Odwrotna osmoza w usuwaniu EDC ze ścieków
- Szczegóły
Podczas produkcji żywności lub napojów ważne jest dołożenie wszelkich starań, aby zminimalizować ryzyko mikrobiologiczne oraz uczynić produkty przeznaczone do spożycia przez ludzi tak bezpiecznymi, jak to tylko możliwe. Oprócz poważnych zagrożeń zdrowotnych spowodowanych przez niektóre gatunki bakterii, zanieczyszczenie mniej szkodliwymi drobnoustrojami może przyczynić się do psucia się napojów oraz zmiany ich jakości i smaku. Źródło wody pitnej użytej do produkcji może mieć wpływ na smak, wygląd i ogólną jakość produktu końcowego.
Twarda woda zawiera istotnie wysokie stężenia soli wapniowych i magnezowych, które są szczególnie szkodliwe dla produkcji napojów bezalkoholowych, ponieważ mogą powodować zmiany pH i wpływać na stabilność mikrobiologiczną i smak. Dlatego do napojów bezalkoholowych zaleca się stosowanie miękkiej wody. Istnieją techniki, które mogą usuwać twardość wody, a tym samym działanie związków wapniowych i magnezowych. Kolejnym ważnym etapem procesu uzdatniania wody jest usuwanie pozostałości wolnego chloru, które uzyskuje się na przykład przez zastosowanie filtra z węglem aktywowanym. Istotne jest, aby podczas uzdatniania wody usuwać wolny chlor, ponieważ jego obecność może powodować defekty smakowe wody.
Producenci powinni rozważyć wprowadzenie higienicznie zaprojektowanych systemów uzdatniania wody w swoich zakładach produkcyjnych. Dzięki higienicznej konstrukcji systemy takie można łatwo czyścić, konserwować i monitorować, aby zapewnić wysoką jakość wody w całym procesie produkcyjnym. Dzięki higienicznej konstrukcji różne komponenty systemu (np. Wszystkie powyższe czynniki zapewniają maksymalną dostępność systemów wodnych ze względu na dłuższe przerwy między czyszczeniami, a także ekonomiczną eksploatację, przy jednoczesnym zapewnieniu najwyższej jakości i bezpieczeństwa produktu, co także przekłada się na niskie zużycie wody. Ponadto w przemyśle napojów stosuje się środki dezynfekujące, aby zminimalizować zanieczyszczenie przez mikroorganizmy. Korzystanie z higienicznie zaprojektowanych systemów wodnych pomaga zminimalizować użycie środków dezynfekujących, a także zapewnia dodatkową ochronę przed skażeniem mikrobiologicznym. Inną ważną kwestią przy stosowaniu środków dezynfekcyjnych jest obecność produktów ubocznych dezynfekcji.
System wodny jest częścią systemów środowiskowych, rolniczych, przemysłowych i komunalnych. Oczyszczalnie ścieków (WWTP) mogą stanowić ważny element zrównoważonego rozwoju cyrkularnego ze względu na integrację produkcji energii i odzyskiwania zasobów podczas produkcji czystej wody. W niedalekiej przyszłości oczyszczalnie ścieków staną się „ekologicznie zrównoważonymi” systemami technologicznymi. Obecnie globalne zapotrzebowanie na składniki odżywcze oraz odzyskiwanie wody i energii ze ścieków dyktują rozwój przemysłu ściekowego. Aby sprostać wyzwaniu, jakim jest zmniejszenie zanieczyszczenia ścieków w obliczu wzrostu liczby ludności, zmian w procesach przemysłowych i rozwoju technologicznego, Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (US EPA) stworzyła dokument, który ma na celu udostępnienie wszystkim informacji o najnowszych osiągnięciach i innowacyjnych technikach. Cel dokumentu jest prosty: zapewnienie przewodnika dla osób poszukujących informacji na temat innowacyjnych i pojawiających się technologii oczyszczania ścieków. W przewodniku wymieniono nowe technologie, oceniono ich zalety i koszty, a także podano źródła do dalszych badań technologicznych.
Biosolidy (osady ściekowe) składają się ze związków cennych dla rolnictwa (materia organiczna, azot, fosfor, potas i mikroskładniki odżywcze, takie jak wapń, siarka i magnez) oraz zanieczyszczeń, do których należą metale ciężkie, związki organiczne i patogeny. Choć mogą one być cennym zasobem, należy z nich korzystać z rozwagą. Biosolidy mogą wzbogacać glebę i uzupełniać lub zastępować nawozy komercyjne. Biosolidy są stosowane w różnych miejscach, w tym na gruntach rolnych, w lasach, na terenach rekultywacji kopalń i innych terenach, w parkach i na polach golfowych. Stosowanie biosiarczanów w glebie ma znaczący pozytywny wpływ na żyzność gleby, zapewniając ich stosowanie w sposób bardziej zrównoważony. Stosowanie osadów ściekowych w glebie jest powszechnie praktykowane w Europie i innych krajach. Ryzyko związane ze stosowaniem biosolidów na gruntach rolnych zależy od pochodzenia ładunków zanieczyszczeń, które dostają się do oczyszczalni ścieków (ładunki komunalne lub przemysłowe). Główne problemy związane z takim składowaniem biosolidów to kwestie zdrowia i ezpieczeństwa, odór, uciążliwość i inne problemy publiczne. Ponadto nadmierne ilości składowanych odpadów mogą negatywnie wpływać na jakość wód gruntowych ze względu na wypłukiwanie składników odżywczych. Z tego powodu amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA) opracowała przewodnik dla podmiotów zajmujących się stosowaniem osadów na gruntach rolnych, oparty na normach federalnych dotyczących stosowania lub usuwania osadów ściekowych. Celem tego programu federalnego jest zapewnienie, że osady ściekowe są wykorzystywane lub usuwane w sposób, który chroni zarówno zdrowie ludzi, jak i środowisko. Aby zachować zgodność z przepisami proponowanymi przez ustawodawcę, osady ściekowe muszą zostać poddane obróbce w oczyszczalniach ścieków (odwodnione i ustabilizowane) przed zastosowaniem w glebie w formie nawożenia lub rekultywacji.
Przeczytaj także: Sterowniki i usterki ASUS K52J
Fermentacja beztlenowa (ogólnie) to naturalnie występujący proces biologiczny, w którym duża liczba bakterii beztlenowych przekształca materię organiczną w metan i dwutlenek węgla (mieszaninę zwaną biogazem). Fermentacja beztlenowa. Kompostowanie pozostałości ścieków jest procesem bio-termiczno-tlenowym, w którym część organiczna pozostałości ulega rozkładowi o około 25%. Przed kompostowaniem konieczne jest odwodnienie pozostałości. Odwadnianie nie tylko zmniejsza objętość nadmiaru, ale także zmniejsza ilość wilgoci, która odparuje pod wpływem ciepła wytworzonego w procesie rozkładu organicznej części pozostałości, a także stabilizuje ją i przekształca nadmiar w użyteczne biosolidy. Problemem związanym z kompostowaniem surowych pozostałości jest intensywniejszy zapach pozostałości z większym udziałem materiału organicznego. W celu kontrolowania zapachu można stosować różne metody. Na ogół zapach kontroluje się przez dodanie wapna palonego (CaO) w celu zmiany pH pozostałości. Suszenie. Rodzaj i populacja mikroorganizmów zmienia się w trakcie procesu kompostowania. Dlatego bardzo ważne jest kontrolowanie środowiska kompostowania, aby mikroorganizmy mogły się rozwijać. Parametry środowiska kompostowania obejmują temperaturę pryzmy kompostowej, zawartość wilgoci w kompoście, poziomy tlenu i dwutlenku węgla w pryzmie kompostowej oraz dostępność składników odżywczych, w tym węgla, azotu, fosforu i potasu dla mikroorganizmów. Parametry te należy monitorować, ponieważ wpływają one na żywotność mikroorganizmów. Tlen jest dostarczany do pryzmy kompostowej przez wprowadzenie powietrza. Ilość dostarczanego powietrza zależy od zawartości wilgoci w stosie kompostowym. Im wyższa zawartość wilgoci, tym większa ilość powietrza jest wymagana.
Odzyskiwanie substancji odżywczych to praktyka polegająca na odzyskiwaniu substancji odżywczych, takich jak azot i fosfor, ze strumieni zużytej wody, które w przeciwnym razie zostałyby wyrzucone, i przekształcaniu ich w przyjazny dla środowiska nawóz do celów ekologicznych i rolniczych. Proces ten pomaga oczyścić ścieki, usuwając z nich składniki odżywcze i ostatecznie przekształcając je w wydajny surowiec nadający się do ponownego wykorzystania. Proces odzyskiwania substancji biogennych daje gminom możliwość generowania przychodów, a jednocześnie zapewnia przedsiębiorstwom rolniczym rafinowany, użyteczny fosfor - zasób naturalny, którego jest coraz mniej. Co więcej, umożliwia to jednostkom oczyszczania ścieków pełnienie funkcji nie tylko oczyszczalni, ale także jednostek odzyskujących zasoby, co zmienia postrzeganie tradycyjnego oczyszczania ścieków. Obecnie fosfor (P) jest odzyskiwany w oczyszczalniach ścieków głównie metodami chemicznymi, takimi jak proces krystalizacji struwitu, np. w technologiach Pearl, NuReSys i AirPrex, które zostały wdrożone na pełną skalę. Obecnie w Europie odzyskuje się technicznie ponad 2000 Mg P/rok. Głównymi problemami związanymi z krystalizacją struwitu są wysokie koszty chemiczne oraz niezamierzone tworzenie się struwitu, który blokuje zawory, rury, pompy itp. Mimo że wysokie koszty operacyjne ograniczają ekonomiczną wykonalność odzyskiwania składników odżywczych, system ten może przynieść wiele innych korzyści. Na przykład, odzyskiwanie składników odżywczych ze ścieków może znacznie ograniczyć produkcję osadów i niepożądanych osadów, dzięki czemu koszty utylizacji związane z nieoczekiwanymi substancjami mogą być lepiej kontrolowane lub nawet obniżone. Ponadto, odzyskiwanie składników odżywczych ze ścieków może poprawić odwadnianie oczyszczonych osadów i zmniejszyć szybkość osadzania się kamienia, co w obu przypadkach prowadzi do poprawy gospodarki ściekowej. Odzysk substancji odżywczych może również zmniejszyć stężenie amonu i fosforanu w zrzucie ścieków z oczyszczalni, co zapobiega eutrofizacji środowisk wodnych.
Ye i in. 2020 zwrócili uwagę, że mikrobiologiczne ogniwa paliwowe (MFC), jako zaawansowana technologia odzyskiwania składników odżywczych, mogą generować energię elektryczną i oferować strefę wysokiego pH dla chemicznego strącania. Technologia ta jest dość obiecująca dla odzyskiwania składników odżywczych. W tym scenariuszu osmoza wstępna (FO), destylacja membranowa (MD) i elektrodializa (ED) to trzy główne technologie membranowe stosowane do odzyskiwania składników odżywczych. Procesy MD i ED są kompatybilne z MFC przy zastosowaniu MFC do odzyskiwania składników odżywczych z rozcieńczonych ścieków. Taka integracja może niewątpliwie zwiększyć jakość i ilość odzyskiwanych składników odżywczych i jest opłacalna w przyszłości. Innym ważnym aspektem jest zwiększenie beztlenowego uwalniania fosforanów w istniejących zbiornikach w odpowiednich ilościach. Ponadto, właściwości roztworu zasilającego mogą decydować o wydajności bioreaktora membranowego poprzez bezpośredni wpływ na właściwości osadu, zanieczyszczenie membrany i strumień permeatu. Jednak rola roztworu zasilającego w systemach OMBR nie została jeszcze wystarczająco przeanalizowana. Konieczne jest przeprowadzenie dalszych badań w celu oceny wykonalności zastosowania różnych źródeł ścieków w odniesieniu do odzysku składników odżywczych i zaproponowania odpowiedniego wstępnego oczyszczania roztworu zasilającego, jeśli jest to konieczne.
Ponowne wykorzystywanie oczyszczonych ścieków
Tylko 2,5% wody dostępnej na naszej planecie to woda słodka. W związku z szybkim wzrostem liczby ludności na świecie, przyspieszeniem urbanizacji i globalnym ociepleniem zasoby te stają się coraz rzadsze. Nadmierny pobór wody jest główną przyczyną jej niedoboru. Główne presje związane ze zużyciem wody koncentrują się na nawadnianiu i zapotrzebowaniu gospodarstw domowych, w tym turystyki. Wykorzystanie powtórnego użycia oczyszczonych ścieków jako alternatywnego źródła zaopatrzenia w wodę jest obecnie uznawane w międzynarodowych, europejskich i krajowych strategiach zrównoważonego rozwoju. Cel Zrównoważonego Rozwoju ONZ dotyczący wody (SDG 6) zakłada znaczne zwiększenie recyklingu i bezpiecznego ponownego wykorzystania wody na świecie do roku 2030. Ponowne wykorzystanie wody jest głównym priorytetem w strategicznym planie wdrażania europejskiego partnerstwa innowacyjnego na rzecz wody, a maksymalizacja ponownego wykorzystania wody jest celem szczegółowym określonym w komunikacie „Plan ochrony zasobów wodnych Europy”.
Ponowne wykorzystanie oczyszczonych ścieków może przynieść znaczące korzyści środowiskowe, społeczne i ekonomiczne. Zgodnie z planem, ponowne wykorzystanie wody może poprawić stan środowiska zarówno pod względem ilościowym, jak i jakościowym, zmniejszając presję poprzez zastąpienie poboru wody. Ponowne wykorzystanie wody przynosi korzyści szerszemu sektorowi wodnemu, który jest kluczowym elementem ekoprzemysłu UE. Ponowne wykorzystanie wody ma znaczny potencjał, jeśli chodzi o tworzenie zielonych miejsc pracy w przemyśle związanym z wodą. Szacuje się, że zwiększenie tempa wzrostu przemysłu wodnego w UE o 1% mogłoby stworzyć do 20 000 nowych miejsc pracy. Obecnie ilość oczyszczonych ścieków komunalnych ponownie wykorzystywanych w ciągu roku stanowi około 2,4% oczyszczonych ścieków komunalnych i mniej niż 0,5% rocznego poboru wody słodkiej w UE. Potencjał UE jest jednak znacznie większy - szacuje się, że jest on sześciokrotnie większy niż obecnie. Zarówno południowe państwa członkowskie, takie jak Hiszpania, Włochy, Grecja, Malta i Cypr, jak i północne, takie jak Belgia i Niemcy, podjęły już liczne inicjatywy w zakresie ponownego wykorzystania wody do nawadniania, celów przemysłowych i zasilania warstw wodonośnych. Ponowne wykorzystanie oczyszczonych ścieków z oczyszczalni do nawadniania rolnictwa i gruntów, celów przemysłowych, spłukiwania toalet i uzupełniania wód gruntowych jest kluczowym elementem obecnie wdrażanej strategii ukierunkowanej na uwalnianie słodkiej wody do użytku domowego, poprawę jakości ścieków z oczyszczalni, a w konsekwencji wyższą jakość wód rzecznych wykorzystywanych do poboru wody pitnej. Wykorzystanie oczyszczonych ścieków do nawadniania w rolnictwie jest znane od wielu lat i może zapewnić dostawy wody zastępujące zapotrzebowanie rolnictwa oraz zmniejszyć lokalny stres wodny. Ponadto składniki odżywcze zawarte w ściekach zmniejszają potrzebę stosowania nawozów komercyjnych. Zaleca się wykorzystywanie ścieków z oczyszczania wtórnego do nawadniania upraw niespożywczych, a ścieków z oczyszczania trzeciego stopnia do nawadniania upraw spożywczych.
Przeczytaj także: Zastosowanie wężyków do filtra osmozy
Ponowne wykorzystanie ścieków komunalnych może być planowane (bezpośrednie lub pośrednie) lub nieplanowane, co jest związane głównie z wykorzystaniem do celów innych niż pitne, choć zdarzają się przypadki nieplanowanego ponownego wykorzystania do celów pitnych. Ponowne wykorzystanie wody miejskiej dotyczy głównie nawadniania budynków mieszkalnych i zastosowań komercyjnych do ochrony przeciwpożarowej, mycia samochodów, spłukiwania toalet itp. Głównymi problemami związanymi z ponownym wykorzystaniem wody w miastach są: zagrożenia dla zdrowia ludzkiego i wysokie koszty podwójnych systemów dostarczania wody zregenerowanej. W przypadku pośredniego ponownego wykorzystania wody pitnej wysokiej jakości ścieki z oczyszczalni ścieków są odprowadzane bezpośrednio do wód gruntowych lub powierzchniowych w celu uzupełnienia zasobów wody pitnej. Jednak bezpośrednie ponowne wykorzystanie wody pitnej znacznie zwiększa koszty operacyjne ze względu na bardzo wysokie wymagania dotyczące jakości ścieków.
W zależności od wymagań dotyczących jakości wody, ograniczeń przestrzennych i względów budżetowych dostępne są różne metody recyklingu lub ponownego wykorzystania wody przemysłowej. Korzyści mogą obejmować obniżenie kosztów świeżej wody, zmniejszenie przepływu ścieków oraz zmniejszenie śladu wodnego. Z punktu widzenia oczyszczania ścieków, mikrofiltracja (MF), ultrafiltracja (UF), nanofiltracja (NF) i odwrócona osmoza (RO) są najbardziej rozpowszechnionymi membranowymi technikami separacji stosowanymi w przemyśle. Ostatnio wprowadzono także osmozę wstępną (FO) jako zaawansowaną technikę membranową do oczyszczania ścieków. W oczyszczaniu ścieków technologia membranowa została uznana za kluczową dla oddzielania zanieczyszczeń z zanieczyszczonych źródeł. Membrany są selektywnymi barierami, które oddzielają dwie różne fazy, umożliwiając przejście pewnych składników i zatrzymanie innych. Czynnikiem inicjującym procesy membranowe może być gradient ciśnienia oraz potencjał chemiczny lub elektryczny w obrębie membrany. Procesy membranowe polegają na fizycznej separacji, zwykle bez zmiany fazy i dodatku substancji chemicznych w strumieniu zasilającym, dlatego wyróżniają się jako alternatywna technika oczyszczania ścieków w stosunku do procesów konwencjonalnych (tj. destylacji, strącania, koagulacji/flokulacji, adsorpcji na węglu aktywnym, wymiany jonowej, oczyszczania biologicznego itp. Niskie zużycie energii, zmniejszenie liczby etapów przetwarzania, większa wydajność separacji i wyższa jakość produktu końcowego to główne zalety tych procesów. Jednak ograniczona odporność chemiczna, mechaniczna i termiczna membran ogranicza ich zastosowanie. Wiele wysiłku włożono w poprawę zarówno strumienia, jak i selektywności membran. Co więcej, niektórzy badacze skupili się na kontrolowaniu zamulania membran, które jest najważniejszym problemem w zastosowaniu membran w oczyszczaniu ścieków. Sukces operacji membranowych w oczyszczaniu ścieków przypisuje się kompatybilności pomiędzy różnymi operacjami w zintegrowanych systemach. Oczyszczanie ścieków w systemach zintegrowanych pozwala obecnie na ograniczenie szkodliwego wpływu na środowisko, zmniejszenie zużycia wody gruntowej i energii oraz odzyskiwanie cennych związków jako produktu ubocznego.
Rolnictwo jest zdecydowanie największym światowym konsumentem wody. Nawadnianie gruntów rolnych stanowi 70% wody zużywanej na całym świecie, a w niektórych krajach odsetek ten jest jeszcze wyższy. W związku z tym, wykorzystanie oczyszczonych ścieków do nawadniania jest obiecującym rozwiązaniem, które może zmniejszyć presję na zasoby wody słodkiej i poprawić zrównoważony rozwój rolnictwa.
Przeczytaj także: Odwrócona osmoza: Twój przewodnik
tags: #odwrocona #osmoza #usuwanie #EDC #ze #ścieków
