvětví převáděny do této třídy.
ČSN 75 6551 odvádění a čištění odpadních vod s obsahem ropných látek.
Základním právním nástrojem v EU řešícím problematiku čištění odpadních vod je směrnice Rady 91/271/EEC o čištění městských odpadních vod. Tato směrnice se týká odvádění, čištění a vypouštění městských odpadních vod a čištění a vypouštění odpadních vod z určitých průmyslových odvětví.
3.1.2 Co je to ropa Ropa (též (surová) nafta, zemní olej) je hnědá až nazelenalá hořlavá kapalina tvořená směsí uhlovodíků, především alkanů. Pravděpodobně vznikla rozkladem zbytků pravěkých rostlin a živočichů. Nachází se ve svrchních vrstvách zemské kůry – nejčastěji 12
v oblasti kontinentálních šelfů. Je základní surovinou petrochemického průmyslu. Naleziště ropy jsou pod nepropustnými vrstvami, v hloubkách až 8 km pod zemským povrchem. Ropa při těžbě buď vyvěrá pod tlakem, nebo je čerpána. Vyskytuje se společně se zemním plynem.
3.1.2.1 Základní dělení ropy Základním způsobem dělení ropy na jednotlivé skupiny látek je její destilace, která se obvykle provádí ve dvou stupních – atmosférická destilace a vakuová destilace. Z atmosférické destilace se získávají následující frakce: - plyny - benzin - petrolej - plynový olej - lehký topný olej - mazut – nedestilující podíl Při vakuové destilaci se za sníženého tlaku mazut rozdestiluje na tyto frakce: - těžký plynový olej - olejový destilát - olejový destilát II - olejový destilát III - asfalt – nedestilující zbytek (Rábl 1992, 9).
Ropné výrobky lze z hlediska jejich použitelnosti roztřídit do pěti skupin. Benziny jsou směsí uhlovodíků C4 – C12, vroucí v rozmezí 30 °C až 210 °C. Obsahují n-alkany, izoalkany, cyklopentany, cyklohexany, benzen a jeho monology. Petroleje jsou směsí uhlovodíků C12 – C18, vroucí v rozmezí 140 °C až 300 °C. Obsahují n-alkany, izoalkoany, alkylcyklany,
alkylbezeny,
dicyklany,
tricyklany,
vyšší
aromáty,
kondenzované
cyklanoaromáty a nekondenzované cyklanoaromáty. Plynové oleje obsahují uhlovodíky C16
–
C24.
V
plynových
olejích
jsou
obsaženy
podobné
uhlovodíky
jako
v petrolejové frakci. Kromě toho obsahují vyšší homology a tricyklické uhlovodíky. Mazací oleje obsahují především uhlovodíky C24 – C40, popřípadě i vyšší. Obsahují alkany, 13
izoalkany, alkylcyklany (s jedním, dvěma třemi nebo i více kruhy) alkylaromáty a alkylcyklanoaromáty. Poslední skupinou jsou destilační zbytky. Jednotlivé ropné výrobky obsahují velké množství chemických individuí (Šedivý 1992, 23).
3.1.2.2 Elementární složení ropy Ropa obvykle obsahuje 84 – 87% hm. uhlíku, 11 – 14% hm. vodíku, 0,1 – 4% hm. síry, 0,01 – 1,0% hm. dusíku, 0,05 – 1,0% hm. kyslíku. Kromě těchto prvků obsahuje ropa také organicky vázané kovy, zejména vanad a nikl. Většinou platí, že čím je ropa těžší, tj. čím má větší hustotu, tím větší má obsah heteroatomů.
3.1.2.3 Rozpustnost ropných výrobků ve vodě Ropné uhlovodíky se chovají v kontaktu s vodou (polárním prostředím) hydrofóbně, tj. jako látky nepolární. Nepolární látky mají v polárních rozpouštědlech velmi nízké rozpustnosti ( Kořistka, Vencelides 1995, 53). Rozpustnost ropných látek ve vodě nelze ve skutečnosti zcela přesně stanovit, neboť se jedná o směsi uhlovodíkových sloučenin ve vodě. Maximální rozpustnost ropných výrobků ve vodě klesá s jejich rostoucím molárním objemem. Z uhlovodíků jsou nejrozpustnější aromáty, postupně menší rozpustnost mají cykleny, alkiny, cyklany, alkeny a alkany. Proto v nasyceném vodném výluhu ropné látky je poměrné zastoupení jednotlivých chemických sloučenin jiné, než je tomu v odpovídající loužené ropné látce. Z tohoto důvodu maximální rozpustnost ropného výrobku ve vodě, lépe řečeno nasycený ropný výluh, lze definovat jako maximální množství ropných látek, jež se dostane do vodného roztoku za dané teploty, a to z takového množství ropného vzorku, že celkové složení vzorku ropné látky před loužením a po loužení vodou se chemicky změní jen zanedbatelně (Šedivý 1992, 26).
3.1.2.4 Ropné látky v povrchových vodách Do povrchových vod se mohou dostat ropné látky ve formě: - homogenní kapalné fáze,
14
- emulze nebo vodného roztoku, - vzácně ve formě tuhé fáze. Ropné látky se ve vodě rozpouštějí velmi špatně. Proto voda znečištěná větším množstvím ropných látek, vytváří dvoufázové systémy. Nejčastěji vzniká vodná fáze a fáze ropných látek ve formě homogenní a dispergované. V říčních tocích bývá tato dvoufáze rozšířena o dispergovanou tuhou fázi, reprezentovanou nejčastěji suspenzí půdních splavenin. V povrchových vodách může docházet ke změnám fyzikálních, ale i chemických vlastností ropných látek. Hlavní příčiny vzniku těchto změn: - homogenní fáze se samovolně rozptylují po hladině za současného odpařování níževroucích frakcí, - vytváření emulzí i jejich deemulgace, - při loužení vodou se jednotlivé sloučeniny rozpouštějí ve vodě v koncentracích, které odpovídají rozpustnosti jednotlivých sloučenin za daných podmínek, - vyšší frakce mají sklon se adsorbovat na částicích tuhých hmot suspendovaných v povrchové vodě, - některé sloučeniny podléhají chemickým změnám: a) chemická oxidace (katalyzovaná osvětlením), b) biochemická degradace způsobená některými organismy.
3.1.2.5 Biochemická degradace ropných látek Aerobní biochemická deemulgace ropných látek je ovlivněna především přítomností mikroorganismů ve vodě, teplotou, koncentrací toxických a biogenních prvků a ropného znečištění, množstvím kyslíku ve vodě a velikostí povrchu ropných kapiček. Důležitým faktorem je i velikost mezifázové plochy mezi ropnou látkou a vodou. Emulgací se rychlost degradace ropných látek zvýší až o dva řády. Biodegradace ropných látek v aerobním prostředí je asi 10x rychlejší než v prostředí anaerobním. Bylo zjištěno, že z ropných látek se nejsnáze rozkládají alkany, hůře uhlovodíky s rozvětveným řetězcem, cyklické uhlovodíky a nejhůře aromatické uhlovodíky. V případě kontaminace půdy ropnou látkou je doba její regenerace podmíněna druhem ropné látky, jež se do půdy dostala. Za nepříznivých podmínek, tj. za nepřítomnosti humusu, může dojít k znehodnocení půdy ropnými látkami na desítky let. 15
Škodlivost ropných látek v půdě tkví především v tom, že brzdí transport vody a vodných roztoků živin půdními kapilárami ke kořenům rostlin. Regeneraci půdy je možno urychlit přídavkem organických hnojiv např. kompostů (Šedivý 1992, 83).
3.1.2.6 Vliv ropných látek na životní prostředí Ve vodním toku dochází již při koncentraci 0,1 – 0,2 mg.l-1 ropných látek k tvorbě olejových filmů na vodní hladině, což může zamezit přístup vzdušného kyslíku ke hladině vody, ovlivnit biocenózu vodního toku či nádrže a působit na průběh samočisticích procesů. Toxicita pro vodní organismy se pohybuje řádově v mg.l-1. Rovněž ovlivňují senzorické vlastnosti vody již při koncentraci 10-6 g.l-1 a znehodnocují chuťové maso ryb ve vodě žijících. Po rozpadu plovoucích ropných filmů v důsledku biochemických a oxidačních procesů, rozpouštění ropných látek, emulgace a po odpaření nízkovroucích uhlovodíků do ovzduší zůstanou u hladiny jen málo rozpustné těžší ropné uhlovodíky. Ty pak ulpívají na březích říčního koryta či vodní nádrže. Škodlivými vlivy těchto asfaltových látek je postihována fauna i flora. Přítomnost ropných látek v povrchové nebo podzemní vodě zabraňuje využití této vody nejen pro pitné účely, ale mnohdy i pro závlahy. Větší obsah ropných látek ve vodě používané k závlahám může mít za následek odumírání rostlinných kultur nebo jejich zaostávání v růstu. S kontaminací půdy bývá ve většině případů spojeno i znečištění podzemní vody. Největší podíl na ohrožení pitné vody mají benzíny, nafta, topné oleje a ropa, tj. vesměs ropné látky pronikavě páchnoucí. Patogenní vlivy ropných látek na povrch lidského těla se především projevují u osob přicházejících dlouhodobě do styku s těmito látkami. Během dlouhodobého účinku těchto látek dochází k chronickým změnám pokožky (tvorba ekzémů i karcinomů). Vliv karcinogenních látek urychlují i některá rozpouštědla, ultrafialové záření, zvýšená teplota apod. (Marek 1992, 55).
16
Obrázek 1: Chování s vodou nemísitelného kontaminantu (v povrchové vodě)
3.1.3 Co je to havárie Havárií je mimořádné závažné zhoršení nebo mimořádné závažné ohrožení jakosti povrchových nebo podzemních vod.
Za havárii se vždy považují případy závažného zhoršení nebo mimořádného ohrožení jakosti povrchových nebo podzemních vod ropnými látkami, zvlášť nebezpečnými látkami, popřípadě radioaktivními zářiči a radioaktivními odpady, nebo dojde-li ke zhoršení nebo ohrožení jakosti povrchových nebo podzemních vod v chráněných oblastech přirozené akumulace vod nebo v ochranných pásmech vodních zdrojů. Dále se za havárii považují případy technických poruch a závad zařízení k zachycování, skladování, dopravě a odkládání látek uvedených v předešlém odstavci, pokud takovému vniknutí předcházejí. Dle zákona 254/2001 Sb., o vodách (vodní zákon), se za havárii považují případy mimořádně závažného zhoršení nebo ohrožení jakosti vod látkami definovanými v § 39 citovaného zákona.
17
3.1.4 Protihavarijní opatření Ihned po zjištění příčiny havárie je nezbytné provést následující opatření: •
zabránit dalšímu úniku závadné látky,
•
zabránit roztékání uniklé kapaliny,
•
ochránit speciální zařízení, pokud se nacházejí v blízkosti úniku a jsou jím ohrožena (utěsnění kanalizačních vpustí, vstupů do podzemních prostor atd.),
•
v případě malých úniků použít adsorpční prostředky,
•
provádět všechna opatření s ohledem na nebezpečí požáru,
•
ohlásit případ příslušným orgánům,
•
informovat ohrožené obyvatele o vzniku nebezpečí.
3.1.5 Odpadní vody Velmi obecně je možno říci, že odpadní vody jsou ty vody, jejíž kvalita byla zhoršena důsledkem lidské činnosti. Znečištění vody může být tvořeno rozpuštěnými nebo nerozpuštěnými látkami, za znečištění se ale považuje i například tepelné nebo radioaktivní znečištění. Odpadní vody jsou definovány Zákonem o vodách v § 38 “ jako vody použité v obytných, průmyslových, zemědělských, zdravotnických a jiných stavbách, zařízeních nebo dopravních prostředcích, pokud mají po použití změněnou jakost (složení nebo teplotu), jakož i jiné vody z nich odtékající, pokud mohou ohrozit jakost povrchových nebo podzemních vod. Odpadní vody jsou i průsakové vody z odkališť nebo ze skládek odpadu“. Charakter znečišťujících látek silně ovlivňuje další nakládání s odpadní vodou. Rozpuštěné organické látky mohou být biologicky rozložitelné (např. monosacharidy) nebo biologicky nerozložitelné (např. azobarviva). V odpadních vodách se vyskytují i rozpuštěné anorganické látky (např. anorganické soli). Nerozpuštěné organické látky mohou být biologicky rozložitelné (např. škrob, bakterie) nebo biologicky nerozložitelné (např. většina plastů).
18
Dále se dají znečišťující látky v odpadních vodách dělit na usaditelné a neusaditelné. Anorganické nerozpuštěné látky jsou usaditelné (např. písek) nebo neusaditelné (např. koloidní částice).
3.1.5.1 Organické látky v odpadních vodách Obsah organických látek ve vodách se určuje nepřímými metodami stanovením biochemické spotřeby kyslíku (BSK) a chemické spotřeby kyslíku (CHSK). Biochemická spotřeba kyslíku (BSK) je definována jako množství kyslíku spotřebovaného mikroorganismy při biochemických pochodech na rozklad organických látek ve vodě při aerobních podmínkách. Stanovení BSK slouží k nepřímému stanovení organických látek, které podléhají biochemickému rozkladu, při aerobních podmínkách. Chemická spotřeba kyslíku (CHSK) je definována jako množství kyslíku, které se za přesně vymezených uzančních podmínek spotřebuje na oxidaci organických látek ve vodě se silným oxidačním činidlem. Hodnota CHSK je tedy mírou celkového obsahu organických látek ve vodě.
3.1.5.2 Zdroje odpadních vod s obsahem ropných látek Odpadní
vody
s obsahem
ropných
látek
vznikají
při
zpracování
ropy
v petrochemickém průmyslu, při distribuci ropných výrobků, dále je produkují teplárny používající kapalná paliva. Odpadní vody silně znečištěné ropnými látkami, popř. i řadou jiných nečistot vznikají při provozu, údržbě či generálních opravách dopravních prostředků, zemědělské a těžební strojní mechanizace. Významným zdrojem odpadních vod s obsahem ropných látek je strojírenství, zejména pak opracování kovů, kde se používá nejrůznějších chladících emulzí při vrtání, soustružení, frézování, řezání, broušení, stříhání, válcování, tažení. Další odpadní emulze vznikají při dekonzervaci, odmašťování a čištění polotovarů a výrobků, při jejich kalení, při defektoskopii (Dvořák a kol. 1982, 75). Ve většině případů jde o emulze typu O/V (olej ve vodě), které mimo oleje, vody, tuku mohou obsahovat celou řadu dalších látek, jako jsou anionaktivní a neionogenní emulgátory, tenzidy, stabilizátory emulzí, prostředky potlačující pěnění, konzervační, protikorozní přísady, těžké kovy aj.
19
Součástí odpadní vody mohou být kromě ropných emulzí také nejrůznější autokosmetické přípravky, z nichž některé mohou být toxické. Zvláštní kategorii tvoří zaolejované odpadní vody, které obsahují obvykle jen menší koncentrace ropných látek, ale objem těchto vod nebývá zanedbatelný. Jou to především zaolejované podzemní vody odčerpané z podzemí po ropných haváriích, při těžbě ropy nebo zemního plynu, dešťové splachy z povrchu terénu znečištěného ropnými látkami (Dvořák a kol. 1982, 75).
20
4
ČIŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD NA ČOV Čistírna odpadních vod (ČOV) je zařízení, ve kterém dochází k čištění odpadních vod.
Čistírny odpadních vod mohou být různých typů. Rozdělují se hlavně podle velikosti a typu čistírenského procesu tj. mechanické, biochemické a chemické procesy. Prvním stupněm čištění je tzn. mechanické předčištění (primární čištění), jehož podstatou je odstranit nerozpuštěné látky a chránit tak další stupně čištění. Druhou dnes již samozřejmou částí čistícího procesu je biologické čištění (sekundární čištění), kdy se v aerobních podmínkách (odpadní vody lze čistit i v podmínkách anaerobních, většina ČOV však pracuje v podmínkách aerobních) uplatňuji biochemické pochody podmíněné činností mikroorganismů, které rozkládají organické látky v odpadní vodě. Odpadní voda pak teče do dosazovací nádrže, kde dochází k sedimentaci přebytečného aktivovaného kalu, který se částečně recirkuluje do biologického reaktoru, zbytek zpracovává kalové hospodářství. Po mechanicko biologickém čištění se odpadní voda podrobuje dalšímu terciálnímu stupni čištění, kde dochází k dočištění odpadních vod za dosazovací nádrží. Proces terciálního čištění se nejčastěji uskutečňuje pomocí filtrace, nebo biologického či chemického dočištění. Dalším technologickým stupněm velkých ČOV je kalové hospodářství. Tento celek býval v minulosti opomíjen. Dnes je však chápán jako plnohodnotný celek, který musí splňovat přísné legislativní požadavky.
Obrázek 2: Obecné blokové schéma velké ČOV
21
5 ČIŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD S OBSAHEM ROPNÝCH LÁTEK Způsob zpracování těchto odpadních vod je závislý na formě výskytu mastnot a ropných látek, především zda jsou emulgované či nikoli, případně na stabilitě vytvořené emulze. Pro zpracování je možno použít fyzikální metody, chemické či biochemické. K fyzikálním metodám patří především postupy využívající nižší specifické hmotnosti těchto látek, které se shlukují na hladině (proces analogický sedimentaci), a dále pak separace na membránách (filtrech) propustných pro vodu a nikoli pro ropné látky či aglomeráty molekul ropných látek a emulgátorů. Do této skupiny metod patří i sorpční procesy využívající nejrůznější materiály. K chemickým metodám pak patří běžné postupy rozrážení emulzí a koagulační procesy dočištění. Biochemické procesy lze použít u látek, které podléhají rozkladu za aerobních či anaerobních podmínek (Fuka 1997, 23).
5.1 ODPADNÍ VODY S OBSAHEM HOMOGENNÍ FÁZE ROPNÝCH LÁTEK Homogenní fáze ropných látek vzniká deemulgací nestálých odpadních emulzí nebo odpadá přímo z výroby. Homogenní fáze se z odpadních vod odstraňují snáze než ropné látky ve formě stálých emulzí. Ropné látky odloučené z odpadních vod se likvidují nebo odvodněné a zbavené nečistot se odevzdávají firmám, které jsou jejich sběrem pověřeny.
5.1.1 Gravitační odlučování ropných látek Toto metoda čištění patří mezi nejdéle používané způsoby separace volných ropných látek. Gravitační metoda odstranění ropných uhlovodíků využívá nižší specifické hmotnosti těchto látek oproti vodě a jejich vesměs omezené rozpustnosti ve vodě. Za vhodných podmínek spočívajících ve snížení průtokové rychlosti vystupují látky lehčí než voda na hladinu, odkud mohou být odstraněny. Vzhledem k tomu, že gravitační separace odstraňuje pouze volné, neemulgované ropné látky, je výsledná účinnost čištění dána podílem rozpuštěných a emulgovaných ropných látek ve vodě s přihlédnutím k jejich
22
rozpustnosti, která se pohybuje zhruba okolo 30 - 200 mg/l pro benziny, 20 mg/l pro motorovou naftu a cca 10 mg/l pro petrolej (http://www.mmspektrum.com). Výběr vhodného typu odlučovače závisí především na průtoku vod znečištěných ropnými látkami, jejich hustotou a koncentrací ve vodě, velikostí ropných částic a teplotou. Jestliže se v odpadní vodě vytvářejí emulgované ropné látky, vytvářející v daném prostředí kapky, používá se k urychlení toho čistícího procesu koalescenčních filtrů. Ty jsou naplněny buď ostrými materiály (keramickými střepy, třískami z ušlechtilé oceli) nebo syntetickými oleofilními tkaninami (polypropylen apod.). Koalescenční filtry jsou zabudovány na přítoku do odlučovacího prostoru a umožňují shlukovaní emulgovaných částic ropné látky, které vyplují z filtrační náplně do odlučovacího prostoru.
Princip: Voda znečištěná ropnými produkty a tuhými nečistotami je horizontálně přiváděna do kalové jímky. V této jímce dochází k uklidnění vodního proudu, usazení tuhých nečistot a gravitačnímu odloučení větších částic ropných produktů. Voda dále protéká buď do gravitační nebo koalescenční komory. V gravitační komoře dochází ke gravitačnímu odloučení ropných látek, které v důsledku rozdílných měrných hmotností vyplouvají na vodní hladinu. V koalescenční komoře je umístěn koalescenční filtr. V tomto filtru dochází k shlukování a následnému odloučení ropných částic z vody. Tyto ropné částice vyplují k hladině, kde jsou akumulovány a při čištění odlučovače odstraněny. Vyčištěná voda odtéká odtokovým potrubím, jehož nátok je ve spodní části (u dna) odlučovače. Na odtokovém potrubí bývá umístěn automatický plovákový uzávěr, který zabezpečuje, aby při chybné údržbě odlučovače nebo při havarijních situacích nedocházelo k úniku již zachycených ropných látek do kanalizační sítě nebo vodoteče (http://www.p2pays.org).
Obrázek 3: Schéma gravitačního odlučovače O/V 23
5.1.2 Lamelové odlučovače Účinnost gravitačních odlučovačů se zvýší vložením štěrbinových vložek se šikmo uloženými deskami do odlučovacího prostoru nebo vložením lamelového bloku. Malé ropné kapky se během vertikálního vzestupu zachytí na stropní stěně lamely a splynou již s odloučenou ropnou látkou. Takto zachycené ropné látky se pak sunou po šikmé stropní stěně lamely a shromažďují se na hladině. Lamelové bloky se konstruují z vhodných plastů, ocelového plechu atd. Podmínkou účinného čištění je, aby voda do čistícího procesu přitékala a odtékala rovnoměrně a nedocházelo během čištění k turbulenci (Dvořák a kol. 1982, 141).
5.1.3 Odstřeďování volných ropných látek Volné a slabě emulgované ropné látky je možno odstřeďováním v separačních odstředivkách oddělovat od vodné fáze až na zbytkovou koncentraci přibližně 100 mg ropných látek v 1 dm3 fugátu. Obsah vody v separované ropné látce bývá obvykle menší než 10%. Vzhledem k tomu, že ve fugátu zůstává uvedené množství ropných látek, je třeba ho před vypuštěním do veřejného recipientu dočistit některým z dále uvedených postupů. Tato metoda se nejvíce používá při oddělování ropných látek z mechanického obrábění kovů (Marek 1992, 56).
5.1.4 Separace ropných látek tuhými adsorbenty Tato metoda je významný čistírenský proces, používaný především pro dočišťování. Adsorpčních materiálů se využívá: •
k odstraňování volných ropných látek,
•
k dočišťování vod obsahujících ropné znečištění ve formě rozpuštěných látek, emulze, případně homogenní fáze (Dvořák a kol. 1982, 144).
24
Princip: Adsorpce je děj, ke kterému dochází na mezifázovém rozhraní, tj. v místě, kde se stýká kapalná fáze s fází pevnou, popř. plynná fáze s fází pevnou. Při adsorpci dochází ke hromadění adsorbátu (adsorbované látky) na povrchu adsorbentu (adsorbující pevné látce), tzn. že koncentrace adsorbátu na povrchu adsorbentu roste a ve vodném prostředí, dokud je adsorbát odstraňován, klesá. Po určité době nastává adsorpční rovnováha (tj. koncentrace adsobrátu ve vodném prostředí kolísá kolem jedné hodnoty). Děj je založen na působení různých druhů sil, jež vznikají na rozhraní kapalné a tuhé fáze. Rozlišuje se adsorpce fyzikální, chemisorpce a iontová adsorpce. Fyzikální adsorpce je způsobena van der Waalsovými molekulárními silami. Jedná se o vratný proces, při kterém nedochází ke změně adsorbátu, jež se poutá na povrch adsorbentu v několika vrstvách, čímž může být dosaženo vyšší adsorpční kapacity. Při chemisorpci vzniká mnohem pevnější vazba mezi adsorbentem a adsorbátem. Tento proces je nevratný. Na povrchu adsorbentu vzniká pouze jedna vrstva, z čehož plyne poměrně nízká adsorpční kapacita. Iontová adsorpce může být nevratná, jako např. u adsorpce kovových iontů na hydroxidech, či vratná, kterou nazýváme iontovou výměnou.
Adsorpce je složitý děj ovlivňovaný řadou faktorů: •
charakterem
molekuly,
tj.
molekulovou
hmotností,
funkčními skupinami
v molekule atd., •
charakterem adsorbentu, tj. způsobem jeho zpracování, velikostí pórů, velikostí částic adsorbentu,
•
podmínkami děje, jako např. teplotou, pH a dobou kontaktu (Přikrylová 2006, 150). Vlastní adsorbenty rozlišujeme na polární a nepolární. V dnešní době se využívá
celá řada adsorbentů na bázi přírodních, upravených i umělých materiálů. Jsou to rašelinové preparáty na bázi dřevěné moučky, plastů, aktivního uhlí atd. Aktivní uhlí je charakteristické svým velkým povrchem a adsorpčními vlastnostmi, ovšem nevýhodou je jeho cena. Používá se ve formě práškové, zrněné a granulované. Nejběžněji se regeneruje termickou cestou, kdy odstraňovaná látka shoří. Rašelinový preparát musí být odstraněn z vodní hladiny ihned po nasáknutí ropnými látkami. Hmoty na bázi dřevěné moučky nejsou příliš vhodné, neboť po styku s ropnými látkami velmi rychle klesnou ke dnu. Dále se používají nejrůznější expandované
hydrofobizované
perlity, kondenzační produkty močoviny s formaldehydem, polymerní pryskyřice, popílek,
25
škvára, pryžová drť aj. Když ropné látky pokrývají tekoucí vodu, používá se norných stěn, aby adsorbent s ropným znečištěním neodplaval.
Způsoby aplikace adsorbentu Do upravované vody v míchaném reaktoru se nadávkuje adsorbent, který je po ustavení adsorpční rovnováhy odseparován. Systém může být realizován jako jednostupňový, je-li za sebou řazeno dva a více stupňů, pak se jedná o systém vícestupňový, při kterém je dosaženo vyšší účinnosti. Do každého reaktoru je dávkován nový adsorbent. Ještě vyšší účinnosti lze dosáhnout při protiproudé adsorpci, která se skládá z více stupňů. Adsorbent je z následujícího stupně po adsorpci a separaci přiváděn do stupně předchozího a nový adsorbent se přidává pouze do stupně posledního (Přikrylová 2006, 151).
Obrázek 4: Jednostupňový systém provozu adsorpce
Obrázek 5: Protiproudový (dvoustupňový) systém provozu adsorpce
26
V praxi se také využívá filtrace na adsorpčních filtrech s náplní z polypropylenu či jiných materiálů. Upravovaná voda protéká přes filtry určitou rychlostí, která se stanoví pokusně podle požadovaného stupně vyčištění. Po vyčerpání sorpční kapacity se filtry regenerují pomocí průplachu regeneračním roztokem. Nevýhodou adsorpce je, že ji nelze použít pro úpravu vody s vysokým obsahem olejových látek a z hlediska ekonomického je využití adsorpce jako primární úpravy vysoce kontaminovaných vod nevhodné, neboť je potřebná častá regenerace popřípadě výměna adsorbentu.
5.2 CHEMICKÉ A FYZIKÁLNÍ PROCESY PRO ČIŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD S OBSAHEM EMULGOVANÝCH ROPNÝCH LÁTEK Ropné látky se vyskytují v odpadních vodách také ve formě emulzí. Poměr mezi nimi se liší, mění se také v průběhu času. Stabilitu emulzí ovlivňuje chemické složení vod, emulgotvorná schopnost přítomných emulgátorů atd. Základní procesy využívané při deemuglaci vod s obsahem emulgovaných ropných látek lze rozdělit podle charakteru: •
chemické procesy - přídavkem kyselin, solí, deemulgátorů, flokulačních činidel, oxidačních činidel atd.,
•
fyzikální procesy - adsorpce (viz. odstavec 5.1.4), filtrace, ultrafiltrace, odstřeďování, elektroforéza atd.,
•
termické procesy - ohřátí , odpaření, spálení.
5.2.1 Chemické metody
5.2.1.1 Chemická deemulgace emulzí ropných látek Pojem chemická deemulgace nebo také chemická koagulace emulgovaných ropných látek se rozumí každá koagulace, jež je vyvolána přídavkem nějaké pomocné látky do emulze ropných látek. Tuto pomocnou látku pak nazýváme koagulačním nebo deemulgačním činidlem. 27
Princip: Nejčastěji se využívá dvou metod v závislosti na složení odpadních vod. Jednou z možností je, že při čištění v alkalické části se využívá obsahu polykřemičitanů ,fosfátů a uhličitanů a hydroxidu sodného v lázni, která přídavkem činidla sníží obsahující vápník (CaCl2, Ca(OH)2). Vznikající kal na sebe váže i přítomné ropné látky a je následně separován nejčastěji sedimentací a dále zpracováván na kalolisech. Tento způsob čištění poskytuje vyšší zbytkové koncentrace ropných látek a je proto vhodný tam, kde je povoleno tyto koncentrace vypouštět. Druhý způsob čištění je tzv. kyselé dvojfázové rozrážení emulzí. V prvním stupni procesu čištění se snížením pH (2,5 – 4) přídavkem silné kyseliny rozrazí emulze. Účinnost rozrážení i rychlost vylučování uvolněných olejů se zvyšuje provzdušňováním aeračními elementy s jemným rozptylem bublin. Vyloučená olejová vrstva, která obsahuje i větší část emulgátorů, se oddělí stažením z hladiny. Poté se nadávkuje roztok chloridu či síranu železitého (v některých případech se dávkuje současně s kyselinou) v množství, které se předem stanoví koagulačním testem a po promíchání se v druhém stupni pouze upraví pH na hodnotu 8 – 9, nejlépe přídavkem vápenného mléka nebo hydroxidem sodným. Vzniklé kaly obsahují zbytky olejů a je možno je spalovat či přidávat do cihlářských hlín. Tento postup poskytuje menší zbytkové koncentrace ropných látek. Produkce kalu se pohybuje v rozmezí 6 až 20% zpracovávaného objemu vod. K dočištění vod se pak používá adsorpčních filtrů (Fuka, Kristofory 2005, 14).
5.2.1.2 Chemická oxidace Chemická oxidace probíhá v chemických reaktorech a nejčastěji se využívá pro čištění se směsnou kontaminací, jako jsou vody z průmyslových areálů či průsakové vody ze skládek.
Princip: Princip chemické oxidace spočívá v aplikaci oxidačního činidla do kontaminované vody tak, aby došlo k destrukci kontaminujících látek přítomných ve vodě. Vytvoření dostatečně silného oxidačního prostředí se dosahuje pomocí oxidačních činidel, jako jsou Fentonovo činidlo (H2O2 + Fe2+), manganistan draselný (KMnO4), ozón (O3), poroxodvojsíran sodný (Na2O8S2), jež způsobují oxidaci organických polutantů na 28
neškodné nebo méně škodné toxické látky, než byl původní polutant. Rychlost reakce se snižuje v řadě: Fentonovo činidlo > ozón > peroxodvojsíran sodný > manganistan draselný. Fentonovo činidlo je vhodné prakticky pro všechny typy polutantů a navíc reakce s ním probíhá velmi rychle. Provádí se v míchaných chemických reaktorech se zabudovaným zařízením pro dávkování oxidačních a neutralizačních činidel a v dosazovacích nádržích. Při požití Fentonova činidla musí ošetřovaná voda protékat reaktorem tak, aby doba zdržení v oxidačním reaktoru byla alespoň 120 minut. Kolísání koncentrace polutantů v čištěné vodě se upravuje dávkováním oxidačního činidla. Reakční směs se neutralizuje vápenným mlékem a v sedimentační nádrži se odděluje sraženina reakčních produktů neutralizace (CaSO4). Doba zdržení v usazovací nádrži je minimálně 300 minut. Oddělený CaSO4 se periodicky odčerpává (Matějů 2006, 153). Před návrhem provozního zařízení je nutno provést laboratorní testy, kterými se stanoví množství oxidačních činidel. Také je nutno potvrdit, zda zařízení dosahuje požadovanou účinnost vyčištění. V neposlední řadě testy také musí určit dobu zdržení v oxidačním reaktoru, dobu potřebnou k oddělení kalů vysrážených po neutralizaci a během oxidační reakce, poměr mezi Fe2+ a H2O2 a optimální pH. Nevýhodou Fentonova činidla je nutnost snižování pH na hodnotu 3,0 – 4,0. Modifikací Fentonova činidla, kde se využívá chelatotvorných forem železa namísto kationů Fe2+ není třeba pH v systému upravovat. Při čistění silně znečištěných vod se velice dobře osvědčila Fentonova oxidace podpořena UV-světlem.
5.2.2 Fyzikální metody
5.2.2.1 Filtrace, ultrafiltrace Membránové separační procesy nacházejí v praxi velice široké využití a můžeme se s nimi setkat nejen při odstraňování ropných látek, ale superjemné membránové filtry lze aplikovat všude tam, kde je třeba rozdělovat kapalinu na jednotlivé složky podle velikosti molekul.
29
Princip: Specifickým rysem membránových separačních procesů je využití polopropustné membrány jako základního separačního elementu. Zpracovávaná kapalina je přiváděna tak, aby byla v kontaktu s aktivní filtrační vrstvou membrány, přičemž některé komponenty kapaliny membránou procházejí (permeát), jiné jsou membránou zadržovány (retentát). Míra průniku jednotlivých složek kapaliny membránou je dána velikostí pórů membrány a velikostí separovaných částic, rozdílnými povrchovými vlastnostmi nebo rozdílnou difůzí či rozpouštěním některých separovaných komponent v materiálu aktivní vrstvy membrány. Membrány mohou být z různých materiálů (např. polymerní, keramické) a vyrábějí se ve dvou základních geometriích, buď ve formě desek, nebo jako trubky různých průměrů s aktivní vrstvou na vnitřní nebo vnější straně trubky. Vlastní filtrační zařízení se konstruuje pro příslušnou aplikaci tak, aby buď doplňovalo stávající technologii (např. odmašťovací vany), nebo ji nahrazovalo (likvidace řezných emulzí).
Způsoby aplikace Při regeneraci odmašťovacích lázní je filtrační jednotka připojena na vanu odmašťovací linky, z níž je čerpána znečištěná kapalina a do níž je po přefiltrování vracena zpět. Jednotka může být buď mobilní a pracovat u více strojů, nebo pevná a znečištěná kapalina je k ní pak přivážena v kontejnerech. Likvidaci zaolejovaných vod lze provádět opět buď pomocí pevné jednotky, do které je čerpána zaolejovaná voda z podzemní jímky, případně nadzemní nádrže, a která se po filtraci vypouští do kanalizace, nebo pomocí mobilní jednotky umístěné na nákladním přívěsu (www.mmspektrum.com).
Utrafiltrační membrány jsou porézní a zachycují makromolekuly, všechny typy mikroorganismů, jako jsou viry a bakterie a všechny typy částic. Protože ultrafiltrační membrána nezachycuje nízkomolekulární látky, osmotický tlak systému může být zanedbán a potřebný pracovní tlak je tudíž nízký 50 - 500 kPa. Hlavní rozdíl mezi mikrofiltrací a ultafiltrací je ve velikosti pórů membrány, přičemž v případě mikrofiltrace se jedná o rozměr větší než 0,1 µm. Vyčištěná voda se vrací zpět do okruhu a olejové koncentráty je možno splaovat. Hlavní předností ultrafiltrace je, že do čištěné vody nejsou zanášeny další rozpuštěné látky.
30
Po vyčerpání filtrů, se filtry proplachují regeneračním roztokem. V mnoha případech je membránová separace jedinou použitelnou technikou v dané aplikaci.
5.2.2.2 Deemulgace ropných látek filtrací Emulze mohou být deemulgovány pouhým působením mechanických sil. Úspěšnost deemulgace je podmíněna především stálostí emulze.
Princip: K deemulgaci dochází za příznivých hydraulických podmínek, kdy emulgované částice při nárazu na stěnu nebo na jiné částice svůj ochranný obal ztratí nebo dojde alespoň k jeho poškození. Aby došlo k trvalé deemulgaci musí být olejová fáze co nejrychleji odloučena od uvolněných emulgátorů. Podle staré zkušenosti se velmi zředěná a málo stabilní emulze při přechodu přes pískový filtr štěpí. Proto musí filtrovaná emulze protékat filtrační přepážkou, která má jen velmi úzké póry. Na obrázku č. 6 je schématicky znázorněna emulgace částic při filtraci filtračními přepážkami s úzkými a také širokými póry. K deemulgaci nestále emulze dochází ve filtrační přepážce s úzkými póry. Mechanickým způsobem jsou překonávány odpudivé síly mezi jednotlivými částicemi, které se postupně slévají ve větší kapky ropných látek.
a – filtr s hrubšími póry b – filtr s jemnými póry
Obrázek 6: Schématické znázornění pronikání ropných kapiček filtrem
31
Tohoto procesu se využívá k deemulgaci nestálých emulzí v koalescenčních filtrech. Jejich filtrační přepážky mají jen velmi úzké póry a bývají zhotoveny např. z velmi jemných skleněných vláken (Dvořák a kol. 1982, 188). 5.2.2.3 Deemulgace elektroforézou Deemulgační metody využívající k zániku emulzí elektrického proudu vycházejí z principu elektroforézy kombinované s elektrolýzou.
Princip: Emulze je pod vlivem elektrického proudu, přičemž dispergované částice se orientují podle svých dipólů a navazují svou polaritou na sousední částice. Elektroforézní pohyb částic sám o sobě nezpůsobuje znatelnou deemulgaci. K tomuto procesu dochází teprve při adsorpci na hydroxidy kovů přidávaných do deemulgované emulze nebo uvolňovaných z „obětovaných“ elektrod a elektroflotací. Čistící zařízení se skládá ze elektrod, napájených stejnosměrným elektrickým proudem. Jimi pak protéká kondenzát s obsahem emulzí. Působením elektrického proudu putují kapky ropných látek k anodě, na níž současně vzniká oxid kovu. Ten adsorbuje kapky ropných látek ve formě vločkovité sraženiny. Elektrolýza může vyvolat koagulaci i sama o sobě, kdy produkty elektrolýzy naruší vrstvu emulgátoru na povrchu emulgovaných částic a dojde k zániku emulze. V tomto případě lze pozorovat, že ke koagulaci nedochází pouze na elektrodách, ale i uvnitř kapalného systému. Obvykle pak při zániku emulze se vytvářejí dvě homogenní fáze. (Dvořák a kol. 1982, 175).
5.2.2.4 Flotace, elektroflotace Flotace patří k nejrozšířenějším separačním procesům používaných pro čištění většího množství odpadních vod s obsahem emulgovaných ropných látek.
Princip: Separační proces je založen na rozdílné smáčivosti složek ve směsi. Za přítomnosti vzduchových bublin, detergentu nebo koagulantu vytvářející hydrofóbní, špatně smáčivé částice tzv. flokule, jejichž hustota je nižší než hustota okolního kapalného prostředí a jsou
32
proto vynášeny k hladině, kde se kumulují v pěně na povrchu hladiny, odkud jsou vhodným zařízením sbírány. Účinnost flotace se zvyšuje přídavkem koagulantů nebo detergentů do sanačního roztoku.
Podle metody získávání vzduchových bublin rozlišujeme flotaci: •
bublinkovou s mechanickým dispergováním vzduchu za použití mechanických turbínek
–
impelerů,
trysek,
pórovitých
materiálů
nebo
kaskádovitého
provzdušňování, •
bublinkovou s uvolňováním plynu z roztoku v důsledku změny tlaku (vakuová nebo tlaková),
•
elektroflotaci, kdy jemné bublinky plynu jsou vyráběny elektrolyticky (metoda je vhodná pro odlučování látek s měrnou hmotností jen nepatrně odlišnou od měrné hmotnosti vody (Dubánek 2006, 163).
Flotátory se dělí podle způsobu práce na: •
míchadlové (agitační), kde se vzduch dostává do flotované směsi vlastním mechanickým zařízením,
•
pneumatické, do kterých je veden tlakový vzduch z kompresoru,
•
kombinované, opatřené mechanickou míchačkou a přívodem tlakového vzduchu,
•
vakuové, kde je vzduch nasáván vývěvou,
•
hydraulické, kdy vzduch je do směsi strháván rychlím prouděním kapaliny.
1 - stlačený vzduch 2 - recykl 3 - vzdušník 4 - nátok odpadní vody 5 - shrabování sedimentu 6 - prostor flotace 7 - sběr vyflotované pěny 8 - vyčištěný odtok 9 - obtok
Obrázek 7: Schéma flotátoru s využitím vzduchu z kompresoru pro tvorbu bublin
33
Základním rysem elektroflotace je elektrolytická výroba plynových bublinek používaných k flotaci. Vyrábějí se pomocí elektrického střídavého nebo stejnosměrného proudu. Při zapojení stejnosměrného proudu do elektrod ve flotační nádrži dochází k polární orientaci emulgovaných částic a k jejich elektroforéznímu pohybu. Při tom se elektrolyticky uvolňují kationty, jež reagují s dispergovanými částicemi. Dochází k rozrážení emulze a ke koagulaci uvolněných kapiček ropných látek. Ty se adsorbují na hydroxidy kovů, přidávaných do deemulgované emulze nebo uvolněných z „ obětovaných“ elektrod. Vločky hydroxidů s kapičkami ropných látek jsou pak pomocí elektrolyticky uvolněných mikrobublinek vynášeny k hladině. Při vhodném umístění elektrod se uvolněné bublinky dostávají do celého objemu flotované kapaliny. Uvedené vlastnosti elektroflotace jsou z hlediska flotační účinnosti ideální, a proto se dosahuje tímto způsobem podstatně vyšších čistících efektů než běžnou flotací (Dvořák a kol.1982, 210).
Obecně jsou flotační zařízení oproti gravitačním separačním technologiím zařízení složitější, vyžadující značné pořizovací a provozní náklady (energie na výrobu bublin, provozní chemikálie – koagulanty, detergenty pro změnu povrchového napětí) a náročnější na obsluhu.
5.2.3 Termické metody Tyto metody se využívají v kombinaci s dalšími čistírenskými procesy. Zahřívání a zvýšená teplota urychlují chemické deemulgační reakce a usnadňují separaci olejové fáze od vodné. Emulzi lze ohřát přímo ponorným hořákem, ostrou párou nebo nepřímo pomocí výměníku tepla. Částečné, popřípadě úplné odpaření vodné fáze vede k zániku i těch nejstabilnějších emulzí.
Pro proces odpařování je typické: •
k deemulgaci dochází bez chemických činidel,
•
kal je tvořený jen vykrystalizovanými solemi rozpuštěnými v odpadní emulzi,
•
emulgátory, stabilizátory atd. bývají zachyceny v olejové fázi,
•
na proces nemá vliv stabilizace emulzí různými emulgátory,
34
•
při některých procesech, se veškerá voda z emulze odpaří a používá se k přípravě nových emulzí (neodpadají žádné odpadní vody),
•
odloučená olejová fáze za vyšších teplot se může bez dalších úprav spalovat.
Termická zařízení mohou hospodárně pracovat při průtoku 200 l/h. Nevýhodou tohoto čistírenského procesu je, že soli a ostatní látky odpadají spolu ropnými látkami a vzájemně se znečišťují. 5.2.3.1 Odpařování ponorným hořákem Tento proces je energeticky hospodárný, neboť proces tepelné výměny probíhá přímo. Odloučené ropné látky lze spalovat. Ponorné hořáky jsou jednoduchá zařízení, vhodná i pro čištění menších množství odpadních emulzí.
Princip: Horké spaliny odcházejí spolu s odpadní emulzí rourou, která je ponořena do vlastní odparky. Zde pokračuje zahřívání odpadní emulze, přičemž dochází k odpařování. Brýdové páry se dostatečně ohřívají, katalyticky oxidují (spaluje se zbývající organická látka) a konečně vypouštějí do atmosféry. Deemulgované ropné látky se vedou do odlučovače. Soli jsou spolu s dalšími tuhými látkami odstraňovány filtrací. Odpadní vody nevznikají, neboť veškerá vodná fáze z odpadních emulzí se nechá odpařit.
5.2.3.2 Filmové odparky Filmové odparky jsou vhodné zejména pro silně znečištěné odpadní emulze, případně pro emulze se sklonem ke krystalizaci solí.
Princip: Odpařování probíhá v tenkém filmu na povrchu topných stěn. Znečištěné odpadní vody stékají v tenké vrstvě po vnitřní stěně nepřímo vyhřívané odparky. Topné stěny v odparce mají kruhový vnitřní průřez a jejich stěny jsou neustále stírány těsně přiléhajícími listy. Brýdová pára prochází odlučovačem do kondenzátoru. Odpadající kondenzát předehřívá odpadní emulze a ohřívá odlučovač ropných látek. Poslední zbytky
35
ropných látek se z odpadních vod odstraňují průtokem přes adsorpční filtr. Podle potřeby se odpadní vody kontrolují a upravuje se jejich pH před vypuštěním do recipientu.
Často se navrhuje likvidovat odpadní emulze spálením buď již po částečném odvodnění, nebo bez jakékoliv předběžné úpravy. Je třeba uvážit, že k přímému spalování odpadních emulzí, což znamená předehřátí brýd přibližně na teplotu 1000 °C, se spotřebuje mnohem více teplené energie než při pouhém odpaření těchto emulzí (Dvořák a kol. 1982, 182).
5.3 BIOLOGICKÉ ČIŠTĚNÍ Biologický rozklad organických látek vychází z biologických pochodů, které v přírodních vodách neustále probíhají, tudíž biologické čištění odpadních vod není nic jiného, než napodobení a zintenzivnění těchto pochodů. Biologické čištění kontaminovaných vod má v podstatě pouze dvě varianty a to čištění v bioreaktorech a kořenových čistírnách. Oba postupy jsou zavedeny v praxi, mají však mnoho variant. Schopnost organismů rozkládat ropné látky můžeme nalézt jak mezi prokaryonty, tak mezi eukaryonty. Biologickou rozložitelnost organických látek je možno posuzovat z hlediska biochemické spotřeby kyslíku (BSK) a jejich hodnot teoretické spotřeby (TSK), případně chemické spotřeby kyslíku (CHSK).
5.3.1 Bioreaktory Bioreaktory pracují na nejrůznějších biochemických principech a mají množství technických provedení.
Princip: Kontaminovaná voda se přivádí do bioreaktoru, kde jsou optimalizované podmínky pro odbourávání polutantů. V bioreaktorech jsou polutanty biologicky rozloženy nebo transformovány, čímž voda ztrácí svoji původní toxicitu a nebezpečnost.
36
Způsoby aplikace Technologické řešení bioreaktorů může být koncipováno jako jednostupňové nebo vícestupňové, za různých oxidačně redukčních podmínek s parciálním recyklem, vsádkově, kontinuálně, kontinuálně s parciálním nebo totálním recyklem, popřípadě fed-batch, tedy s přítoky v určitých časových periodách, s recirkluací biomasy a mnoha dalšími způsoby. Bioreaktory mohou být míchány mechanicky, hydraulicky nebo pneumaticky (Matějů 139, 2006). Bioreaktory lze rozdělit do dvou základních skupin podle způsobu růstu mikroorganismů: •
suspenzní – mikroorganismy zde rostou rozptýleně v ošetřované vodě. Mohou být míchány a homogenizovány všemi třemi způsoby tj. mechanicky, pneumaticky nebo hydraulicky. Kyslík je do nich zapracováván ze vzduchu různými aeračními systémy,
•
nárostové – mikroorganismy vytvářejí biofilm na pevných vestavbách nebo náplních. Při průtoku kontaminované vody přecházejí polutanty přes tento biofilm (převážně difůzí), kde dochází k jejich odbourávání. Podskupinu tvoří bioreaktory fluidní, kdy jsou pevné částice porostlé biofilmem ve vznosu, takže se intenzifikuje přestup hmoty do biofilmu a zvyšuje se množství odbouraného polutantu.
Obrázek 8: Mechanicky míchaný bioreaktor (vlevo), Bioreaktor s pneumatickohydraulickou homogenizací a samonasávacím válcem (vpravo) 1 – odplyny, 2 – ventil, 3 – přívod vzduchu, 4 – vyčištěná voda s mikrobiální biomasou, 5 – přívod kontaminované vod
1 - motor, 2 - odplyny, 3 – nátok kontaminované vody, 4 – ventil, 5 – čerpadlo, 6 – dodávka vzduchu, 7 – recyklace biomasy, 8 – separátor, 9 – vyčištěná voda
37
Odbourávání polutantů v bioreaktorech se většinou provádí za aerobních podmínek, tedy v přítomnosti kyslíku, který plní úlohu konečného akceptoru elektronů při biologických oxidačních pochodech. Hlavním důvodem tohoto řešení je, že aerobní biologické pochody jsou rychlejší, byť je tento způsob provozovaní oproti anaerobním způsobům nákladnější. Při aerobních procesech by teoreticky mělo docházet k rozkladu organických polutantů až na oxid uhličitý a vodu za současné tvorby biomasy. Tohoto ideálního stavu lze dosáhnout jen u snadno rozložitelných polutantů. V ostatních případech vzniká i množství vedlejších produktů, většinou částečně oxidované látky vzniklé z původních polutantů. Proto je důležité kontrolovat kvalitu vyčištěné vody.
Prakticky se nejvíce využívá kontinuální způsob čištění. Důvodem k tomu jsou vysoké investiční a provozní náklady při vsádkovém uspořádání. Kontinuální odstraňování polutantů v bioreaktorech se řídí některými zákonitostmi mikrobiální fyziologie. Mikroorganismy se rozmnožují omezenou rychlostí. Omezení je ovlivněno více faktory, avšak v drtivé většině případů je rozhodující transport polutantů do bakteriální buňky, kdy vstup polutantů do buňky přes membrány je umožněn speciálními proteiny. Tento proces je ve většině případů nejpomalejším pochodem v celém komplexu biologického odbourávání (Matějů 142, 2006).
1 - vně buňky 2 - plasmatická membrána 3 - uvnitř buňky
Obrázek 9: Aktivní transport polutantů do buňky
Růstová rychlost mikroorganismů odbourávající polutanty je rozhodující pro návrh bioreaktoru. Na principu bioreaktorů pracují i běžné komunální čistírny odpadních vod, které mají zařazeny biologický stupeň čištění.
38
Doba čištění se pohybuje od několika hodin až do tří dnů. Tuto technologii je tedy možné řadit mezi rychlé technologie pro odstraňování polutantů (Matějů 142, 2006).
5.3.2 Umělé mokřady (kořenové čistírny) Umělé mokřady se vyvinuly z jednoduchých kořenových čistíren odpadních vod a v současnosti se využívají jako sanační technologie provozované po dobu několika let pro eliminaci nízkých koncentraci organických i anorganických polutantů z vyčerpaných podzemních vod, průsakových vod ze skládek či průmyslových odpadních vod.
Princip: Umělé mokřady využívají pro čištění kontaminované vody přirozené geochemické a biologické procesy v uměle připraveném ekosystému. Přiváděná kontaminovaná voda prochází komplexním ekosystémem a je zbavována polutantů. Principálně může probíhat filtrace nebo biodegradace polutantů. Při čištění se uplatňují vlastnosti organických látek v půdě (výměna iontů, adsorpce, absorpce, transformace) a cévnatých rostlin (akumulace). Podstatnou složkou mokřadů pro čištění polutantů jsou však mikroorganismy (Matějů 143, 2006).
Způsob aplikace Umělé mokřady musí být řešeny s ohledem na geochemické vlastnosti čištěné vody, geologii v lokalitě a složení polutantů, které jsou ve vodě přítomné. Procesy, které v mokřadech probíhají jsou biotické i abiotické, aerobní i anaerobní. Aby bylo možno využít všech výhod, které tato metoda nabízí, je třeba rozumět všem mechanismům a funkcím, které v mokřadech probíhají. Jedná se o řadu na sobě závislých, většinou symbiotických pochodů, jež vedou k eliminaci různých polutantů.
Umělé mokřady je možno z hlediska toku vody systémem rozdělit na : •
s povrchovým tokem,
•
s podpovrchovým tokem,
•
podpovrchovým horizontálním tokem,
•
podpovrchovým vertikálním tokem.
39
Dále je možno mokřady dělit i podle růstu rostlin a druhu půdy na dně.
Polutanty jsou odstraňovány biotickými procesy, které mají fyzikální a chemickou podstatu a zahrnují usazování, sorpci, chemické oxidačně redukční srážení, fotodegradaci, fotooxidaci a těkání. Biotické procesy mají pro odstraňování polutantů největší význam. Hlavni biologické pochody probíhající v mokřadech jsou aerobní a anaerobní biodegradace, fytoakumulace, fytostabilizace, fytodegradace, rhizodegradace a zejména mikrobiologické metabolické procesy. Provoz mokřadů je dlouhodobou sanační technologií a pohybuje se od 2 do 10 let (Matějů 145, 2006).
Obrázek 10: Schéma kořenové čistírny 1 - přítok odpadní vody, 2 - rozvodná část vyplněná hrubým kamenivem, 3 - nepropustná bariéra (nejčastěji plastová folie), 4 - filtrační lože (např. písek nebo štěrk), 5 - mokřadní vegetace, 6 - sběrná drenáž, 7 - povrch filtračního lože, 8 - výška vodní hladiny, 9 - odtoková šachta Jedním z velmi dobře popsaných a sledovaných systémů je soustava mokřadů v rafinérii Amoco Oil Company v Mandanu v Severní Dakotě. Mokřad zaujímá plochu 16,6 ha a průměrný denní průtok činí 2500 m3/d, což dává hydraulické zatížení 1,5 cm/d. Průměrná koncentrace ropných produktů na vtoku je 2,12 mg/l, na odtoku je průměrná koncentrace 0,13 mg/l, což představuje účinnost téměř 94%. V tomto případě jde o mokřad s povrchovým tokem. Umělé mokřady pro čištění zaolejovaných odpadních vod se používají také v Jižní Africe. V provozu jsou systémy, které čistí vody z mytí nákladních automobilů. Nejsou známy přesné parametry těchto systému, kromě hydraulického zatížení 7 cm/d. Všechny
40
systémy využívají rákos obecný jako vegetační pokryv. Jedná se o kombinaci mokřadů s vertikálním průtokem. I přes to, že v České republice nebyla tato metoda pro sanace dosud využita, vzhledem ke klimatickým podmínkám (při nízkých teplotách se účinnost podstatně snižuje nebo se proces téměř zastavuje) a částečně i legislativním opatřením (vypouštění ošetřované vody), je tato technologie často využívána v zahraničí. Její výhodou jsou bezesporu nízké provozní náklady, nízká spotřeba lidské práce a vysoká účinnost. Z těchto důvodů je zmiňované metodě v bakalářské práci věnován prostor.
41
6 PRAKTICKÁ ČÁST 6.1 Experimentální ověření adsorpční schopnosti sypkých sorbentů při odstraňování motorového oleje z vody
6.1.1 Metodika měření Činidla: •
nový motorový olej
•
voda (teplota 21°C)
•
sypké sorbety 1. KUROL (KO 8) 2. DHL 010 3. PETROLER (PT 5) 4. CANASORB (CB 8) 5. VAPEX
Pomůcky: •
odměrný válec (500 ml)
•
kádinky (500 ml)
•
analytické váhy Radwag
•
sítko, dámská punčocha
•
lžička pro nabíraní sorbetu
•
mističky pro vážení a případné sušení sorbentu
•
nůžky
Postup: V odměrném válce o objemu 500 ml bylo odměřeno 150 ml vody a 50 ml motorového oleje. Obě látky byly v odměrném válci promíchávány, tak že odměrný válec byl otočen 10krát dnem vzhůru v rozmezí 20 sekund. Vznikla směs vody a ropné látky.
42
Dále bylo do jemného sítka aplikováno vždy stejné objemové množství sorbetu ( 50 a 25 ml). Přes sorbent byla prolita směs vody a motorového oleje (3krát). Zbytek směsi byl následně přelit zpět do odměrného válce. Po ustálení bylo odečteno množství vody a motorového oleje. Stanovení bylo provedeno pro množství sorbetu 50 a 25 ml. Naměřené veličiny byly vyhodnoceny.
Poznámka: Pro stanovení hmotnostního množství adsorbované ropné látky je možné sorbent o známé hmotnosti vložit do sušárny a sušit jej při teplotě 105°C do konstantní hmotnosti (dokud se neodpaří adsorbovaná voda). Z rozdílu hmotnosti sorbetu před a po sušení můžeme určit přesné hmotnostní množství adsorbované ropné látky.
6.1.2 Vyhodnocení výsledků Množství sorbentu 50 ml
Sorbent
Zbytkové množství vody [ml]
KUROL (KO 8) DHL 010 PETROLER (PT 5) CANASORB (CB 18) VAPEX Tabulka 1: Naměřené veličiny
Množství sorbentu 25 ml
Množství neadsorbovaného oleje [ml]
Zbytkové množství vody [ml]
Množství neadsorbovaného oleje [ml]
108
0
110
10
127
0
138
20
120
0
130
15
120
0
130
5
110
0
115
10
Z naměřených hodnot je zřejmé, že v případě, kdy bylo použito stejné množství sorbetu jako motorového oleje (50 ml), tak všechny sorbety obstály v experimentu takřka stejně. Ani v jednom případě se po přelití do odměrného válce nevyloučil žádný motorový olej. Tudíž veškerý motorový olej byl adsorbován použitými sorbety. Na základě těchto poznatků bylo usouzeno, že u sorbetů nebyla překročena sorpční kapacita. Jednotlivé sorbety se ovšem lišily svojí hydrofobitou. Z hlediska hydrofóbnosti nejlépe obstál sorbent DHL 010, který adsorboval 23 ml vody. Nejméně hydrofóbní byl sobent KUROL (KO 8), který adsorboval 42 ml vody a téměř shodně vyšel z experimentu i sorbent VAPEX.
43
V druhém případě bylo použito poloviční množství sorbetu (25 ml) oproti motorovému oleji (50 ml) a z tabulky č.1 je patrné, že u všech sorbentů byla překročena sorpční kapacita. Největší sorpční schopnost měl organický sorbent CANASORB (CB 18), který adsorboval 45 ml motorového oleje. Nejhůře v tomto případě obstál sorbent DHL 010, který měl sice nejvyšší hydrofobitu, ale adsorboval pouze 30 ml motorového oleje. Je tedy zřejmé, že v případě úniku motorového oleje do odpadní vody by z použitých sorbetů nejlépe obstál sorbent CANASORB, který prokázal nejvyšší sorpční kapacitu a také poměrně vysokou hydrofobitu, která je důležitá při následném odstraňování sorbetů z dekontaminovaných odpadních vod, protože sorbety s nízkou hydrofobitou se při odstraňování mohou různě roztékat, což manipulaci se sorbety ztěžuje.
44
7 ZÁVĚR Bakalářská práce je zaměřena na problematiku odpadních vod kontaminovaných ropnými látkami. Nejprve se práce zabývá ropnými látkami jako takovými, jejich charakteristikou a vlivy na životní prostředí. V hlavní části je zpracován přehled technologií používaných k řešení dané problematiky, jež jsou členěny podle toho, zda-li se ropné látky v odpadních vodách vyskytují ve formě homogenní fáze nebo jako emulgované. Zmíněno je též biologické čištění. Součástí práce je také experimentální ověření a vyhodnocení adsorpční schopnosti sypkých sorbetů v emulzi z motorového oleje a vody (O/V). Čištění odpadních vod s obsahem ropných látek musí být hospodárné a stupeň vyčištění má odpovídat nárokům i potřebám na jejich výstupní jakost jak z hlediska čistoty vod před jejich vypuštěním do veřejného recipientu, tak z hlediska opětovného využití ve výrobním procesu. Důležité je si uvědomit, že finanční náklady na odstraňování ropných látek z odpadních vod přímo u zdroje jsou mnohonásobně nižší, než následné odstraňování těchto látek z veřejných vodních recipientů. Finanční náklady na odstraňování odpadních vod s obsahem ropných látek se dají snížit zavedením těchto vhodných opatření: •
odstraňováním ropných látek z odpadních vod přímo u zdroje,
•
zavedením bezodpadových technologií, při kterých tyto vody nevznikají,
•
zavedením oběhových systémů s vícenásobným využitím vody, zavedením úsporných oplachů atd.,
•
prodloužením upotřebitelnosti emulzních kapalin a mycích lázní v oběhových technologických systémech. Uvedená opatření jsou věcí výrobních úseků jednotlivých průmyslových závodů.
Avšak opatření uvedená ve třetí a čtvrté skupině se realizují technologickými postupy i zařízeními jako při čištění odpadních vod s obsahem ropných látek. Proto se všechna uvedená opatření obvykle považují za součást komplexního vodního hospodářství závodu. V každém ohledu jsou ropné kontaminace nemalým problémem dnešní doby, která si žádá vedle legislativních opatření pro eliminaci těchto rizik, také intenzivní výzkum a zavádění nových technologií umožňujících odstranění těchto látek, ať už z odpadních vod nebo ze složek životního prostředí.
45
8 SEZNAM LITERATURY DVOŘÁK, J., ERLEBACH, J., PTÁČEK, M. Čištění odpadních vod s obsahem ropných látek. 1. vyd. Praha: Nakladatelství technické literatury, n. p., 1982. 368 s.
DUBÁNEK, MATĚJŮ, PŘIKRYLOVÁ. Chemické a fyzikální metody. Biologické metody. In Kompendium sanačních technologií. 1. vyd. Chrudim: Vodní zdroje Ekomonitor, 2006. 255 s. ISBN 80-86832-15-5.
FUKA, T. Chemické metody čištění odpadních vod. 1 vyd. Praha: KZT, 1997. 47 s. ISBN 80-902186-3-5.
FUKA, T., KRISTOFORY, F. Elektrochemické povlakování, 4. díl: Vodní hospodářství, čištění odpadních vod, maloodpadové technologie, oplachová technika, legislativa, ekologie. 1. vyd. Ostrava: VŠB – Technická Univerzita Ostrava, 2005. 75 s. ISBN 80-2480930-3.
KEPÁK, F. Průmyslové odpady 1. část. 1. vyd. Ústí nad Labem: Univerzita Jana Evangelisty Purkyně, 2005. 200 s. ISBN 80-7044-709-5.
KOŘISTKA, J., VENCELIDES, Z. Nové metody pro sanaci ropných znečištění. In Sanace a čištění podzemních a povrchových vod: sborník referátů. 1. vyd. Praha: BIJO, 1995. 111 s.
MAREK, M., RÁBL, V., Šedivý, J. Ropné látky: sborník referátů. 1. vyd. Praha: BIJO, 1992. 93 s.
VÍTĚZ, T., GRODA, B. Čištění a čistírny odpadních vod. Brno: MZLU: 2008. 95 s.
46
Internetové zdroje: http://www.sagit.cz/pages/sbirkatxt.asp?zdroj=sb01254&cd=76&typ=r [online] [cit. 200803-06]. http://www.mze.cz/attachments/0_91_271_EHS.pdf [online] [cit. 2008-03-06]. www.waste.cz [online] [cit. 2008-03-18]. http://cistirna.hyperlink.cz [online] [cit. 2008-03-18]. http://www.mmspektrum.com/clanek/regenerace-a-likvidace-prumyslovych-kapalin [online] [cit. 2008-03-10]. http://www.mmspektrum.com/clanek/odstraneni-kontaminace-z-podzemnich-vod [online] [cit. 2008-03-10]. http://www.p2pays.org/ref%5C07/06019.htm [online] [cit. 2008-03-18].
47
9 SEZNAM OBRÁZKŮ, TABULEK Seznam obrázků: Obrázek 1: Chování s vodou nemísitelného kontaminantu (v povrchové vodě) Obrázek 2: Obecné blokové schéma velké ČOV Obrázek 3: Schéma gravitačního odlučovače O/V Obrázek 4: Jednostupňový systém provozu adsorpce Obrázek 5: Protiproudový (dvoustupňový) systém provozu adsorpce Obrázek 6: Schématické znázornění pronikání ropných kapiček filtrem Obrázek 7: Schéma flotátoru s využitím vzduchu z kompresoru pro tvorbu bublin Obrázek 8: Mechanicky míchaný bioreaktor (vlevo), Bioreaktor s pneumatickohydraulickou homogenizací a samonasávacím válcem (vpravo) Obrázek 9: Aktivní transport polutantů do buňky Obrázek 10: Schéma kořenové čistírny
Seznam tabulek: Tabulka 1: Naměřené veličiny
48
10 PŘÍLOHY Seznam příloh: Obrázek 11. Příprava emulze olej/voda intenzivním mícháním Obrázek 12: Sorbent (PETROLER) ve směsi vody a motorového oleje
Graf 2: Vyhodnocení hydrofobity použitých sypkých sorbentů Graf 3: Vyhodnocení adsorpční schopnosti použitých sorbentů
49
Obrázek 11. Příprava emulze olej/voda intenzivním mícháním
Obrázek 12: Sorbent (PETROLER) ve směsi vody a motorového oleje
Zbytkové množství vody u jednotlivých sorbentů
140 120
Množství sorbentu 50 ml
Voda [ml]
100 80
Množství sorbentu 25 ml
60 40 20 0 KUROL (KO 8)
DHL 010
PETROLER CANASORB (PT 5) (CB 18)
VAPEX
Sorbent
Graf 2: Vyhodnocení hydrofobity použitých sypkých sorbentů
Množství neadsorbovaného motorového oleje
Motorový olej [ml]
25 20 15 10 5 0
KUROL (KO 8)
DHL 010
PETROLER CANASORB (PT 5) (CB 18)
VAPEX
Sorbent
Graf 3: Vyhodnocení adsorpční schopnosti použitých sorbentů
