Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Víztisztítás ultraszűrésel. Membrántechnológiák a víztisztításban 2.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Víztisztítás ultraszűrésel. Membrántechnológiák a víztisztításban 2."— Előadás másolata:

1 Víztisztítás ultraszűrésel

2 Membrántechnológiák a víztisztításban 2

3 1.Oldott anyagot az ultraszűrő membrán eltávolítani nem tud!! 2.Minden eltávolítandó szennyeződést oldhatatlan formába (csapadék) kell vinni 3.A membránfelület nagy, melyen a mikroorganizmusok elszaporodnak 4.A membrán felülete sérülékeny, mechanikai behatástól óvni kell 5.A membránok soha nem száradhatnak ki Víztisztítás 3 Általános érvényű alapelvek

4 ülepítés Nyersvíz perces flokkuláció Konvencionális technológia Ultaszűrés perces Flokkuláció UF Tisztított víz Media Filtration UF Membrán vs. Konvencionális technológia Nyersvíz Tisztított víz

5 Víztisztítás 1.Előszűrés (0,1-0,5 mm) - membránvédelem 2.Előkezelés a.Oxidáció: Fe, Mn és részben szervesanyag eltávolítás b.pH beállítás jobb szerves anyag (szín) eltávolítás c.Koaguláció & flokkuláció zavarosság és szerves anyag eltávolítás d.Adszorpció (PAC) szag és íz eltávolítás 3.Szűrés (lebegő anyag eltávolítás) a.(ülepítés+) Homokszűrők (gravitációs vagy nyomás alatti) b.Membránokkal 4.Utókezelés a.pH beállítás („biztonságos víz”) b.Fertőtlenítés: patogén mikroorganizmusok eltávolítása c.Adszorpció (GAC) THM és/vagy szín/íz eltávolítás Technológiai lépések

6 Miért kell eltávolítani:  A klasszikus lebegőanyag a membránra káros (abrazív) hatású lehet  Eltávolítása mechanikai úton a legmegfelelőbb:  Ülepítés (a vízkivétel után közvetlenül)  Az ülepítéstől függetlenül előszűrés (0,1-0,5 mm résmérettel)  Felszíni vizek esetén rácsokat is kell alkalmazni Víztisztítás 6 Előszűrés (Lebegőanyag eltávolítás)

7 Miért kell eltávolítani:  A tápanyagul szolgál a baktériumoknak  Kellemetlen színt, szagot, ízt kölcsönöz a víznek  Eltávolítása: Oxidáció  Oxidáló anyagok:  KMnO 4 (2 mg KMnO 4 /1 mg Mn 2+ ) MnO2 csapadék, mely membrán eltömődést okozhat, lehetőleg kerülni kell, más alternatív oxidáló szer alkalmazása javasolt  Hypo: Hosszú reakció idő, nem okoz membrán eltömődést, de THM képződhet  Hidrogén peroxid: Hosszú reakció idő, nem okoz membrán eltömődést, nincs THM képződés  Klór dioxid: Nagyon jó oxidáló szer, nincs membrán eltömődés, sem THM képződés  Ózon: Nagyon jó oxidáló szer, nincs membrán eltömődés, de krakkolja a szerves anyagokat, elősegítve a THM képződést (THM prekurzor képződés) Víztisztítás 7 Oxidáció (vas, mangán eltávolítás)

8 Víztisztítás Oxidáció (vas, mangán eltávolítás)  MnO 2 kemény finom részecskék amik megtelepednek a membránon és azok pórusaiban.  Csak erős savakkal távolítható el (pH<1,0)  Permeabilitás csökkentő hatása van Oxidáció KMnO 4 MnO 2 Mn 2+

9 Miért kell eltávolítani:  A tápanyagul szolgál a mikroorganizmusoknak  Kellemetlen színt, szagot, ízt kölcsönöz a víznek  Eltávolítása:  Koaguláció, Flokkuláció:  Elsősorban a nem oldott szerves anyagokat távolítja el, de bizonyos mértékű, 5-15% oldott (KOI) eltávolítás is lehetséges.  pH beállítással (csökkentéssel) a szerves anyag eltávolítását fokozni lehet Víztisztítás 9 Szerves anyag (KOI) eltávolítás

10 Miért kell eltávolítani:  A kolloid mérete a membrán pórusok méretéhez közeli, azaz 0,01-0,1 µ, ezért nehezen eltávolítható eltömődést okoz.  Eltávolítása:  Koaguláció  Flokkuláció Víztisztítás 10 Zavarosság (kolloid) eltávolítás Koaguláció nélkül Koagulációval

11 Víztisztítás Koaguláció-Flokkuláció ParaméterMértékegységÉrték KoagulációPerc1 Koaguláció sebesség gradiense 1/sec FlokkulációPerc5-12 Ld. köv. dia Flokkuláció sebesség gradiense 1/sec10-100

12 Víztisztítás Flokkuláció ideje KoagulánsHőmérséklet 0 C < 10>10 BOPAC5 min3 min Alumínium/vas Szulfát/klorid 10 min5 min Tilos a PE (polielektrolit – flokkulálószer) adagolás!

13 Az ultraszűrés alkalmazási módjai

14 Alkalmazási lehetőségek UF Direkt szűrés (Zavarosság és Pathogen eltávolítás) UF Coagulant Ülepítő UF Előkezelés UF Oxidáló szert Fe & Mn eltávolítás Koaguláció (Szerves anyag eltávolítás) Zavarosság,Pathogen és szerves anyag eltávolítás

15 Direkt szűrés  Zavarosság, lebegőanyag és pathogenek eltávolítása  Nincs koaguláció flokkuláció  Oxidáció lehetséges  A permeátum zavarossága <0.1 NTU, függetlenül a nyersvíz zavarosságától UF Alkalmazhatóság: Zavarosság:<5 NTU Lebegőanyag: <10mg/l KOI< 5mg/l (Oxidálószer) Koncentrátum

16 Koaguláció+ flokkuláció + UF Koaguláns UF Flokkuláció  Vegyszer gyorsbekeverés statikus keverővel  Nincs ülepítés  A legelterjedtebb alkalmazás  Gyakorlatilag minden felszíni víz esetén alkalmazandó Oxidáló szer

17 Koaguláció+ flokkuláció+ ülepítés+ UF  A lebegő anyagok és a koagulált kolloidok nagy része az ülepítés során eltávolításra kerül  Kisebb membrán terhelés, magasabb fluxus  Főleg akkor kerül alkalmazásra, ha már az ülepítő létezik (egy régi – hagyományos – rendszer átalakítása során) Ülepítő UF Flokkuláció Koaguláns

18 Fe & Mn eltávolítás  Az oxidáció pillanatreakció, statikus keverő elegendő  Főleg felszín alatti víz esetén, ahol a zavarosság <1-2 NTU. UF Oxidáló szert

19 Együttes eltávolítás :  Vas,  Mangán  Arzén  Ammónia A nitrifikáció az ammónia oxidálása nitriten keresztül nitráttá

20 A folyamat  Levegőztetés  (ammónia oxidáció - Nitrosomonas, Nitrobacter)  Mangán (II) vas(II) és arzén (III) oxidációja (permanganát, Klór dioxid vagy hidrogén peroxid)  Arzén(V) Koaguláció (Fe 2 (SO 4 ) 3 )  Up flow nyomás alatti szűrés  Biztonsági szűrés (Homokszűrés vagy UF)  Zagyülepítés és visszavezetés  Iszapsűrítés, deponálás

21 PFD of ZENON-VITAQUA Technology

22 Nitrifikációs technológia a gyakorlatban Példa 22 Biztonsági szűrő Nitrifikáló oszlopok Vegyszeradagolók Légtelítő Feladó szivattyúk

23 Levegőztetés az ammónia tartalom függvényében Atmoszférikus levegőztetés Nyomás alatti levegőztetés NH 3 < 1,5 mg/l 1,5mg/l < NH 3 1.NH O 2 + Nitrosomonas → NO H2O + H + 2.NO O 2 + Nitrobacter → NO NH 3 + O2 → NO 2 − + 3H + + 2e − 4.NO 2 − + H2O → NO 3 − + 2H + + 2e −

24 A biomassza DNA vizsgálatának eredményei  A talált baktérium törzsek: Methylophylus, Methylotenera(Methylophylaceae), Novosphingobium, Methylomicrobium, Uncultured Methylococcaceae or Methylobacter Nitrosomonas vs. Methylotrophs: 0,0089% Mindössze 2 nitrifikáló törzs jelenléte volt kimutatható az 5-ből. A nitrifkációhoz szükséges törzsek: Nitrosococcus mobilis, Nitrosovibrio, Nitrosomonas, Nitrosospira, és Nitrosolobus

25 A metán hatása a nitrifikációra 25 Metanotróf, vagy metán-oxidiáló baktériumok, először H2O2 képeznek, ami oxidálja a metánt metiloamint képezve.B Metiloamin extrém toxikus és mutagén hatású a baktériumokra. O2O2 H2O2H2O2 NH 3 CH 4 CH 3 NH 2 CH 3 OH Metanotróf

26  201/2001 Korm. Rend. Alapján a limit: 8 l/m3  Biológiai ammónia eltávolítás esetén a limit: 0,2 l/m3  Eltávolítása:  Gáztalanítás a kútfejnél  Gáztalanítás a légtelítőben  Külön gáztalanítás a légtelítő előtt:  Ejektor  Fúvókák  Töltetes gáztalanító (biofilm jöhet létre) Metán tartalom 26

27 Az eljárás alkalmazhatósága PraméterNyersvízNormaTisztított víz Fe <6 mg/l200μg/l<30 μg/l Mn<2 mg/l50 μg/l<20 μg/l As<300 μg/l10 μg/l<10 μg/l NH mg/l0,5 mg/l<0,02 mg/l NO mg/l0,5 mg/l<0,02 mg/l KOI ps 30 mg/l5 mg/l<5 mg/l

28 Ivóvíztisztítás Utókezelés 1.pH beállítás („biztonságos víz”) a)Korrózió védelem: pH=7,8-8,2 2.Fertőtlenítés: patogén mikroorganizmusok eltávolítása a)Nincs „ölendő” mikroorganizmus b)Kevesebb fertőtlenítő szer 3.Adszorpció (GAC) a)THM és/vagy b)szín/íz eltávolítás 28

29 Bacterial Reduction Using Chlorine Dioxide Micro-organismsppm of ClO 2 Contact Time (s) Inactivation in % Staphylococcus aureus Eschericia Coli Eschericia Coli0.2560> Streptococcus115> Lactobacillus Brevis Lactobacillus Brevis1300> Pseudomonas aeruginosa160> Fungicidal Activity of Chlorine Dioxide Micro-organismsppm of ClO 2 Contact Time (min) Inactivation in % Saccharomyces diastaticus (yeast) Saccharomyces diastaticus (yeast)11> Saccharomyces diastaticus (yeast)0.510> Saccharomyces diastaticus (yeast)11> Penicillum expansum (mould) Penicillum expansum (mould) Pediococcus Damnosus (yeast) Pediococcus Damnosus (yeast) Pediococcus Damnosus (yeast) Pectinatus cervisiiphilus (yeast)0.15

30 A klórdioxid klorát iont képez, aminek a mennyisége az ivóvízben limitált: 2ClO 2 + 2OH - = ClO ClO H 2 O Az OTH az alábiak szerint szabályozza a klórdioxid alkalmazhatóságát: A klórdioxid alkalmazhatósága

31 víztisztítás Mikrobiológia komponensek eltávolítás hatásfokának összehasonlítása HagyományosUF Membrán Ülepítés ~ 50% Nem szükségs Szűrés ~ 75-80% ~99.99% Total ~80% ~99.99%

32 Ivóvíztisztítás Tipikus tisztított víz adatokParaméter Tisztított víz Giardia and Cryptosporidium Coliszám Lebegő anyag Zavarosság Szín KOI Részecske szám Nem kimutatható < 1/100mL < 1 mg/L < 0.2 NTU 50-95% eltávolítás koagulációval 45-75% eltávolítás koagulációval < 5 részecske/mL

33 Példa Egy m 3 /d kapacitású telep helyigénye Intenzív m 2 Membrán m 2 Hagyományos m 2 Szűrés Ülepítés Flokkuláció

34 Bemerülő, vákuum alatt működő membránok az víztisztításban Membrane Modules Membrane Train Modul Kazetta Technológiai sor ZW500.avi Membrán szál ZW1000.avi

35 35 Permeátum Zárt szelep Nyitott szelep Membrán Folyamati szivattyú BP tartály BP szelep Kiadó szelep Permeátum szívó szelep Bemerülő, vákuum alatt működő membránok elvi működése

36 Üzemeltetési lehetőségek Részleges ürítés A tank 20%-a kerül leürítésre CF=5-6 Ha nincs lehetőség a teljes ürítésre Szűrés Dekoncentráció min

37 Üzemeltetési lehetőségek Teljes ürítés köztes BP CF=3-4 ~3000 mg/L TSS) Szűrés Dekoncentráció Periodikus BP levegőztetéssel 1-3 hours

38 Üzemeltetési lehetőségek Depozit Mód Szűrés Dekoncentráció CF=1 ~3000 mg/L TSS BW és ürítés Ürítés ideje: s 1-2 hours

39 Membránok a gyakorlatban Nyomás alatt működő membránok Membrán szál Modul Rack Sor

40 ZW1500 elements

41 Membránok a gyakorlatban Feladó szivattyú NaOH SMBS Neutralizáció - opció Permeátum 500 micron Előszűrő BP szivattyú és tartály ZW1500 Membrane Rack Levegőztetés CIP szivattyú és tank Hulladékvíz Feladás Folyamati ábra (PFD)

42 Ipari víztisztítás

43 Ipari víztisztítás Felhasználás lehetőségek  Hűtővíz előállítás  Használati/ipari meleg víz előállítás  Technológiai víz előállítás  Kazántápvíz  Ultratiszta víz előállítás

44 Hűtővíz WWTP Ultrafiltration hűtővíz u Elvárások:  minimális lebegő anyag tartalom  minimális frissvíz igény  Víz visszaforgatási lehetőség u Források:  Felszíni víz  Tisztított komm. szennyvíz  Tisztított ipari szennyvíz u Tipikus folyamatok:  Direkt szűrés (DF)  Harmadlagos tisztítás (TT)  Koaguláció(EC

45 Kazántápvíz u Elvárások:  Alacsony oldott anyag koncentráció  Alacsony vezetőképesség  Környezetbarát technológia u Források:  Felszíni víz  Felszín alatti víz  Tisztított komm. szennyvíz  Tisztított ipari szennyvíz u Tipikus folyamatok:  Ultraszűrés (UF) &  Reverse Osmosis (RO)  EDI

46 Technológiai és ultratiszta víz u Elvárások:  Gyakorlatilag oldott anyag mentes legyen u Források:  Felszíni víz  Felszín alatti víz  Tisztított komm. szennyvíz  Tisztított ipari szennyvíz u Tipikus folyamatok:  Ultraszűrés  Fordított ozmózis (RO)  Elektrodialízis Az ultratiszta víz ellenállása: >16 MΩ (<0,06 µS)

47 Fordított ozmózis

48 Ozmózis Az oldószer mozgása a félig áteresztő membránokon, a koncentráció függvényében Félig áteresztő membrán Nagyobb koncentráció Kisebb koncentráció Pozm

49 Fordított ozmózis Az olószer mozgása a félig áteresztő membránokon, a koncentráció függvényében Félig áteresztő membrán Nagyobb koncentráció Kisebb koncentráció P > P ozm

50 A feladott víz egy része jut át a membránokon. Permeátum Feladás Fordított ozmózis A működés elve Koncentrátum

51 Az ozmózis nyomás Posm = C x R x T  C = Oldatkoncentráció (mol)  R = Egyetemes gázállandó (Regnault szám)  0,0821 l atm/mol 0 K  8,134 J/mol 0 K  T = Hőmérséklet (Kelvin fok) Példa: C = 1 mol/l R = 0,0821 l atm/mol 0 K T = 293 K 0 (20 0 C) P osm = C x R x T P osm =1 mol/l*0,0821 l atm/mol 0 K *293 0 K = 24 atm (bar)

52 TCF – Hőmérséklet korrekciós faktor, ami a hőmérséklet hatását mutatja a membrán transzportációs folyamatban A transzport ráta kb. 3%-al csökken Celsius fokonként. Számolása: TCF= 1/exp(2700*(1/273+t)-1/298)) t= Hőmérséklet 0 C Az ozmózis nyomás TCF – Temperature Correction Factor 52

53 NDP- Net Driving Pressure (A víz áramlásához szükséges nyomás) NDP= P f – P ozm – P p – 0,5*P d (+P permoz ) Ahol: P f – feladó nyomás P ozm – átlagos ozmózis nyomás P p – permeátum nyomás P d – Nyomásesés az RO elemeken P permoz – Permeátum ozmózis nyomása Fordított ozmózis NPD 53

54 Fordított ozmózis NPD (Példa) 54

55 Fordított ozmózis Koncentrációs faktor 55

56 Fordított Ozmózis (RO) Membránok  A membrán elemek tulajdonságait általában 25 °C-ra adják meg  A hőmérséklet csökkenésével a víz viszkozitása nő, a membrán fluxus csökken….és fordítva  A fluxus változását egy faktorral jellemzik  Általában: 3% / °C (A gyártók megadják egyes membrántípusokra ) A só visszatartás is nagy mértékben függ a hőmérséklettől.

57 Ivóvíz Kútvíz Felszíni víz Lebegőanyag eltávolítás Deklórozás Inhibitor adagolás Vízlágyító vegyszeradagolás Dual-Media szűrő HomokFilters Cartridge szűrő Ultraszűrés Aktívszén Vegyszeradagolás Fordított ozmózis Előkezelés

58 Fordított ozmózis Szabad klór eltávolítás Miért szükséges? Minimális mennyiségű oxidáló anyag tönkreteszi a membránokat Hogyan? Aktívszén szűrés Nátrium metabiszulfit (SMBS) adagolás: cartridge szűrők előtt 2-3x szabad klór koncentráció Redox potenciál (ORP) ellenőrzés. ORP <150 mV

59 UFhagyományos Előkezelés módja UF, 0.04  m nominal pore size MMF 5  m cartridge filter Tisztított víz minősége Állandó, számítható vízminőség SDI < 2.5, 100% állandóan, általában < 1.5 Zavarosság: < 0.1 NTU Pozitív gát a patogéneknek – nincs szűrőáttörés Bacteria: > 5 log eltávolítás GiardiaCyst: > 4 log eltávolítás Virus: > 4 log eltávolítás Változó vízminőség SDI < 4 ~90% működési időben Zavaroság: < 1.0 NTU MMF nem pozitív gát a kolloidikus és bakteriális szennyződéseknek Fordított ozmózis Hagyományos vs. UF előkezelés vízminőség alapján

60 UFHagyományos Tipikus élettartam UF Membrán: years Cartridges: 2-5 hónap MMF szűrő: év Cartridges: hét RO DesignFluxus: ~ 30 lmhFluxus: ~ 20 lmh RO csere ráta~ 10% évente~ 14% évente Előkezelő helyigénye ~ 30 – 60 %100 % Fordított ozmózis Hagyományos vs. UF előkezelés működés alapján

61 Fordított ozmózis Sóvisszatartás  Koncentrátum Permeátum Feladás 100 mg/l 2 mg/l

62 Az RO membránok só visszatartás mértéke a koncentráció függvényében

63 Az NF membránok só visszatartás mértéke a koncentráció függvényében

64 Fordított ozmózis Só áteresztő képességek összehasonlítása

65 65 Fordított ozmózis Membrán elemek és vesselek

66 66 Fordított ozmózis Membrán elemek és vesselek működés közben

67 Fordított ozmózis Tipikus működési séma S Vesselek 2 Feladás Vesselek 1 (Membrántartó csövek) Permeátum Koncentrátum Nagynyomás ú szivattyú Feladó szelep Cartridge szűrő Szabályzó szelep Banking: 1-1

68 Fordított ozmózis Tipikus technológia megoldás A vesselek a jobb hidraulikai viszonyok miatt párhuzamosan vannak kötve Példa: Több lépcsős gép, közös feladással, és közös koncentrátum elvezetéssel. Második lépcső Első lépcső Permeátum Koncentrátum

69 Fordított ozmózis Alkalmazások Sótalanítás Tengervíz Brakk víz Kazántápvíz Technológiai víz előállítás Nitrátmentesítés

70 Fordított ozmózis Előnyök, hátrányok Előnyök Könnyű működtetés Nagyon jó vízminőség Kis helyigény A membránok standard elemek Hátrányok Koncentrátum elhelyezés Energiafelhasználás (tengervíznél)


Letölteni ppt "Víztisztítás ultraszűrésel. Membrántechnológiák a víztisztításban 2."

Hasonló előadás


Google Hirdetések