La confecționarea materialelor textile, se formează canalizare care conține o gamă largă de contaminanți. Tratarea acestor ape uzate înainte de eliminarea lor este de dorit și adesea prescrisă legal.
În acest caz, coloranții solubili reprezintă o mare problemă, deoarece există puține tehnologii de curățare disponibile, iar coloranții dizolvați nu sunt eliminați suficient în instalațiile publice de tratare a apelor reziduale.
Problema apelor reziduale
Producția de finisare necesită multă apă pentru diferite procese și etapele individuale ale acestora, ceea ce duce la un număr mare de fluxuri diferite de ape reziduale.
Atunci când se efectuează procese de pretratare, contaminanții cum ar fi amidonul, grăsimea și murdăria sunt îndepărtați din țesuturi, cu multă apă folosită pentru spălare. Apele reziduale rezultate împreună cu acești contaminanți conțin de asemenea reziduuri de săpun și alte substanțe auxiliare. Aceste substanțe sunt biodegradabile. Pentru tratamentul final, în general, este necesară o cantitate mai mică de apă și, prin urmare, se formează mai puțină canalizare.
Cea mai mare problemă a apelor uzate apare la vopsirea și imprimarea materialelor textile. În acest caz, se folosesc diferite coloranți, atât în ceea ce privește proprietățile lor fizice și chimice. În funcție de specializarea întreprinderii, sunt adesea folosite mai mult de 100 de formulări diferite, care conțin numeroase coloranți și substanțe auxiliare. Gradul de selecție este foarte diferit, depinde de colorant și poate varia de la cel puțin 70% la peste 95%. Aceasta înseamnă că unii dintre coloranți intră în canalizare. De asemenea, sunt introduse substanțe auxiliare, inclusiv substanțe active de suprafață, uneori cu o concentrație mare de acid. Ele formează unul sau mai multe fluxuri în care există un număr mare de substanțe în variații semnificative.
Diferite studii au arătat că o parte din fluxurile de ape uzate sunt bine procesate folosind tehnologii fizico-chimice sau biologice. În acest caz, vorbim în primul rând despre fluxul de canalizare, care conține coloranți nedizolvați. O problemă mult mai mare este reprezentată de coloranți dizolvați, de exemplu coloranți acide și reactivi.
Eliminarea eficientă a acestor substanțe este cel mai adesea nerealizată utilizând tehnologiile convenționale de purificare.
MAAS este o combinație a două tehnologii de curățare - adsorbție și filtrare cu membrană. Ambele tehnologii sunt pe deplin integrate.
Apa reziduală conținând coloranți se adaugă particulelor adsorbante sub formă de suspensie de 5-10%, după care se amestecă totul. Pe baza concentrației colorantului în câteva zecimi de mg / l, raportul dintre volumul de apă reziduală și adsorbant (nămol) este de 50: 1. Amestecul din apa reziduală și din particule este apoi trecut printr-o membrană de microfiltrare, particulele contaminate cu coloranți și alte substanțe fiind separate de apa care urmează să fie purificată. Particulele adsorbante sunt regenerate în loc și din nou trimise către sistem. Datorită utilizării particulelor mici (20-80 μm), timpul de reacție este foarte scurt, dar necesită încă o tehnologie de filtrare fină (microfiltrare) pentru îndepărtarea particulelor din apele reziduale. Odată cu îndepărtarea particulelor adsorbante, sunt eliminați și alți contaminanți insolubili. În parte, ele sunt distruse în timpul regenerării. Pentru a evita o creștere a conținutului de particule inerte în sistem, poate fi necesar să se prefiltreze canalizarea.
Procesul MAAS are, în principiu, un domeniu larg de aplicare, deoarece permite îndepărtarea componentelor organice și anorganice din fluxurile apoase. Alegerea materialului adsorbant corect joacă un rol important. Rezultate pozitive s-au obținut prin îndepărtarea metalelor grele și a materialelor organice naturale în tratarea apei potabile.
Investigarea adsorbției în condiții de laborator
Alegerea unui material adecvat pentru adsorbție este de o importanță decisivă pentru procesul MAAS. Se determină prin capacitatea de adsorbție, selectivitate, regenerabilitate, stabilitate mecanică și chimică.
Izotermele de adsorbție determină productivitatea și concentrația finală, care se poate realiza în condițiile date. Pentru a reutiliza apa uzată din industria de finisare a unei fabrici textile, este necesar un grad foarte ridicat de culoare - la o concentrație sub 1 mg / l. Pentru a le evacua în sistemul de canalizare, sunt adesea stabilite câteva cerințe mai puțin stricte.
Selectivitatea necesară depinde de tipul de componente și de cerințele privind utilizarea apei reziduale tratate. Pentru o aplicare pe scară largă, de exemplu pentru vopsire, este necesară o curățare continuă, preferându-se selectivitatea scăzută, deoarece toate componentele ar trebui îndepărtate dacă este posibil. În cazul în care este necesar să se elimine numai coloranții, este necesară o selectivitate ridicată, luând în considerare productivitatea și costurile. Pentru ca adsorbantul să fie refolosit, este necesar să se elimine într-o măsură considerabilă (mai mult de 95%) contaminanții adsorbiți în timpul regenerării, stabilitatea chimică și mecanică a materialului de adsorbție utilizat.
O gamă largă de agenți de adsorbție a fost testată atât în condiții de laborator, cât și în condiții de semiproducere. În același timp, diferite coloranți au fost testate atât în fluxurile de apă reziduală create artificial, cât și în fluxurile industriale de canalizare. În tabel. 1 prezintă compoziția materialului testat în timpul adsorbției, pornind de la o concentrație de echilibru a colorantului de 5 mg / l. Aceasta arată că cantitatea de contaminare a cărbunelui activ este mult mai mare decât cea a altor adsorbanți.
Tabel. 1. Capacitatea de adsorbție a diferitelor materiale în ceea ce privește coloranții diferiți
În plus, diferite tipuri de cărbune au fost testate în detaliu, cu mari diferențe între ele. Capacitatea de adsorbție a fost determinată atât pentru soluțiile unor coloranți standard (inclusiv Reactive Blue 182 și Red reactiv 2), cât și pentru fluxurile industriale de canalizare. Acestea din urmă conțin adesea, împreună cu câteva zeci de mg / l de coloranți, și câteva sute de mg / l de alți compuși, în principal organici. În condițiile date, apa după tratarea cu carbon activ a fost aproape fără incolor în aproape toate cazurile. Pe baza măsurării consumului de oxigen chimic, sa constatat că are loc o scădere semnificativă - cu mai mult de 90%. În unele cazuri, cu decolorarea canalelor industriale rămâne încă galben.
Adsorbanții selectați au determinat stabilitatea mecanică prin măsurarea distribuției dimensiunii particulelor înainte și după circulație pentru o perioadă lungă de timp (în unele cazuri, 100 ore). Sa constatat că nu se poate vorbi de schimbări în dimensiunea particulelor după 200 de ore. Rezultă că stabilitatea mecanică în condițiile date este bună.
Investigarea regenerării în condiții de laborator
O componentă esențială a tehnologiei MAAS este regenerarea adsorbantului. În ceea ce privește costurile și tratamentul, este cu siguranță preferabil să se regenereze adsorbantul în loc. După prima examinare prin diverse metode, sa dovedit că trebuie să țineți cont, în primul rând, de tehnologia de oxidare. Cel mai important dezavantaj al regenerării termice este faptul că adsorbantul trebuie mai întâi uscat, ceea ce necesită costuri mari de energie. Tratamentul pur fizic prin schimbarea pH-ului sau prin extracția cu solvent a fost insuficient eficient. În laborator au fost studiate diferite tehnologii de oxidare (Tabelul 2).
Tabel. 2. Compararea proceselor de regenerare pentru carbonul activ
Influența asupra proprietăților de adsorbție, formarea compușilor de clor
Costuri ridicate, consum mare, mare nevoie de oxigen chimic suplimentar în apele reziduale
Oxidarea cu aer umed
Condiții ușoare (125 ° C), exces de peroxid necesar
Exces de (2-4 ori) peroxid, costuri
Fentons-Reagens poate fi utilizat în condiții comparabile, precum și prin oxidare cu aer umed. Utilizarea catalizatorului nu evidențiază nici o diferență. Se constată că atunci când se utilizează Fentons-Reagens este nevoie de atât de mult peroxid, încât are un impact mare asupra costurilor.
Aceste tehnologii nu sunt potrivite pentru regenerarea rășinilor organice, deoarece ele însele sunt oxidate.
Timp de mai mult de doi ani au fost efectuate teste pilot, în cadrul cărora 5 fabrici au efectuat studii privind fluxurile de canalizare cu o capacitate de 50-100 l / h. În același timp, au fost testate un număr mare de fluxuri de apă reziduală care conțineau diverse coloranți și alți compuși. Împreună cu verificarea metodei MAAS ca una independentă, ea a fost de asemenea testată ca o etapă de tratament în purificarea biologică a vopselei care conține reziduuri.
În timpul studiilor pilot, au fost studiate în detaliu următoarele aspecte: îndepărtarea coloranților din diferite tipuri de fluxuri industriale; regenerarea adsorbanților; contaminarea membranelor.
Au fost efectuate teste pilot la diferite întreprinderi, care au folosit coloranți complet diferit. Acestea, în primul rând, au vizat îndepărtarea coloranților dizolvați din canalizare. Curenții de apă reziduală studiată au conținut toate coloranții solubili, în principal vopsele acide și reactive. Împreună cu aceste coloranți, în multe cazuri, au existat și alte tipuri de coloranți și, în plus, alte componente, cel mai adesea substanțe auxiliare din formulări pentru vopsire și sare.
Odată cu purificarea diferitelor fluxuri de ape reziduale și a fluxurilor parțiale care au provenit direct din procesul de vopsire, apa de epurare care a fost supusă unui tratament biologic (anaerob / aerob) a fost, de asemenea, luată în considerare cu atenție. Ca urmare a acestei purificări biologice, de la 80 la mai mult de 90% din coloranți sunt îndepărtați. Dar, pentru a reutiliza această apă, este necesară o curățare suplimentară.
În diferite teste pilot, sa constatat că apa purificată prin procesul MAAS a fost aproape întotdeauna complet decolorată. Determinarea culorii utilizând metoda DFZ germană a dat valori care sunt cu mult sub valorile indicate în standardul german. Procentul de decolorare în toate cazurile a fost mult mai mare decât cerințele stabilite în Țările de Jos - 90%.
Pe lângă îndepărtarea coloranților prin procesul MAAS, alte componente pot fi îndepărtate din apă. În timpul cercetării, sa atras mai întâi atenția asupra parametrilor generali, de exemplu turbiditatea și cererea de oxigen chimic. Turbiditatea apei purificate în toate cazurile a fost mai mică decât cea a apei potabile. Scăderea consumului de oxigen chimic a variat de la 60% la mai mult de 90%, în funcție de tipul de apă reziduală și de condițiile aplicate. Este uimitor faptul că îndepărtarea coloranților este întotdeauna foarte bună atunci când consumul de oxigen chimic este ridicat (mai mult de 500 ml / l). Cu ajutorul cărbunelui contaminat în timpul testelor pilot, experimentele de regenerare au fost efectuate atât în condiții de laborator, cât și în condiții de semiproducere. Sa stabilit că regenerarea este posibilă, iar capacitatea de contaminare este redusă doar prin contaminare repetată și regenerare. După o încărcare de 10 ori, capacitatea este încă mai mare de 90% din valoarea inițială. Cu toate acestea, sa dovedit că necesită întotdeauna o cantitate mare de peroxid pentru a obține o regenerare completă.
În cele mai multe teste pilot, sistemul X-flow R-100 a fost utilizat ca unitate de membrană cu membrană de microfiltrare cu capilare cu diametrul de 3 mm. Pentru a reduce contaminarea și blocarea membranelor ar trebui să fie furnizate în termen de 10-20 de minute. presiune asupra sistemului din partea de penetrare (sistem de back-pulsatie). Debitul pentru fiecare aplicație a fost diferit, cu o valoare a debitului de 50-200 l / m² · hr · bar. Cu o scădere importantă a presiunii în membrană, este purificată în principal cu ajutorul unui agent de curățare acidă. În condiții normale, este nevoie de 2-4 săptămâni pentru curățare.
Anumite coloranți, în principal dispersanți și direcți, prezintă o cantitate mare de contaminanți într-un număr mare de cazuri. De aceea, debitul după câteva ore scade foarte repede. Cu toate acestea, membranele sunt apoi curățate bine.
În timpul testelor pilot, în câteva săptămâni, a fost testat un concept nou de modul - un modul transversal raționalizat, cu rezultate foarte bune.
O diferență semnificativă între un modul cu debit transversal și un modul convențional cu un curent încrucișat este forma de debit. Într-un modul convențional, lichidul este direcționat de-a lungul membranei, iar lichidul purificat este deviat în lateral. Într-un modul cu un flux transversal, acesta are loc perpendicular pe membrană.
Folosind un modul cu un debit transversal la o presiune transmembranară de 0,1-0,2 bar timp de câteva săptămâni, s-a măsurat un flux relativ constant de mai mult de 500 l / m² · hr · bar. Împreună cu poluarea scăzută, viteza redusă de curgere (0,1 m / s) reprezintă un avantaj important. Deoarece fabricarea unui modul robust de flux transversal pentru utilizare practică în această etapă se confruntă încă cu probleme, majoritatea studiilor au fost realizate cu un modul convențional cu flux transversal.
Reutilizarea apei
Folosind apă purificată prin metoda MAAS, experimentele de vopsire au fost efectuate în laborator cu diferite materiale și coloranți. În ceea ce privește rezistența la frecare umedă și rezistența la apă atunci când sunt vopsite în apă demineralizată, nu există diferențe semnificative. Cu toate acestea, s-au găsit mici diferențe în vopsire, probabil datorită efectului de duritate a apei diferite.
În plus, 1500 de țesături (vopsea cu jet) au fost vopsite într-o mașină de vopsit cu role, în condiții industriale, iar apa tratată cu tratament biologic și metoda MAAS a fost utilizată pentru diferite etape de spălare. Există, de asemenea, mici diferențe în vopsire în comparație cu vopsirea convențională, care se datorează probabil diferitelor durități ale apei și ale sărurilor disponibile care nu au fost eliminate prin metoda MAAS. Din aceste experimente rezultă că reutilizarea apă purificată prin metoda Maas, eventual cu rezultate bune, dar este încă necesar să se efectueze o reducere suplimentară de rigiditate și ajustare minoră a formulării.
Costurile pentru îndepărtarea coloranților din apele uzate din întreprinderile textile prin metoda MAAS depind de mărimea producției, de tipul apei reziduale și de pretratarea aplicată. Dar, în primul rând, o mare influență este exercitată de compoziția apelor reziduale.
Apele uzate cu o valoare diferită a consumului de oxigen chimic la un debit de 20 m³ / h au fost utilizate pentru estimarea costurilor. Sa constatat că costurile totale per 1 m3 - în orice caz, cu o valoare crescută a consumului de oxigen chimic - sunt în mare măsură determinate de costurile peroxidului necesare pentru regenerarea cărbunelui. Costul peroxidului este foarte diferit în funcție de amploarea aplicării și utilizării în întreprindere.
Investiția totală în instalație cu o capacitate de 20 m³ / h este de 300-450 mii € și este determinată în principal de unitatea de membrană și de unitatea de regenerare.
Astfel, procesul MAAS este o tehnologie adecvată și fiabilă pentru curățarea apelor de finisare cu conținut de ape uzate ale întreprinderilor textile. Metoda MAAS poate fi utilizată direct pentru apele uzate de producție textilă, dar este mai bine ca unul dintre etapele de purificare. Permite obținerea unui grad ridicat de decolorare și îndepărtare a altor contaminanți, iar apa purificată poate fi reutilizată pentru procesele de spălare.
Utilizarea modulului tradițional de microfiltrare în metoda MAAS permite microfiltrarea valorilor debitului să fie practicată și în mare măsură elimină problema contaminării membranei. Numai anumite tipuri de coloranți insolubili, în special vopsele dispersive și directe, la o concentrație ridicată pot fi o problemă.
Utilizarea unui concept de modul alternativ - cu debit transversal - oferă noi posibilități pentru o capacitate mai mare de transfer și o contaminare lentă a membranei.
Costurile procesului MAAS sunt în mare parte determinate de regenerarea adsorbantului. Acest lucru joacă un rol principal în cazul fluxurilor de canalizare extrem de contaminate. Odată cu căutarea metodelor alternative de regenerare, sunt prezentate soluții pentru procesarea fluxurilor individuale.
Metoda MAAS are perspective pentru tratarea altor fluxuri de ape uzate care nu sunt eliminate complet concentrații ridicate de impurități (mai puțin de 50-100 mg / l), de exemplu pentru îndepărtarea metalelor grele din apele uzate, materiale naturale organice din apa potabila, sau pentru etapele de prelucrare la tratamentul structuri.
J. Deserted
"În lumea echipamentelor"
Trimiteți-le prietenilor: