Ultrafiltracyjne doczyszczanie odpływów z oczyszczalni ścieków komunalnych

Ultrafiltracyjne doczyszczanie odpływów z oczyszczalni ścieków komunalnych

STRESZCZENIE

Odpływ z oczyszczalni ścieków komunalnych poddano porównawczo oczyszczaniu w procesie ultrafiltracji z wykorzystaniem
membrany ceramicznej i polimerowej. Filtrację prowadzono w systemie cross-flow w warunkach
ciśnienia transmembranowego procesu 0,1 MPa – membrana ceramiczna i 0,2 MPa – membrana polimerowa
oraz w temperaturze 20°C. Skuteczność procesu oceniono wykonując różne analizy fizyko-chemiczne (m.in.
pH, mętność, barwa, absorbancja, OWO i indeks fenolowy). Włączono również ocenę toksykologiczną (stosując
jako organizm wskaźnikowy bakterie bioluminescencyjne Aliivibrio fischeri) oraz mikrobiologiczną badanych
próbek wodnych. Podczas filtracji badano wydajność hydrauliczną membran. Określono, że skuteczność procesu
zależy od warunków prowadzenia filtracji membranowej, przy czym lepsze efekty usunięcia zanieczyszczeń
organicznych odnotowano w przypadku membrany polimerowej niż ceramicznej. Jednak membrana polimerowa
w porównaniu do membrany ceramicznej była bardziej podatna na zjawisko blokowania porów powodujące
obniżenie wydajności hydraulicznej. Bez względu na rodzaj membrany permeaty nie były toksyczne jak
i nie zawierały mikroorganizmów.

 

WSTĘP

Techniki membranowe mogą być stosowane do usuwania zanieczyszczeń ze strumieni wodnych jako procesy pojedyncze lub w połączeniu z innymi procesami, tworząc ciąg technologicznych oczyszczania [Cartagena i in. 2013]. W zakresie wykorzystania ciśnieniowych procesów membranowych do oczyszczania ścieków można wyróżnić następujące obszary [Amar i in. 2009, Bunani i in. 2015, Cartagena i in. 2013, Haberkamp i in. 2007]:

  • oczyszczanie ścieków zawierających związki organiczne przy wykorzystaniu bioreaktorów membranowych,
  • odzyskiwanie metali ze ścieków,
  • produkcja wody przemysłowej w różnych gałęziach przemysłu.

Współczesne technologie oczyszczania ścieków dążą do ograniczenia zanieczyszczeń odprowadzanych do środowiska wodnego, czy też zmniejszenia zużycia wody poprzez jej odzysk. Tak więc coraz większą popularnością cieszą się ciśnieniowe techniki membranowe, które pozwalają na uzyskanie strumieni wodnych o wysokim stopniu oczyszczenia. W obszarze oczyszczania ścieków komunalnych powszechne jest zastosowanie bioreaktorów membranowych wykorzystujących proces ultrafiltracji [Filloux i in. 2016]. Istnieje również możliwość zastosowania tego procesu w ramach końcowego stopnia oczyszczania ścieków [Haberkamp i in. 2007].

Ultrafiltracja zatrzymuje drobne zawiesiny, koloidy, bakterie i wirusy. Mechanizm transportu ma charakter sitowy, co powoduje, że przez membranę nie przechodzą cząstki o rozmiarach większych od średnicy porów. Stosowane ciśnienie transmembranowe procesu jest w zakresie od 0,1–1,0 MPa. Do wytworzenia membran stosuje się zarówno ceramiczne jak i polimerowe materiały membranotwórcze [Haberkamp i in. 2007].

Biorąc powyższe pod uwagę w niniejszej pracy podjęto badania dotyczące doczyszczania odpływów z oczyszczalni ścieków komunalnych w procesie ultrafiltracji z wykorzystaniem dwóch różnych membran tj. ceramicznej i polimerowej.

MATERIAŁY I METODY

Badania prowadzono z wykorzystaniem rzeczywistego odpływu z oczyszczalni ścieków po biologicznym oczyszczaniu. Próbki ścieków przed i po procesie oczyszczania oceniono stosując analizy fizyko-chemiczne, toksykologiczne i mikrobiologiczne.

W ramach analiz fizyko-chemicznych dokonano pomiarów parametrów ogólnych tj. pH, mętność i barwa oraz parametrów związanych z obecnością substancji organicznych w ściekach (absorbancja UV254, ogólny węgiel organiczny OWO i indeks fenolowy).

Do pomiarów parametrów ogólnych oraz przewodności właściwej stosowano laboratoryjny miernik wieloparametrowy inoLab® 740 wyprodukowany przez WTW, Pomiarowy i Analityczny Sprzęt Techniczny. Absorbancję mierzono przy długości fali 254 nm z użyciem UV VIS Cecil 1000 firmy Analytik Jena AG, a stężenie ogólnego węgla organicznego określano analizatorem Analyser TOC-L firmy Shimadzu. Do określenia mętności próbek zastosowano mętnościomierz Instruments model Turbidimeter TN-100 firmy EUTECH. Pomiar barwy przeprowadzono przy użyciu spektrofotometru UV VIS Spectroquant® Pharo 300 przy wykorzystaniu długości fali 340 nm firmy Merck. Spektrometr UV VIS był wykorzystany również do pomiarów azotu ogólnego i amonowego oraz indeksu fenolowego do których wykorzystano komercyjne testy również firmy Merck.

Toksyczność ścieków oceniono na podstawie wyników komercyjnego testu enzymatycznego Microtox®. Test wykorzystuje luminescencyjny szczep bakterii morskich Aliivibrio fischeri. Ekspozycja bakterii na działanie substancji toksycznych prowadzi do zmian w procesach metabolicznych, co równocześnie powoduje zróżnicowanie natężenia światła emitowanego przez mikroorganizmy [Hsieh i in., 2004]. Badania przeprowadzono z użyciem systemu MicrotoxOmni w analizatorze Microtox model 500 firmy Tigret Sp. z o.o. (Polska) pełniącego funkcję zarówno inkubatora jak i fotometru. Po 5 i 15 minutach ekspozycji wyznaczono procent inhibicji bioluminescencji względem próby kontrolnej (2% NaCl). Do klasyfikacji toksyczności zastosowano powszechnie stosowany przez wielu badaczy system [Hsieh i in., 2004; Werle i Dudziak, 2013], oparty na wielkości obserwowanego efektu wywoływanego w przypadku stosowanego organizmu wskaźnikowego (tabela 1). W ramach oceny mikrobiologicznej w ściekach badano:

  • obecność bakterii kałowych z grupy coli – badanie wykonane zgodnie z normą PN-EN ISO 9308–1:2014,

Submit a Comment

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *