Oczyszczanie ścieków: porównanie węgla aktywnego z innymi technologiami

Ścieki stanowią problem dla wielu sektorów, ponieważ wprowadzane są coraz bardziej rygorystyczne limity zanieczyszczeń. Często kilka technologii jest wykorzystywanych jednocześnie w celu doprowadzenia wody do jakości umożliwiającej jej ponowne wykorzystanie lub zrzut.

W wielu sytuacjach i sektorach węgiel aktywny stanowi skuteczną opcję zmniejszającą koszty i zapewniającą niezawodną, przyjazną dla środowiska alternatywę lub wsparcie dla technologii takich jak bioreaktory i membrany.

Typowe wyzwania związane z oczyszczaniem ścieków

Ścieki zazwyczaj pochodzą z trzech głównych źródeł: ścieki przemysłowe i komunalne , wody procesowe oraz odcieki ze składowisk odpadów.

Zanieczyszczenia zależą od źródła, a główne z nich są następujące:

  1. Chemiczne zapotrzebowanie tlenu (ChZT) i biochemiczne zapotrzebowanie tlenu (BZT). Podwyższone wartości  mogą powodować wyczerpywanie się tlenu w źródłach wody i prowadzić do poziomu niewystarczającego do podtrzymania życia.
  2. Azotany i fosforany, często z nawozów sztucznych. Mogą one powodować eutrofizację, w której powstają nadmierne ilości glonów oraz organizmów żywiących się światłem i tlenem.
  3. Adsorbowalne halogenki organiczne (AOX). Potencjalnie toksyczne; wiele z nich stwarza zagrożenie dla środowiska i zdrowia.
  4. Związki śladowe, takie jak pozostałości pestycydów, hormonów, antybiotyków i przemysłowych substancji chemicznych. Wiele z nich zostało sklasyfikowanych jako substancje wysokiego ryzyka (SVHC), które uważane są za szkodliwe dla zdrowia ludzkiego nawet w niewielkich stężeniach. Inne są trwałymi zanieczyszczeniami organicznymi (TZO), które mogą kumulować się w wodzie, glebie i potencjalnie w łańcuchu pokarmowym.
  5. Metale, które mogą szkodzić zdrowiu ludzkiemu lub organizmom wodnym, jeśli ich poziomy będą zbyt wysokie.

Nie wszystkie zanieczyszczenia można usunąć poprzez adsorpcję za pomocą węgla aktywnego. Azotany, fosforany i metale są składnikami nieorganicznymi i nie mają powinowactwa z węglem aktywnym, a zatem wymagają alternatywnej technologii oczyszczania. Jednakże w przypadku usuwania ChZT, BZT, AOX i składników śladowych węgiel aktywny jest z pewnością wart rozważenia.

Przepisy prawne chronią naturalne cieki wodne i różnorodność biologiczną oraz zmniejszają zagrożenia dla zdrowia ludzkiego. Limity zanieczyszczeń zależą od składnika, regionu i bliskości zasobów naturalnych lub studni wody pitnej.

Sektory i scenariusze

Węgiel aktywny może być stosowany w wielu różnych branżach i sytuacjach, szczególnie w oczyszczaniu zanieczyszczeń organicznych w ściekach przemysłowych.

Procesy produkcyjne wykorzystywane w branżach petrochemicznej, chemicznej i farmaceutycznej generują ścieki z płukania, oraz wodę deszczową zanieczyszczoną substancjami organicznymi, śladowymi,  ChZT oraz BZT.  . Możliwe jest również usunięcie koloru wody technologicznej lub ścieków.

Działalność firm zajmujących się wywozem śmieci, wysypisk i miejsc przetwarzania odpadów może wiązać się wytwarzaniem   ścieków podczas opadów deszczu. Skład zanieczyszczeń zależy od rodzaju odpadów. W takich miejscach często występują metale np. ze starych części samochodowych i rozdrobnionego materiału, ale nie można ich usunąć poprzez adsorpcję. Węgiel aktywny zwykle pochłania związki organiczne powstające w wyniku wypłukiwania  odpadów stałych lub wycieków benzyny i płynów chłodzących.

Katastrofy, takie jak wypadki kolejowe, mogą powodować zanieczyszczenie wody, na przykład spowodowane transportowaną cieczą lub wodą użytą do gaszenia  , która zazwyczaj zawiera  związki fluorowane, takie jak PFAS.

Z filtracji z użyciem węgla aktywnego mogą również korzystać firmy zajmujące się oczyszczaniem, podobnie jak organizatorzy festiwali, podczas których wytwarzane są ścieki z kuchni i pryszniców.

Technologie oczyszczania ścieków

Ścieki są zazwyczaj oczyszczane etapowo.

  • Oczyszczanie pierwszego stopnia

Służy do usuwania największych nierozpuszczalnych cząstek, takich jak liście i piasek. Standardowym rozwiązaniem do usuwania zanieczyszczeń tego typu jest sedymentacja, w ramach której wodę pozostawia się w zbiorniku, aby umożliwić osadzenie się największych cząstek. 

Podczas oczyszczania fizyko-chemicznego dodaje się substancje chemiczne w celu przyśpieszenia koagulacji i flokulacji, co ułatwia usunięcie zanieczyszczeń. W ten sposób można zredukować ilość metali i niektórych środków farmaceutycznych. Można również dodać sproszkowany węgiel aktywny, aby usunąć substancje toksyczne w celu ochrony bakterii na następnym etapie.

  • Oczyszczanie drugiego stopnia

Usuwa zanieczyszczenia organiczne, które mogą być mierzone przez korelację  z ChZT i BZT,   wytwarzane,np. przez branżę spożywczą, chemiczną i farmaceutyczną.

Bioreaktory, w których bakterie rozkładają składniki organiczne, są stosowane w warunkach tlenowych lub beztlenowych, w zależności od związków przeznaczonych do usunięcia.

Bioreaktory tlenowe zużywają dużo energii – w przeciwnym razie bakterie mogą obumrzeć. Bakterie mogą być również zniszczone przez substancje toksyczne w ściekach, a ich kolonie trudno jest odbudować. Obsługa bioreaktorów wymaga specjalistycznej wiedzy   i ścisłego monitorowania parametrów ścieków w celu zapewnienia właściwego oczyszczania ścieków.

Na tym etapie można dodać sproszkowany węgiel aktywny jako rodzaj „witaminy”, co poprawi flokulację i ochroni bakterie. Jest to proces znany również pod nazwą PACT.

Czasem opisany drugi stopień jest wystarczający do oczyszczenia ścieków, ale zazwyczaj wymagany jest dodatkowy trzeci stopień. Co więcej, oczyszczanie biologiczne pozostawia osad, który wymaga dodatkowego przetwarzania.

  • Oczyszczanie trzeciego stopnia

Jest to etap doczyszczania zapewniający, że woda jest bezpieczna do ponownego użycia lub zrzutu. Stosuje się wiele technologii, pojedynczo lub w połączeniu.

Membrany rozdzielają ścieki na fazę oczyszczoną i koncentrat, który cały czas wymaga oczyszczenia  . Technologia membranowa jest skuteczna, ale zużycie energii potrzebnej do pompowania wody na membrany jest wysokie.

Membrany są kosztowne i mogą zostać zanieczyszczone przez bakterie, zawiesiny lub nierozpuszczalne sole, co wymusza konieczność ich regularnego   czyszczenia. Wymagają dokładnego monitorowania w celu upewnienia się, że żadne zanieczyszczenia nie przedostają się dalej.

Filtracja za pomocą węgla aktywnego powoduje redukcję ChZT i polega na adsorbcji związków organicznych w tym  AOX i wielu związków śladowych. Ta metoda jest szczególnie przydatna w przypadku związków organicznych, które nie ulegają rozkładowi biologicznemu.

Oprócz pracy indywidualnej lub szeregowej, filtry można umieścić przed membranami, aby ochronić je przed zanieczyszczeniem. Dzięki temu przedłuża się żywotność membran i unika się przestojów. Filtry umieszczone za membranami mogą działać jako końcowy etap oczyszczania w przypadku przedostania się jakichkolwiek zanieczyszczeń.

Filtracja na piasku powoduje usunięcie zawiesin. Czasami stosuje się ją w połączeniu z węglem aktywnym.

Zaawansowane procesy utleniania (AOP) wykorzystują takie substancje chemiczne jak ozon do usuwania resztek ChZT. Często stosuje się je w połączeniu z membranami.

Dezynfekcja i destylacja to techniki spotykane w nietypowych zastosowaniach.

Rozwiązania filtracyjne DESOTEC z węglem aktywnym

DESOTEC zapewnia obsługę przez 24 godziny przez 7 dni w tygodniu w całej Europie, która zajmuje się problemami klientów związanymi ze ściekami, tak aby umożliwić im skupienie się na swojej podstawowej działalności.

Nasze rozwiązania są szczególnie przydatne tam, gdzie zanieczyszczenie jest nieciągłe, na przykład do oczyszczania skażonej wody deszczowej ze składowisk odpadów. Podczas gdy oczyszczalnie biologiczne  potrzebują stałego dopływu zanieczyszczeń w celu odżywiania bakterii, jak również ścisłego monitorowania parametrów, filtry z węglem aktywnym można po prostu pozostawić na miejscu tak długo jak będą potrzebne.

Firma DESOTEC dostarcza filtry mobilne na zasadzie wynajmu, co czyni je idealnymi do krótkoterminowych zastosowań, takich jak awarie lub planowa konserwacja instalacji. Klienci mogą je testować w pełnej skali i zmieniać lub usuwać w zależności od potrzeb, zamiast inwestować w środki trwałe.

System DESOTEC jest modułowy, co zapewnia   dużą elastyczność. Jest to korzystne na przykład dla komunalnych oczyszczalni ścieków, które muszą zwiększyć skalę oczyszczania wraz z powiększaniem się społeczności. Pomaga to również firmom rozbudowywać istniejące instalacje w celu spełnienia nowszych, bardziej rygorystycznych limitów zanieczyszczeń.

Klienci nie muszą zajmować się zużytym węglem. Firma DESOTEC wymienia zużyte filtry, co pozwala klientom produkować bez przestojów. Filtry odebrane od klientów transportujemy do naszych placówek, gdzie węgiel aktywny jest reaktywowany, dzięki czemu filtracja DESOTEC jest opcją przyjazną dla środowiska.

W jaki sposób DESOTEC może pomóc Twojej firmie?

W całej Europie obserwujemy jak klienci przechodzą na węgiel aktywny do oczyszczania ścieków lub włączają nasze filtry do swoich systemów biologicznych albo systemów membranowych.

Skontaktuj się z naszymi inżynierami już dziś, aby dowiedzieć się, jak nasze rozwiązania mogą pomóc Twojej firmie.

 

Każdy zużyty węgiel aktywny trafiający do firmy DESOTEC jest badany w celu doboru właściwych procedur dotyczących wydobycia i zagospodarowania zużytego węgla aktywnego znajdującego się w  filtrach. Wszystkie cząsteczki, które zostały zaadsorbowane na węglu aktywnym podczas pobytu filtrów na terenie klienta, ulegają desorpcji w piecach reaktywacyjnych firmy DESOTEC.

W kolejnym etapie zanieczyszczenia są całkowicie niszczone poprzez spalanie i neutralizacje aby zapewnić zgodność z przepisami krajowymi i unijnymi. Cała instalacja jak i wszystkie punkty emisji są objęte ciągłym monitoringiem, dzięki czemu zagwarantowane jest, że jedynie niegroźna para wodna emitowana jest przez komin.