Реклама на фирма: СИАД България

"Опитът на СИАД за използване на озон при третиране на води Невио Корна - SIAD S.p.A. Данаил Ананиев - Сиад България ЕООД Въведение Използването на индустриални газове намира все по-нарастващо приложение при третирането на битови и промишлени отпадъчни води, за пречистване на питейни води за повторна употреба. Една от причините на нарастващата употреба на промишлени газове е тяхната висока ефективност и ниските инвестиции, необходими за прилагането им при обновяване на съществуващи инсталации или в нови такива. Опитът на СИАД при третиране на вода СИАД е пионер в Европа при въвеждане използването на чист кислород, озон и CO2 за пречистване на вода и в днешно време се слави с хиляди инсталации и клиенти в тази област. С патентоването на MIXFLOв системата за биологично третиране, СИАД е първата компания в Италия, която въвежда използването на O2 при третиране на битови и промишлени отпадни води. MIXFLOв системата е проектирана от СИАД с цел високоефективен трансфер на газ в течност - обикновено чист кислород в смесена течност - и хомогенизиране неговата концентрация в реакционния басейн. Днес СИАД притежава различни технологии за разтварянето на чист кислород в отпадни води, които могат да бъдат приложени съгласно специфичните изисквания и желания на клиента. Подобни технологии са разработени и за разтваряне на въглероден диоксид за контрол на рН на алкални отпадъчни води или за разтваряне озон с цел химическо окисление при дезинфекционни процеси, премахване на повърхностно активни вещества и оцветявания на отпадните води. Сред последните иновативни технологии, СИАД разработва обновяване и модернизация на пречиствателни станции за отпадъчни води посредством MBBR (Биологичен реактор в подвижен слой) технология. Приложения на озона Озонът (O3) е алотропна форма на кислорода, чиято молекула е много по-нестабилна. Той е много силен окислител, като неговият редукционен потенциал е по-нисък само от този на флуора и е 52% по-висок от този на хлора, които са основните агенти, използвани при пречистването на вода. Това е причината, поради която озонът се смята за най-силният дезинфектант на пазара. Тъй като е изключително нестабилен, озонът непременно трябва да се произвежда на място посредством специални генератори, в които чист или атмосферен кислород посредством електрически разряд частично преминава в озон. Много по-удачно е озон генераторът да се захранва с чист кислород (ако е наличен на пазара), отколкото с атмосферен кислород. Основните предимства при използването на чист O2 за озон генераторите са: • по-ниски общи разходи; • по-малко от половината специфична консумация на електроенергия за получаване на килограм O3; • по-ниска инвестицията за озон генератора - същият генератор може да произвежда два пъти повече озон, когато се захранва с O2, вместо с въздух; • два пъти по-висока концентрация на озон в продукта (с около 10 об.% при използване на чист O2); • по-просто техническо оформление и много по-евтина поддръжка (няма нужда от филтърен елемент, изсушител на въздуха и компресор). Предвид че озонът е силен окислител, неговото широко приложение е в няколко насоки - в т.нар. вторично третиране (след биологично) за премахване остатъчните замърсители, като например повърхностно активни вещества, оцветители и т.н., както и при предварителна обработка на отпадни води с цел увеличаване на БПК/ХПК съотношението, преди инсталацията за активиране на утайката. Използване на O3 при третиране на питейна вода Озонът, благодарение на високия си окислително-редукционен потенциал и скорост на реакциите, в които влиза, представлява ефективен и икономически изгоден агент, който може да се приложи сигурно и относително евтино при процесите на третиране на питейни води. Използването на озон често се прилага в етапа на проектиране само с една конкретна цел, но по време на работата на инсталацията, става все по-ясно, че благоприятните ефекти са многобройни. От много години озонът е ключов агент при големите пречиствателни станции от цял свят. Всички приложения на озона включват окислителни реакции, свързани с дезинфекция на водата и окисление на някои специфични замърсители. В зависимост от мястото на приложение на озона, можем да направим следното разделение - предварително, междинно и последващо озониране. Окисление на манган, желязо и други неорганични съединения Озонът може да се използва за отстраняване на някои метални йони чрез химическо окисляване и по-нататъшно отстраняване на получените по време на обработката неразтворими оксиди или хидроксиди. Желязото, присъстващо във втора валентност Fe (II), се окислява до трета Fe (III), която форма бавно се хидролизира до образуване на твърди частици Fe (ОН)3, които се утаяват и могат допълнително да бъдат отстранени чрез филтрация или флокулация. Окислителната реакция изисква 0.43 мг озон на 1 мг Fe (II). Fе сe окислява при рН на водата в граници 6-9. Общата реакция е: Fe+2 + O3 + H2O > Fe+3 + O2 + 2 OH- Fe+3 + 3 H2O > Fe(OH)3 + 3 H+ Манганът, от разтворимата си форма Mn (II), може да се окисли до неразтворима форма Mn (IV), която се утаява във форма на оксид или хидроксид. Mn+2 + O3 + H2O > Mn+4 + O2 + OH- Mn+4 + 4 OH- > Mn(OH)4 Mn+4 + 4 OH- > MnO2 + 2 H2O Стохиометричното количество за окисление на манган е 0.88 мг озон на 1 мг Mn (II), като се предполага, че обработената вода не съдържа други вещества, изискващи третиране с озон. Прекомерно високо количество на озон ще доведе до образуването на перманганатен йон (MnO4-), който е разтворим и оцветява водата в розово. С цел избягване на това, от решаващо значение е правилното дозиране на озон и доброто му смесване с водата. Ако във водите има наличие на Fe и Mn, които трябва да бъдат отстранени, то третирането с озон трябва да се прилага в първите етапи на пречистване. Други метали, чието съдържание може да се контролира с O3, са олово, цинк, радий и никел, докато барий и калций не могат да бъдат отстранени чрез химическо окисляване. Озонът може да се използва за контрол на неорганични съединения, като цианиди, тиоцианати, нитрити, сулфити, бромиди, сулфиди. Контрол на вкус и мирис В по-голямата част от случаите вкусът и миризмата на водите се дължат на органични материали от естествен или изкуствен източник в условия на дефицит на O2. При разлагането на растенията се получават съединения, които чрез метаболитен бактериален процес придават вкус на водата. По същия начин, посредством непрекъснатата бактериална активност на разтворената органична материя, се отделят летливи органични съединения, които могат да бъдат възприети от човешкото обоняние. Озонът може лесно да окислява тези съединения, елиминирайки по този начин следите от вкус и миризма. Желязото и сероводородът са две неорганични съединения, известни със способността си да придават миризма на питейната вода. И двете съединения могат лесно да бъдат третирани чрез окисление. Други съединения, придаващи миризма, са от промишлено замърсяване и вторични продукти от процеса на обработка на питейна вода. Последните са най-вече причинени от взаимодействието на хлор или хлорамини с вещества, намиращи се във водата. Отстраняване на цвета Оцветяването на водата обикновено се дължи на наличието на органични съединения, които съдържат множество спрегнати двойни въглеродни връзки. Когато веригата на молекулата е достатъчно дълга, то тя влияе на абсорбционния й капацитет на светлина, и като резултат водата се оцветява. Озонът е много ефективен при скъсване на този тип двойни връзки. Същият принцип може да се прилага за оцветени промишлени отпадъчни води. Типичните количества О3 за отстраняване на цвета от водите са в диапазона от 2 ё 4 мг/л. Ако при обработката на водите се използва пряка филтрация, то обикновено се прилага предварително озониране. Ако се прилага конвенционално третиране (утаяване и филтрация), то мястото за озониране трябва по-внимателно да се обследва, обикновено чрез лабораторна симулация. Подобряване процеса на отстраняване на суспендирани твърди частици Опитът показва, че посредством озониране преди коагулацията, процесът се подобрява(микрофлокулационен ефект). Това означава, че по-малки количества флокуланти (-20% ё -50%), с по-малки размери, са необходими за утаяването. Окисляване на органични съединения, микрозамърсители, устойчиви органични съединения и водорасли Най-подходящият механизъм, използван за озоновото отстраняване на органични съединения, намиращи се във водата, е образуването на полярни молекули, които лесно могат да бъдат отстранени при следващите процеси на обработка като коагулация и утаяване. Съединения, които могат да бъдат отстранявани посредством употребата на озон са феноли, перилни препарати, пестициди, хуминови киселини, следи от фармацевтични съединения. Друг често срещан проблем в пречиствателните инсталации е наличието на водорасли. Високата им концентрация може да доведе до запушване на филтърната система, както и появата на вкус и мирис. Посредством озониране, можем да окислим водораслите, унищожавайки едновременно източника на неприятен вкус и мирис. Озонът може да се използва за предварителна обработка, което да подобри степента на отстраняване на водорасли до 75-95%, при следващите стъпки на флотация и филтруване. Водораслите могат да бъдат третирани в 2 етапа: • с предварително озониране, с цел отстраняване на водораслите, преди флотация или филтриране; • с междинно озониране, с цел отстраняване на токсини, вкус и мирис, причинени от водораслите. Дезинфекция Дезинфекцията и бактериалния контрол са едни от най-важните процеси при пречистване на питейна вода. Двете най-широко използваните средства за дезинфекция са озон и хлор, но те действат по два различни механизма. Използването на озон за дезинфекция се дължи на високия му окислителен потенциал и той за кратко време е в състояние да деактивира и унищожи бактериалната клетъчна стена (клетъчен лизис). Хлорът дифузира през клетъчната стена и атакува ензимите, което води до клетъчна смърт. Дезинфекцията с озон изисква по-малко количество и по-малко време в сравнение с хлора и не оставя халогенирани органични продукти, които се формират, когато органична материя (NOM) реагира със свободния хлор. В таблица 1 и 2 се сравняват нивата на дезинфекция с озон и други агенти-дезинфектанти. Параметърът, използван за сравнение, е индексът CT, който се определя като продукт от остатъчната концентрация дезинфектант, C, в мг / л, и времето за контакт, Т, в минути, при което остатъчното количество дезинфектант е в контакт с вода. Колкото по-ниска е стойността, толкова по-бърз ефектът от използваните дезинфектанти. Ясно е, че при дезинфекция с хлор са необходими по-високи концентрации и по-дълго време за контакт, но тези високи концентрации на Cl ще доведат до образуването на хлорирани странични продукти, докато при ниски концентрации се обуславя бактериална резистентност към Cl. Ограничаване формацията и очистка от странични продукти (DBPs) Халогенирани органични вещества се образуват, когато органична материя реагира със свободен хлор или свободен бром. Докато свободен хлор обикновено се внася директно във водата, то свободен бром се образува при окисление на бромидни йони от водата с хлор. Основните странични продукти, генерирани при употребата на хлор, са трихалометани (THMs) и халогенооцетна киселина (HAAs), като и двата продукта са подложени на епидемиологични проучвания и имат неблагоприятен ефект за здравето. Озонът може да се прилага по два начина за намаляване съдържанието на тези вещества в крайните води, чрез премахване на техните предшественици (хуминови, танинови и др. киселини). Той може да се дозира в ранен етап на обработка, за да се подобри отстраняването на органични съединения чрез подобряване на ефективността на процеса на коагулация. Може да се дозира в по-късните етапи, преди крайното хлориране, за директно окисляване на киселини, които са предшественици на THMs. Използване на O3 при пречистване на отпадни води Подобно на това, което обсъждахме за пречистване на питейна вода, озонът е намерил редица приложения и при третирането на промишлени и битови отпадни води. Високият му окислителен потенциал го прави подходящо средство за третиране и ефективно отстраняване на замърсители и токсични съединения. Чрез окислителни реакции, озонът може да разруши сложни органични молекули до много по-биоразградими продукти, в сравнение с оригиналните комплекси. Подобно на това, което обсъждахме за пречистване на питейна вода, прилагането на озон за очистка на отпадни води обикновено се извършва с една конкретна цел, но като цяло благоприятните ефекти са многобройни. Новите приложения на озона са разработени с цел отстраняване на нежелани вещества от отпадни води, като например: • бои и пигменти; • водорасли и микроорганизми; • детергенти и повърхностно активни вещества; • пестициди; • цианиди; • феноли; • сулфити и нитрити в сложни комплекси; • много устойчиви съединения (COD); • мирис и цвят. След биологично или физико-химично третиране на отпадните води, озонът се използва за третично пречистване с цел отстраняване на небиоразграждащи се формирования и цветове, както и за стерилизиране на водите преди заустване във водните басейни. Решения при реакторите - СИАД MIXFLO3 и улавяне на O2 Контактът между O3 и отпадните води се извършва в затворени реактори. Озонът може да се инжектира посредством дънни дифузори за микромехурчета, с класическите ""страничен поток"" системи под налягане или с новия SIAD MIXFLO3 реактор. Основното предимство на системата с дънни дифузори за микромехурчета е неговата проста конфигурация, което го прави най-евтиния от гледна точка на инвестиции и може да се експлоатира без нужда от допълнителна енергия за разтваряне на O3. Основният недостатък е ниската ефективност на трансфер на озон във водата, обикновено не повече от 85-90%. Системите със страничния поток под налягане са предимно помпено инжекционни системи, състоящи се от затворен реактор, рециркулационна помпа, смесител тип Вентури и тръба за контакт. Тези системи се нуждаят от допълнителна енергия за работата на помпата и имат по-високи капиталови разходи в сравнение с дънните дифузори, но коефициентът на озонов трансфер обикновено е 95% или повече. MIXFLO3 технологията е еволюция на класическата система помпа-инжектор, чиито дизайн е вдъхновен от MIXFLO технологията в. При прилагането на MIXFLO3 технологията има много близък контакт между вода и газ, с цел постигне много висока ефективност на трансфера на О3, спестяване на енергия в сравнение с класическите инсталации ""помпа-инжектор"", свеждане до минимум на разходите и пространствата, необходими за израждане на класическа озонаторна инсталация. В тръбния MIXFLO3 реактор кинетиката на реакцията е изключително висока: за кратък период от време озонът се разтваря и химичните съединения се разрушават. Когато скоростта на реакцията изисква по-дълго време за контакт, като например окисление на трудно разградими вещества с високи концентрации, то MIXFLO3 реакторът може лесно да бъде свързан към затворен контакторен басейн и по този начин да се гарантира точното време за реакция. По веригата на реактора, количеството газ, което не е взаимодействало или не се е разтворило във водата (главно O2 с малка остатъчната концентрация О3) преминават през термично каталитично разлагане, с цел трансформация на остатъчното количество O3 в O2. Когато озонирането е част от пречиствателната инсталация и е позициониран след частта за активна утайка, работеща с въздух или чист кислород, то СИАД разполага с технология за улавяне на целия кислород, който не участва в реакцията по образуване на озон (около 90% ) (който обикновено се изпуска в атмосферата). Улавянето се извършва чрез система за преноса на кислород, проектирана съгласно MIXFLO патент в, които засмукват кислорода от каталитичния деструктор, монтиран на вентилационната тръба на озон реактора. Заключение СИАД разполага с група от специалисти, посветени на развитието на специфични технически решения свързани с пречистването на водата. Последните реализации на биологични ПСОВ, захранвани с кислород и прилагане на озон, дава на СИАД висока компетентност при разработка на технологии във водния сектор. Една от най-интересните употреби на O2 при третирането на водата е свързана с производството и приложението на озон, както за пречистване на питейна вода, така и за пречистване на отпадъчни води. Използването на озон има няколко предимства пред основно използвания хлор по време на пречистване на водата - ефекти, свързани с здравето на хората и производителността на инсталациите. От друга страна, озонът може успешно да се прилага за третиране на промишлени отпадъчни води - чрез предварителна обработка, с цел увеличение БПК/ХПК съотношението преди отделението за активирани утайки и посредством третично третиране за отстраняване на остатъчни замърсители, като например повърхностно активни вещества, оцветители и т.н. СИАД България ЕООД ул. Амстердам № 4 1528, София България Тел.: +359 02 978 56 36; +359 02 9789568 Факс: +359 02 978 97 87 www.siad.com"