Leonardo da Vinci Project
Udržitelný rozvoj v průmyslových prádelnách Modul 1 Používání vody Kapitola 5c
Úprava odpadních vod Různé metody filtrace odpadní vody z prádelen Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
1
Obsah
Úprava odpadních vod a kvalita vody Metody úpravy odpadních vod Filtrace přes membrány: jak to funguje? Filtrace přes membrány: jak zvolit správnou technologii? Reverzní osmóza Ultrafiltrace Keramické membrány Filtrace přes membrány a náklady na filtraci Předfiltrace & Filtrace částic Parametry omezující výkon & Údržba Jednoduché metody filtrace & Koncepce regenerace zdrojů Souhrn
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
2
Učební cíle Naučíte se základům technologie filtrace přes membrány a jak je možné je využívat při úpravách odpadní vody z prádelen. Budete schopni zvolit optimální metodu filtrace jak podle kvality vody, kterou upravujete, tak podle kvality vody, jakou si přejete získat po filtraci. Pochopíte důležitost kroků předúpravy, aby byla úspěšně využita filtrace přes membrány. Naučíte se proč a jak správně udržovat systémy filtrace přes membrány. Poučíte se, jak je možné dosáhnout značných úspor vody tím, že se zkombinuje jednoduchá filtrace a vhodné procesy praní. Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
3
Úprava odpadních vod Chcete zlepšit kvalitu výstupu vody z vaší prádelny nebo opakovaně používat vodu ve vaší prádelně? …a ušetřit peníze? VÝSTUP VODA
VSTUP ODPADNÍ VODA
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
4
Úprava odpadních vod - VSTUP Složení odpadních vod může významně lišit a tím je ovlivněna volba metody úpravy výstupní vody. COD
BOD
mg/l
mg/l
normální
1000
400
náročné
3500
1250
pH
Pcelk.
Ncelk.
TSS
mg/l
mg/l
mg/l
10
20
2-16
60
10
30
5-30
150
Zdroj: Vercaemst & Dijkmans, ‘BBT-studie, 1999’.
Ionty těžkých kovů Uhlovodíky AOX Odletky
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
5
Úprava odpadních vod - VÝSTUP
Jakmile si definujete cílovou kvalitu výstupní vody z vaší prádelny nebo kvalitu opakovaně používané vody, pak vezměte v úvahu následující parametry: - Nízký obsah COD - Nízký obsah solí - Nepřítomnost kovů - Nepřítomnost barviv - Nulovou biologickou aktivitu
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
6
Metody úprav odpadních vod Možná již znáte klasické metody úpravy odpadních vod, jako jsou - Koagulace & vločkování (& sedimentace, flotace) • Cíl: Odstranit suspendované tuhé látky, koloidy, přírodní organické materiály.
- Filtrace přes aktivní uhlí • Cíl: Odstranit přírodní organické materiály, mikroskopické znečišťující látky.
- Oxidace (ozon, ultrafialové záření, chlor, peroxid vodíku) • Cíl: Degradace organických materiálů, desinfekce.
- Biologické metody • Cíl: Degradace organických materiálů, dusíku, železa.
- Iontoměniče • Cíl: Změkčování vody, odstraňování tvrdosti vody.
- Destilace & vypařování • Cíl: Odstraňování rozpouštědel, olejů.
V tomto modulu se naučíte něco o filtraci přes membrány Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
7
Filtrace přes membrány: jak funguje? Jednoduchý náhled nato, jak membrány fungují při odstraňování znečišťujících látek:
source: VITO
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
8
Filtrace přes membrány: jak je vybírat? Tento přehled ukazuje, jak si můžete vybrat separační proces podle velikosti znečišťujících látek v odpadní vodě.
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
9
Filtrace přes membrány: jak je vybírat? Kvalita prostupu filtrem silně závisí na použité metodě filtrace. Na snímcích uvedených níže můžete pozorovat (zleva doprava) vzorky přiváděné odpadní vody, prostup přes ultrafiltr a prostup přes filtr při reverzní osmóze.
zdroj: Wehrle
zdroj: VITO
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
10
Reverzní osmóza (RO) Nejmenší materiály (včetně solí) se mohou odstraňovat pomocí reverzní osmózy, která poskytuje filtrát nejvyšší kvality.
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
11
Spirálové membrány pro RO Prvek spirálové vinuté membrány je konstruován z jedné nebo více membránových plášťů navinutých kolem centrální perforované trubky. Filtrát prochází přes membránu do pláště a teče ve směru spirály dovnitř do centrální trubky.
zdroj: GE Water Technologies source: GE Water Technologies
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
12
Spirálové membrány pro RO Prvek spirálově vinuté membrány je konstruován z jedné nebo více membránových plášťů navinutých kolem centrální perforované trubky. Filtrát prochází přes membránu do pláště a teče ve směru spirály dovnitř do centrální trubky
zdroj: GE Water Technologies source: GE Water Technologies
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
13
Princip příčného toku Koncentrační polarizace je úkaz, kdy se nalézá v blízkosti povrchu membrány zvýšená koncentrace materiálů z odpadních vod.
zdroj: VITO
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
14
Princip příčného toku Vysoká koncentrační polarizace má za následek i) Silně snížený průtok filtrátu ii) Difúzi solí přes membránu iii) Vysrážení solí nebo ‘vznik usazenin‘ FEED Permeate
C
t
wand
-
Membrane C
bulk
-
source: VITO
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
15
Princip příčného toku Příčný tok se vyžaduje proto, aby se minimalizovala koncentrační polarizace v důsledku turbulence. FEED Permeate
C
t
wand
Membrane C
bulk
-
zdroj: VITO
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
16
Reverzní osmóza Koncentrační polarizace ovlivňuje uspořádání instalace RO: Module 1
Feed 1
2
3
Pressure tube
Retentate
source: VITO
Permeate 1 2
50% recovery
3
75% recovery 85% recovery
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
17
Reverzní osmóza Příklad instalace RO:
zdroj: See:Water
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
18
Reverzní osmóza Příklad instalace RO:
zdroj: See:Water
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
19
Ultrafiltrace Špínu na pracovních oděvech, jako je olejová emulze a baktérie je možné odstranit pomocí ultrafiltrace.
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
20
Ultrafiltrace Aplikace: - Úprava odpadních vod z praní pracovních oděvů z továren - Předúprava před instalací RO
Kvalita vstupující vody: - TSS < 50 mg/l - předfiltrace ± 200 µm
Kvalita vody ve filtrátu: - SDI < 2 (“Index hustoty kalu) - Zákal < 0.1 NTU - Mikroorganismy snížení z – log 4 (viry) až na log 6 (bakterie)
Regenerace filtrátu: 85-95 % Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
21
Ultrafiltrace Příklad instalování ultrafiltrace
zdroj: See:Water
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
22
Keramické membrány Keramické membrány jsou velmi robustní membrány (odolávají kyselinám, alkáliím, teplotě). Mikroskopický snímek a struktura keramické membrány UF:
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
23
Filtrace přes membrány Vyšší kvalita filtrátu má za následek vyšší náklady na filtraci. Mikrofiltrace & Ultrafiltrace: • Průtok při procesu: 80-100 l/h.m² • Tlak < 1.5 bar, spotřeba energie 0,1 kWh/m³ • Provozní náklady : 0.15 - 0.20 EURO/m³
Nanofiltrace: • Průtok při procesu: 20 l/h.m² • Tlak < 10 bar, spotřeba energie £ 0.5 kWh/m³ • Provozní náklady : 0.25 - 0.35 EURO/m³
Reverzní osmóza: • Průtok při procesu: 15 l/h.m² • Tlak < 10 bar, spotřeba energie ~ 0.5 kWh/m³ • Provozní náklady < 0.4 EURO/m³
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
24
Předfiltrace
PŘEDFILTRACE JE VELMI DŮLEŽITÁ !!!!! Použití metod předfiltrace, jako je filtrace částic, je velmi důležitá, aby se zajistilo, že se membrány okamžitě neucpou. Předfiltrace umožňuje, aby filtrace přes membránu fungovala tak, jak je plánováno. Například filtrace částic může předcházet ultrafiltraci, která zase může předcházet reverzní osmóze nebo nanofilraci.
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
25
Filtrace částic Je k dispozici celá řada zařízení pro filtraci částic: TLAKOVÁ FILTRACE -
filtry s výměnnou vložkou rukávové filtry lapače nečistot automatické filtry pískové filtry kalolis rotující bubnové filtry
VAKUOVÁ FILTRACE - rotační bubnové filtry s křemelinovou vrstvou - rotační filtry
GRAVITAČNÍ FILTRACE - statické síto - rotující síto - vibrační síto
ODSTŘEDIVÁ FILTRACE - odstředivka - odlučovač
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
26
Filtrace částic Síta (0.2 - 0.25 mm) - Statické síto • nemá pohyblivé části • má tendenci se ucpávat • automatické čištění je drahé
1) Vstup surové odpadní vody 2) Síto 3) Odstraňování materiálu ze síta 4) Odvod přefiltrované vody
- Rotační síto • téměř nedochází k ucpávání • spolehlivé • drahé
- Vibrační síto • • • •
údržba energie hlučnost vysoká účinnost
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
27
Jiné parametry omezující výkon
Parametry omezující výkon
Degradace
Modul 1 „Používání vody”
Nánosy
Jiné odpovídající parametry
Kapitola 5c „Metody filtrace”
28
Jiné parametry omezující výkon
Degradace Kyseliny Alkálie Aktivní kyslík Rozpouštědla Mikroorganismy Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
29
Jiné parametry omezující výkon Nánosy Zanášení: oxidy kovů, koloidy, biomateriály Usazeniny: CaSO4, CaCO3 Usazeniny: Mg(OH)2 Usazeniny: SiO2 Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
30
Nános
zdroj: VITO
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
31
Nános Pravidelné čištění speciálními detergenty prodlužuje životnost membrány:
zdroj: VITO
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
32
Usazeniny & rozpustnost siliky Když se používá úprava odpadních vod založená na filtraci přes membrány, je aplikace vhodných detergentů klíčovým požadavkem Je třeba používat produkty s účinkem proti usazování
3500
Solubility ( ppm)
3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0
Zdroj: AKZO PQ
5
pH
10
15
Solubility of silica at ambient temperature as a function of pH. ( SHEIKHOLESLAMI R (1999))
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
33
Metody jednoduché filtrace Při aplikaci metod jednoduché filtrace se voda může používat opakovaně, což vede ke značnému snížení spotřeby vody. Je třeba uvážit použití systémů jednoduché filtrace před tím, než se zavedou účinnější, ale mnohem dražší membránové systémy.
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
34
Mikrofiltr Filtrační modul včetně potrubí + regulace dotykem monitoru
-> Filtrate
-> Feed
<- Reflush
Turbid Matter
Modul 1 „Používání vody”
Lint-x Regain
Kapitola 5c „Metody filtrace”
35
Mikrofiltr Úspory vody v l/kg textilie, celá prádelna
Regain
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
36
….spotřeba vody 2,5 l/kg*
Fresh water through meter 2 l/kg recov
0,5 l/kg fresh 2 l/kg fresh
PRESS
Centre tank 2 l/kg Tank B
A Backflush
*Proces Sanoxy Plus
Modul 1 „Používání vody”
LINT-X
A 1000 ltr Back-up B 1000 ltr Back-up DRAIN
Kapitola 5c „Metody filtrace”
37
Koncepce regenerace zdrojů Zavedení plně integrovaného řešení povede ve vaší prádelně k maximálním úsporám vody a nákladů SANOXY Budoucnost praní
Heat-X Regenerace energie
Steam-X Regenerace páry
Modul 1 „Používání vody”
Lint-X Regenerace vody
Kapitola 5c „Metody filtrace”
38
Filtrace přes membrány - Souhrn Používání je silně závislé na ceně vody Membránová technologie je drahá, avšak ceny membrán klesají: - Cena/m²: MF/UF: $80 ® 10$ - Energie: Pressure NF: 7 ® 3 bar
NF/RO: 15 $ ® 10$ RO: 12 ® 6 bar
Investiční náklady se stávají stále důležitějšími Je důležitá předúprava vstupní vody Je třeba používat detergenty, které jsou kompatibilní s filtrací přes membrány
Modul 1 „Používání vody”
Kapitola 5c „Metody filtrace”
39
