Projekti / Programi
Obdelava tekstilnih odpadnih voda v membranskem bioreaktorju
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.14.02 |
Tehnika |
Tekstilstvo in usnjarstvo |
Tekstilna kemija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T350 |
Tehnološke vede |
Kemijska tehnologija in inženirstvo |
tekstilne odpadne vode, membranski bioreaktor, zamašitev membran, membranske filtracije, karakteristike permeata.
Raziskovalci (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
24021 |
dr. Irena Petrinić |
Kemijsko inženirstvo |
Vodja |
2007 - 2010 |
362 |
Organizacije (1)
Povzetek
Tekstilna industrija je ena izmed največjih onesnaževalcev okolja, saj v svojih procesih ustvarja ogromne količine odpadne vode. Zaradi naraščajočih stroškov v evropski tekstilni industriji in ob vse večjem uvozu tekstilij iz Azijskih držav, ta industrija pri nas izgublja pomen, kar ima za posledico zapiranje tekstilnih tovarn v Evropi in njihovo preselitev v države izven Evrope. Ena izmed rešitev tega problema je uporaba membranske tehnologije za čiščenje tekstilnih odpadnih voda in nato recikliranja le-teh z uporabo membranskih procesov in membranskega bioreaktorja (MBR). MBR predstavlja alternativo klasičnim biološkim obdelavam, ker se nastala biomasa zadrži v reaktorju, v nasprotju s klasično obdelavo, kjer je biomasa neuporabna. S pomočjo MBR pridobivamo vode, katerih kakovost je višja od zahtevanih standardov za pitno vodo. Kljub temu se takšna voda ne uporablja kot pitna voda, ker vsebuje prevelike količine soli. Postopek čiščenja tekstilnih odpadnih vod s pomočjo MBR, je primerna tehnologija predobdelave za postopek RO, ker se popolnoma odstranijo biološke nečistoče in suspendirani delci. Prečiščena voda ima po postopku klasične obdelave nizke BPK vrednosti in vsebuje suspendirane delce, kar lahko povzroči zamašitev membran. RO omogoča recikliranje vode v industrijski proces, ker so koncentracije soli zelo nizke. Cilj projekta je raziskati možnost zmanjšanja stroškov (zmanjšanja porabe sveže vode in nastale odpadne vode) z uvedbo membranskih tehnologij v proces plemenitenja tekstilij. Na osnovi analize proizvodnih procesov in nastanka odpadne vode, bo razvit koncept uporabe postopkov ultrafiltracije (UF) in membranskega bioreaktorja (MBR), katerima sledi nanofiltracija (NF) in/ali reverzna osmoza (RO).
Pomen za razvoj znanosti
Membranski bioreaktor (MBR) omogoča čiščenje odpadnih vod s kombinacijo biološkega čiščenja in membransko filtracijo. Membrana (mikrofiltracija (MF)/ultrafiltracija (UF)) nadomesti usedalnik ter peščeni filter. MBR zadrži neraztopljene delce, pri čemer čas usedanja blata ni pomemben, kar je bistvena razlika v primerjavi s klasičnim postopkom z aktivnim blatom. Glavna prednost MBR sistemov je zelo nizka vrednost KPK v obdelani vodi in visoka mikrobiološka kvaliteta obdelane vode, saj je praktično brez mikroorganizmov in virusov (med njimi tudi patogenih), pa tudi posodobljenje procesa z nadgradnjo obstoječih naprav z nizkimi investicijskimi stroški. Zaradi daljšega zadrževalnega časa v MBR dobro poteka tudi biološka razgradnja nekaterih slabše razgradljivih spojin.
Glavni prispevek k znanstvenim raziskavam je analiza vpliva procesnih parametrov pretoka in koncentracije biomase na gostoto verjetnosti porazdelitve časa zadrževanja in dinamike mašenja membrane. Rezultati raziskave omogočajo določitev optimalnih pogojev za izvedbo procesa obdelave, da bi dosegli visoko učinkovitost odstranjevanja organskih snovi in zagotovili smernice za morebitno odpravo pomanjkljivosti v obstoječem sistemu membranskih bioreaktorjev ter za načrtovanje novih sistemov. Rezultati tega projekta so veliko prispevali k razumevanju sistema membranskih bioreaktorjev v smislu obdelave odpadnih voda.
Žal ima MBR tudi nekatere slabe lastnosti. Ena izmed pomembnih je zamašitev membrane. Za dobro delovanje MBR je potrebno prezračevanje in stalno kroženje aktivnega blata, kar pomeni visoke obratovalne stroške za potrebno električno energijo. Poleg tega moramo zagotoviti primerni pretok skozi membrano, kar dosežemo le, če je površina membrane dovolj velika, hkrati pa so cene membran zelo visoke. Zato so investicijski in obratovalni stroški mnogo višji kot pri klasičnem čiščenju odpadnih vod. Z razvojem novih hibridnih sistemov se nižajo obratovalni in investicijski stroški MBR, zato smatramo, da bo v prihodnje uporaba MBR naraščala.
Pomen za razvoj Slovenije
MBR sistem za čiščenje odpadnih voda se je v zadnjih nekaj letih hitro razvijal. K temu so prispevale vse bolj stroge zahteve glede kakovosti prečiščene vode, ki je v svetu velikega pomena, saj se tudi povečuje zavest o ohranjanju okolja in varovanju naravnih virov. Izbira sistema, ki se bo uporabljal za čiščenje odpadnih voda, je odvisna od vrste in količine odpadnih voda iz gospodarskega, urbanega in okoljskega vidika. Glede na veliko proizvodnjo blata v klasičnih napravah za obdelavo odpadnih voda postaja problem odstranjevanja blata skoraj enaka obremenitev okolja kot neobdelane odpadne vode, zato je zelo pomembno iskati nove rešitve za obdelavo odpadnih voda, ki bi zmanjšale proizvodnjo blata. Dodatne težave se pojavljajo pri nadziranju in upravljanju sistemov za čiščenje odpadnih voda, visoki občutljivosti na občasna nihanja v pretoku odpadne vode, značilnih prostorskih kapacitetah, ki jih zahteva izgradnja sistemov in večmesečni vzpostavitvi stabilne mikrobne združbe, ki so potrebne za učinkovito odstranjevanje organskih spojin iz odpadnih voda. Le-te predstavljajo zadosten razlog za iskanje novih tehnologij za čiščenje odpadnih voda, pri čemer je ena od njih je zagotovo membranska tehnologija.
Membranska tehnologija in razvoj reaktorskih sistemov, ki združujejo klasično tehnologijo z aktivnim blatom in proces filtracije, se razvija zelo hitro. Število nameščenih sistemov v Evropi raste iz dneva v dan, kjer k boljšemu razumevanju bioreaktorskega sistema prispevajo rezultati številnih raziskovalnih projektov, objavljenih v strokovni literaturi.
Sistem, ki združuje fizikalne, kemijske in biološke procese, in vključuje tri faze, je nadvse kompliciran za analizo in zahteva multidisciplinaren pristop za opis le-tega. MBR sistemi so še v razvoju in postavljajo se okvirji, da bi lahko bili posamezni sistemi primerljivi. Šele takrat se bodo lahko določili veljavni pogoji procesa in učinkovitost posameznih MBR sistemov.
Vse omenjeno je okrepilo raziskave v smeri razvoja membranskega bioreaktorja, kar se odraža v:
• definiranju hidrodinamičnih karakteristik membranskega bioreaktorja, da bi ustvarili temelj za procese v večjem merilu,
• opisu kinetike procesa razgradnje odpadne vode v membranskem bioreaktorju, da bi se s poznavanjem hidrodinamičnih karakteristik lahko vplivalo na učinkovitost procesa obdelave odpadnih voda z razvojem popolnega matematičnega modela procesa.
• iskanju optimalnih pogojev za izvedbo procesa, da bi vplivali na zmanjšanje investicijskih stroškov in stroškov izvajanja postopka, kot tudi na izboljšano učinkovitost reaktorskega sistema.
• definiranju procesa zamašitve membrane, ki predstavlja glavno pomanjkljivost te tehnologije.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
