בתחום שפכי תעשייה
Adin Holdings Ltd. אתגרים ופתרונות בטיפול בשפכי תעשיה תאגיד הגיחון- יום עיון ירושלים INDUSTRIAL WASTEWATER (IWW) TREATMENT Presented by: Prof. Avner Adin Prepared by: Prof. Avner Adin & Dr. Haim Cikurel Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] נושאים עיקריים • • • • שפכי תעשיה במעגל המים גישות עקרוניות לטיפול בשפכי תעשייה תהליכי טיפול לדוגמה בשפכי תעשיה המלצות Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] INTEGRATED WATER CYCLE OF THE 21st CENTURY Water consumers Water resources Domestic Rain Ground water Natural surface water Rain harvesting New water resources Industrial Agriculture New water resources Desalination Reuse Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] Principles of Industrial Wastewater Treatment Waste prevention is achieved through good housekeeping (using water economically) • Volume reduction • Strength reduction • Classification of wastewater Volume Reduction 1. Process and wash 2. Cooling 3. Sanitary ww • Conservation and re-use of wastewater • Changing production to decrease waste • Elimination of batch discharge 1. Increase discharge frequency to lessen magnitude of batch discharge 2. Retain the batch discharge in basins and allow it to flow uniformly and continuously • • • • • Strength Reduction Equipment modification Process and raw materials change Equalization of wastewater Segregation of wastewater Recovery of by-products Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] Industrial Wastewater Treatment Methods Pretreatment and Primary Treatment • Screening - Rotary drums • Grinding, cutting, shredding • Grit chambers, grease traps • Pre - Aeration • Plain / Primary sedimentation Chemical treatment: • Neutralization • Chemical Coagulation • Dissolved air floatation • Chemical Precipitation • Oxidation and reduction of wastes Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] הפרדת זרמים WW Segregation • • • • • • אסורים להכנסה לביוב ציבורי )מי קרור( סחרור ישיר של מי קרור )שטיפת בקבוקים( סחרור מי תהליך לאחר טיפול )נייר ,בטון מוכן, שטיפת רכב( למיחזור מוצרי משנה )בירה -שמרים ,צמר- לנולין ,מתכות( לצרכי טיפולים נפרדים )הפרדת דטרגנטים; ציפוי מתכות .2 Cr .1 :השאר; CNלפני מתכות( חומרים ספציפיים להריסה וסילוק Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] מיכל/אגן השוואה Equalization Tank הגדרה :אגירה וערבוב של שפכים למשך זמן קבוע בכדי לאפשר פליטה בספיקה קבועה או בזרימת מסה קבועה של מזהמים • מקטינה זרימת שיא • תכנון יותר כלכלי של מתקני טיפול • הקטנת ריכוזי חומרים שמשפיעים לרעה על הטיפול הביולוגי או אחר • ערבוב מהיר של שפכים "חזקים" בנפח גדול של שפכים צלולים מאפשר השוואת מסות ללא השוואת ספיקות Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] Gravity Separation Units Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] Removal by Conventional Sedimentation • TSS • BOD (organic matter) 50% 30% Removal by Chemical Flocculation - Sedimentation • • • • • TSS BOD (organic matter) Oil and grease Toxic or inhibitory matter Phosphate 90% 70% > 90% 20% - 90% 90% Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] • • • • הפרדת שמנים שומנים ) (fatsנמצאים גם בצמחים וגם בבעלי חיים :אסתרים גליצרוליים של חומצות שומניות )תערובת שלהם(. שמנים ) (oilsטריגליצריד שהוא נוזל בטמפרטורת החדר וכן פחממנים הידרוקרבוניים קלים )בנזין ודלק מטוסים( וכבדים )דלקים כבדים ,נפט גולמי ,דיזל ואספלט ,לובריקנטים שונים(. שעווה ) (waxesאסתרים אלכוהוליים חד-טבעתיים של חומצות שומניות ,קשים הרבה יותר משמנים בטמפרטורת החדר .טבעיים מכילים חומצות ,אלכוהולים והידרוקרבונים חופשיים. גריז ) (greaseזה מושג כוללני -תערובות של הנ"ל .רובם לא מסיסים במים אך חלקם עוברים אמולסיפיקציה. מקור השמנים -מטבחים ומסעדות ,תעשיות :מוצרי בשר ,עיבוד צמר, שמני מאכל ,מוצרי סויה ,תהליכי זרע פשתן ותעשיות מזון וממקורות הידרוקרבונים ונפט. Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] טכניקות טיפול בשמנים • לתפוש אותם כמה שיותר במקור ,במיוחד אמולסיות של שמן וגריז. • שמן וגריז חופשיים )לא - (emulsifiedקל יחסית ,כי צפים בקלות למעלה ועוברים אגלומרציה .אמולסיות -קשה יותר. Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] שני שלבי טיפול: שיטות (1הפרדת החופשיים מהמים ומאמולסיות ע"י גרביטציה )ציפה פשוטה( .דוגמא פשוטה -מלכודת שמן ) grease :(trapמוסכים ,בתי מלאכה מכניים ,בתי מלון ,מסעדות וכדו'. – מפעלים יותר גדולים -כטיפול ראשוני לשמן -מתעשיות טחינת בשר ,תעשיות מזון וכו' .בתעשיות ץופנ טפנ APIמפריד )סטנדרט של ,(American Petroleum Inst.כולל מתקן מכני להרחקת הצופת. (2מתקן לשבירת אמולסיות לאחר הנ"ל -קואגולציה כימית, פלוקולציה +פלוטציה באויר דחוס .כ"כ אמצעים פיזיקליים לשבירה -חימום ,צנטריפווס היצגינון. Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] Flotation Purpose • Remove materials lighter than water • Thickening of wastewater sludge • Separation of algae • Separation of light flocs Process • Gravity separation by attaching gas bubbles to solid particles to reduce their apparent density and make them float. • Stock’s law applies: ρg - gas bubble density U = [g(ρ - ρg)d2]/(18µ) Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] Dissolved air flotation (DAF) Pressure flotation - the most popular in WT - air is dissolved in water under pressure. The pressure is reduced to form bubbles. Mechanisms • Bubble entrapment within floc particles matrix • Bubble growth from nuclei within the floc • Dominant mechanism in DAF - bubble attachment to floc during collision • DOM is sufficient to keep particle surface hydrophobic for bubble attachment Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] Flocculation - Floatation unit Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] לורטינ Neutralization מטרה -לנטרל שפכים עם ערכי pHגבוהים מדי או נמוכים מדי. הבעיה במיוחד בשפיכה פתאומית לזרם כלשהו. שיטות • ערבוב ש םיכפשהתוצאה היא pHניטרלי .משני זרמים שונים באותו מפעל ,או משני מפעלים סמוכים .דוגמא -מפעל לחומרי בנייה )בסיסי -סיד ומגנזיום( +שפכי מפעל כימי -חומצה .לפעמים צריך מיכלי השוואה כדי לאפשר תיאום זמנים וזרמים. לחומציים • אבן גיר • ) lime slurryנוזל סיד מרוכז( • סודה קאוסטית NaOH לאלקליים • ע"י תוספת CO2 • הוספת ח' גופריתנית Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] התהליך הקונבנציונלי לטיפול בשפכי מתכות כבדות פלוקולציה +העלאת ערך ההגבה שיקוע סינון אלום],[Al2(SO4)3·18H2O (bברזל כלוריד [FeCl3 . H2O] 6 Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] Reactions in the EF Cell - + Al+3 OH- O2(g) H2(g) Anode (Aluminum) Cathode (Stainless Steel) Aluminum: anode reactions: Al(s) Al+3(aq) + 3e2H2O O2(g) +4H+(aq) + ecathode reactions: 2H2O + 2e- H2(g) + 2OH(aq) Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] Wastewater Treatment Line of Ni in Electroplating Factory 10150 ppm Nicke l Nickel rinsing wastewater Nickel< Israeli Standard 0.5 ppm pH 10.5 Base addition Settling tank Sand filter Electroflocculation unit 10-20 ppm Iron Sludge thickening Sludge disposal 19 Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] Sewage Coupling Electroflocculation with Constructed Wetlands for Tertiary Wastewater Treatment Faculty of Agricultural, Food and Environmental Quality Sciences, The Hebrew University of Jerusalem In collaboration with Tel-Aviv University, the Volcany and Mekorot Institute Germany BMBF & Funded by the Italian Government & EU Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] Secondary or Biological Treatment CONVENTIONAL •Trickling filters •Activated sludge •Oxidation ditch •Aerated lagoons •Oxidation ponds RECENT DEVELOPMENTS (Minimum sludge with maximum conversion) (From 1-4 kg COD converted / m3.day in conventional systems} (To 10 - 30 kg COD converted / m3.day in new systems) •Anaerobic Up-flow Bio-Reactors •Sequencing Batch Reactors with granular bio-mass •Anaerobic reactors retaining flocculant bio-mass •Aerobic reactors with granular bio-mass •Membrane bio-reactors Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] Conventional Bio-Treatment with Primary Sedimentation Primary sedimentation Bio-reactor Secondary sedimentation Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] Bio-Treatment with Chemical Pretreatment and Sedimentation Chemical treatment Chemicals Primary sedimentation Bio-reactor Secondary sedimentation flocculation Sludge treatment Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] Pretreatment to Bio-Treatment Flocculation and Sedimentation or Floatation can have the Following Effects: • Important removal of organic matter and decrease of the organic loading for the following biological treatment • Total removal of suspended and colloidal matter • Improvement of the biological removal efficiency by leaving only dissolved organic matter • Improved effluent turbidity • By chemical treatment removal of some chemicals toxic or inhibitory to bio-treatment Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] As a Result of the Chemical Pretreatment • A smaller bioreactor is required • The energetic requirements for the biotreatment are smaller • The bio-treatment is easier to be performed and is cheaper • The sludge from the chemical pretreatment has good thickening and dewatering properties Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] Distribution and Fate of Organic Matter During the Treatment: Conventional Treatment Raw organic matter Primary sedimentation 30% Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ 10% effluent Bio-treatment 60% [email protected] Distribution and Fate of Organic Matter During the Treatment: Chemical Pretreatment Raw organic matter 10% Effluent Bio-treatment Chemical treatment and sedimentation 15% 75% Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] Reactor Size Calculation V = (Q*So)/(q*MLVSS) V - Volume of reactor (m3) Q - Influent flow (m3/day) So - Influent organic load (kg/m3 ) q - Specific removal rate of organic compounds (day-1) MLVSS - Mixed liquor suspended solids (kg/m3) The chemical pretreatment reduces So and increases q. Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] The Introduction of Membrane to Bio-Treatments instead of Conventional Bio-Treatment Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] Advanced Bio-Treatment for BOD, N, P Removal Anaerobic Anoxic Aeration Tank Final Clarifier RAS Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] WAS Membrane Replacing Secondary Clarifier and Filter Anaerobic Anoxic Aeration Tank Membrane M RAS Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] WAS Different Membrane Separation Options Following Bio-Treatment Membrane Bioreactor (MBR) Very good Sidestream Bioreactor NF Excellent Highly concentrated biomass Submerged system RO Superior Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] Advanced Oxidation Processes (AOP) for Enhanced COD Removal Electro- Flocculation & Oxidation UV + catalyzers Chemical oxidation Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] Recommendations מנת ליישם פתרון אופטימלי מומלץ לבחון ולהשוות-• על ההשקעה,מספר חלופות בהתחשב במאפייני השפכים הנדרשת ועלויות תפעול • It is advisable to select and compare several alternatives considering the wastewater characteristics, the initial investment and O & M costs for final optimization Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected] Adin Holdings Ltd. WATER IS LIFE Adin Holdings Ltd. http://www.adinholdings.com/ [email protected]
© Copyright 2024