RAZLIČNE TEHNIKE ODSTRANJEVANJA

ONESNAŽEVALCEV IZ ODPADNIH VOD

Dr. Damjan BALABANIČ

Inštitut za celulozo in papirdamjan.balabanic@icp-lj.si

Emisije v vode in možnosti za zmanjševanje onesnaženosti

Gospodarska zbornica Slovenije19. junij 2013

1) UVOD

2) MATERIALI IN METODE

2.1 Pilotni napravi

2.2 Laboratorijska oprema

3) REZULTATI:

3.1 učinkovitost biološkega čiščenja in membranskih tehnologij

3.2 učinkovitost naprednih oksidacijskih metod

4) ZAKLJUČKI

VSEBINA

Dimethyl phtalate

Benzyl butyl phtalate Nonylphenol

Diethyl phtalate Dibutyl phtalate

Bisphenol A

1. ONESNAŽEVALCI

PORABA VODE

PORABA VODE za PROIZVODNJO 1t papirja

2000 2005 20100

20

40

60

80

leto

količ

ine

(m3 /t

)

2. MATERIALI IN METODE2.1 Pilotni napravi

PP1

PP2

0.45 µm

Fe2+ and H2O2

RO reject (previous pH adjustment)

Iron Sludge

Treated water

On-line probes:T, pH, ORP and DO

Reactor tank Centrifuge

Optimizacija parametrov ���� pH, koncentracija reagentov in čas

neprestano mešanje

KPK, [H2O2], motnost in c (onesnaževalcev)

2. MATERIALI IN METODE2.2 Laboratorijska oprema: Fentonova reakcija

2. MATERIALI IN METODE :2.2 Laboratorijska oprema: UV obsevanje

mešalo (200 rpm)

varnostna omara

On-line:

T

pH

redoks potencial

raztopljeni kisikUV svetilka s sistemom hlajenja

UV sevanje ���� 450-W high-pressure

mercury lamp

foto-fenton ���� H2O2 in Fe

fotokataliza ���� TiO2

2. MATERIALI IN METODE2.2 Laboratorijska oprema: ozoniranje

Ozonizer

Reactor

Ozone analysers

Temperature

control

PP1: Učinkovitost odstranjevanja onesnaževalcev

ANAEROBIC TREATMENT

AEROBIC TREATMENT

ULTRAFILTRATION

REVERSE OSMOSIS

Rem

ova

l (%

)

0

20

40

60

80

100

Dimethyl phthalate

Diethyl phthalate Dibutyl phthalate Benzyl butyl phthalate

Bisphenol A Nonylphenol COD removal

3. REZULTATI

3. REZULTATI

ANAEROBIC TREATMENT MBR REVERSE OSMOSIS

Rem

ova

l (%

)

0

20

40

60

80

100

Dimethyl phthalate

Diethyl phthalate Dibutyl phthalate Benzyl butyl phthalate

Bisphenol A Nonylphenol COD removal

PP2: Učinkovitost odstranjevanja onesnaževalcev

3. REZULTATI

Fentonova reakcija: Učinkovitost odstranjevanja onesnaževalcev

Rem

ova

l (%

)

50

60

70

80

90

100Dimethyl phthalate

Diethyl phthalate

Dibutyl phthalate

Benzyl butyl phthalate

Bisphenol A

Nonylphenol

COD

[H2O2]/[Fe2+]=1.5 [H2O2]/[Fe

2+]=2

time, minutes

0 20 40 60 80 100 120

% C

OD

rem

ova

l

0

20

40

60

80

100

[H2O2]*2.125COD

[H2O2]*4,250COD

3. REZULTATI

Rem

ova

l (%

)

95

96

97

98

99

100

Dimethy phthalate Diethyl phthalate Dibutyl phthalate Benzyl butyl phthalate Bisphenol A

Nonylphenol

Foto-fentonova reakcija: Učinkovitost odstranjevanja onesnaževalcev

[H2O2]/CO

D=2.125

[H2O2]/COD

=4.25

[TiO2]=0,5g/L

[TiO2]=1g/L

[TiO2]=5g/L

[TiO2]=10g/L

% C

OD

rem

ova

l

0

10

20

30

40

50

3. REZULTATI

TiO2 (5g) TiO2 (10g)

Rem

ova

l (%

)

0

20

40

60

80

100 Dimethyl phthalate Diethyl phthalate

Dibutyl phthalate

Benzyl butyl phthalate

Bisphenol A

Nonylphenol

Fotokataliza s TiO2: Učinkovitost odstranjevanja onesnaževalcev

3. REZULTATI

time, minutes

0 60 120 180

C/C

0

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Dimethy phthalate

Diethyl phtalate

Dibutyl phtalate

Benzyl butyl phtalate

Bisphenol A

Nonylphenol COD

time, minutes

0 60 120 180

C/C

0

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Dimethy phthalate

Diethyl phtalate

Dibutyl phtalate

Benzyl butyl phtalate

Bisphenol A

Nonylphenol COD

OZON + 50mMH2O2

Ozoniranje: Učinkovitost odstranjevanja onesnaževalcev

OZON

3. REZULTATI

UV-TiO2 FENTON UV-FENTON O3/H2O2 O3

Rem

ova

l (%

)

0

20

40

60

80

100

Dimethyl phthalate Diethyl phthalate

Dibutyl phthalate Benzyl butyl phthalate

Bisphenol A Nonylphenol

COD

AOP: Učinkovitost odstranjevanja

onesnaževalcev

$ $ $ CENA € € €

• 2x106 m3 odpadne vode / leto

• anaerobna ČN

• ozoniranje+H2O2 > foto Fenton > ozoniranje > fotokataliza s TiO2 > RO > Fenton > UF > MBR > aerobna > anaerobna

Aerobna ČN Anaerobna ČN MBR UF RO

investicija* 4.500.000 € 5.000.000 € 300.000 € 200.000 € 250.000 €

vzdrževanje / leto*

300.000 € 0 € ** 1.450.000 € 1.200.000 € 2.250.000 €

letni stroški

delovanja*

CENA (€/m3) 0.32 0.21 0.61 0.50 0.95

* Osebna komunikacija z vodjo ČN.** stroški vzdrževanja in delovanja ČN so enaki zaslužku zelene energije.

Fenton foto-Fenton Fotokataliza s

TiO2O3/H2O2 O3

Poraba energije(kWh) / 450 450 540 540

TiO2 (kg) / / 1* / /

FeSO4•7H2O (kg) 24.31 1.17 / / /

H2O2 (kg) 4.46 4.46 / 1.70 /

CENA (€/m3) †10.44 36.26 31.90 38.07 35.64

% zmanjšanja KPK75 96 39 59 38

€/g zmanjšanega KPK†

0.007 0.018 0.039 0.031 0.045

Ocenjena ekonomska cena testiranih AOP (lab nivo):(Fenton: [H2O2] / [Fe2+] = 1.5, [H2O2] / COD = 2.125; foto-Fenton: [H2O2] / [Fe2+] = 32 [H2O2] / COD = 2.125; fotokataliza: [TiO2] = 10 g/L, čas=120 min; O3: čas = 180 min; O3 / H2O2: [H2O2 ] = 50 mM, čas = 180 min).

* Considering a10% catalyst replacement.† The price of chemicals was taken from the Chemical Market Reporter; and energy price was 0.066 €/kWh (osebna komunikacija z vodjo ČN ).

ZAHVALA

“PROLIPAPEL” (S-0505/AMB-0100)

Funded by the Regional Government of Madrid (Spain).

“AGUA Y ENERGÍA” (CTM2008-06886-C02-01)

Funded by the Ministry of Science and Innovation (Spain).

“AQUAFIT4USE” (211534)

Funded by the European Union.

Slovenian Technology Agency.

V NARAVI NI ODPUŠČANJ ALI KAZNI, SO SAMO POSLEDICE!

Lao Tzu