Průmyslové vody a jejich praktická řešení

Použité metody čištění průmyslových odpadních vod

Strojně-technologické vybavení a technologický způsob čištění průmyslových odpadních vod jsme přizpůsobili pro několik průmyslových odvětví, jako je například průmysl:

• potravinářský,
• papírenský,
• automobilový,
• stavební,
• strojírenský,
• energetický,
• textilní,
• tiskařský,
• dřevařský a nábytkářský,
• galvanizovny,
• prádelny,
• nebo dále specifické skládkové odpadní vody,
• nebo specifické neutralizační stanice s požadavkem na srážení těžkých kovů apod.

V rámci čištění průmyslových odpadních vod využíváme kombinaci několika dílčích technologií a způsobů čištění. Jedná se zpravidla o kvalitní mechanické předčištění, homogenizaci odpadních vod v akumulačních nádržích, chemickou předúpravu, flotační nebo sedimentační proces separace znečištění z odpadní vody a kalové hospodářství.

Rovněž tak je možno zařadit i další technologie dočištění, které se u konkrétního provozu požadují, a to například čištění zápachu, desinfekce vyčištěných vod, biologické dočištění nebo další sorpční procesy, odvodňovací zařízení na minimalizaci odpadů apod.

Flotační procesy čištění jsou téměř nezbytné pro čištění odpadních vod v potravinářském průmyslu. Lze je využít především v odvětví při zpracování masných výrobků, porážek dobytka, mlékáren, zpracování brambor, sójových výrobků apod.

Za účelem navržení optimálního způsobu čištění odpadních vod využíváme poloprovozního zařízení – poloprovozní flotační jednotky, použitelné u menšího producenta průmyslových odpadních vod.

V návaznosti na trend zkvalitňování mechanického procesu jsme provedli reálné zkoušky na zařízení SFT, které minimalizuje vnos nerozpuštěných látek do čistícího procesu.

V současné době se stále více jedná o zkvalitnění procesů na odstranění zápachu, které jsou navrhovány v rámci komplexního způsobu řešení. Nejen u biologických procesů čištění, ale i u průmyslového čištění lze navrhnout již existují a provozně spolehlivé fyzikálně-chemické technologie využívající ionizace či fotokatalytické oxidace k čištění těchto odpadních plynů.

V praxi průmyslového čištění je rovněž použitelná membránová technologie FMX, která je účinnějším a ekonomičtějším řešením než „běžné“ membránové technologie. Umožňuje totiž využít membránovou separaci i pro filtraci látek s velkou hustotou a viskozitou. Zároveň, díky inovačnímu řešení bránícímu ucpávání membrán, jsou výrazně nižší provozní náklady na chemické čištění membrán a významně se prodlužuje i jejich životnost.

Společně s návrhem a realizací čištění odpadních vod v poslední době investor požaduje i posouzení a optimalizaci energie.

Příklady čištění odpadních vod z potravinářského průmyslu

Jedná se např. o následující dílčí odvětví potravinářského průmyslu, a to:

• masný průmysl,
• porážka dobytka,
• mlékárny a sýrárny,
• zpracování sóji,
• drůbežářské podniky,
• zpracování ryb,
• pivovary,
• zpracování brambor (surové brambory, výroba brambůrek apod.).

Technologické odpadní vody, které vznikají z provozů, je nutno před jejich vypouštěním do veřejné kanalizace a následně na městskou čistírnu odpadních vod mechanicky a chemicky předčistit.

V případě, že budou odpadní vody vypouštěny přímo do vodoteče, bude nutno předčištěné vody dočistit na biologické čistírně odpadních vod.

Směs odpadních vod obsahuje specifické znečištění jak ve formě nerozpuštěných látek, tak i v rozpuštěné formě. Tato vysoká míra znečištění se projevuje vysokými koncentracemi v ukazatelích BSK ₅ , CHSK _Cr a NL i extrahovatelného znečištění (EL).

Předpokládané znečištění odpadních přitékajících odpadních vod na ČOV

CHSK 4 000 mg/l
BSK ₅ 2 500 mg/l
NL 2 000 mg/l
EL 1 000 mg/l
pH 5 -12

Požadované na garantované hodnoty – odtok do veřejné kanalizace

CHSK 2 000 mg/l
BSK ₅ 750 mg/l
NL 500 mg/l
EL 50 mg/l
pH 6 - 8

Požadované na garantované hodnoty – odtok do vodoteče

CHSK 120 mg/l
BSK ₅ 70 mg/l
NL 30 mg/l
EL 10 mg/l
pH 6 -8

Princip technologie v potravinářském průmyslu

Odpadní vody přitékají z výrobního procesu gravitačně na samočisticí česle, kde dochází k záchytu větších částic. Shrabky z česlí jsou zachycovány do plastového kontejneru.

Znečištěná voda po separaci hrubých nečistot odtéká do čerpací jímky. Z čerpací jímky jsou odpadní vody čerpány dvojicí čerpadel přes rotační síto do akumulační nádrže.

Z trubkového směšovače natéká voda s vyvločkovaným a flokulovaným kalem na flotační jednotku.

Flotační jednotka využívá efektu tlakovzdušné flotace - flotační efekt spočívá ve vynášení vytvořených částic znečištění mikrobublinkami vzduchu na hladinu jednotky. Znečištění vytváří na hladině souvislou vrstvu pěny.

Vedle vyflotování znečištění na hladině dochází v jednotce taktéž k sedimentaci znečištění ve spodní části flotace. Vyflotovaný a sedimentovaný kal je sveden do kalové nádrže. Objem nádrže je pravidelně odčerpáván a odvážen fekálním vozem k likvidaci.

Dalším příkladem, kde lze využít flotačního procesu čištění, jsou prádelenské odpadní vody .

Technologie čištění průmyslových odpadních vod z prádelen umožňuje oddělit od znečištěných průmyslových odpadních vod znečištění a zbytkové znečištění mechanickými nečistotami, bělícími přípravky a tenzidy. Princip čištění spočívá v chemické stabilizaci, srážení, flotaci a následné filtraci a odvodnění vysráženého znečištění. Předčištěná voda je vypouštěna do splaškové kanalizace.

Biologické dočištění

Předčištěná odpadní voda odtéká gravitačně přes odtokový žlab flotace a odtokové potrubí do veřejné kanalizace a následně na městskou ČOV nebo přímo na biologický stupeň – biologické dočištění, které je nedílnou součástí objektu v případě, že bude odtok zaústěn přímo do vodoteče.

Odvodnění kalu

K minimalizaci a odvodnění flotační pěny a sedimentů je výhodné zařazení dehydrátoru nebo dekantační odstředivky. Eliminují se tak provozní náklady na odvoz a likvidaci odvodněných sedimentů a flotačního kalu.

Další příklady čištění odpadních vod z dílčích odvětví průmyslu

Jedná se odvětví průmyslu, kde lze využít sedimentačních procesů čištění odpadních vod, a to např. pro průmysl:

• papírenský,
• automobilový,
• stavební,
• strojírenský,
• energetický,
• textilní,
• tiskařský,
• dřevařský a nábytkářský,
• galvanizovny,
• nebo dále specifické skládkové odpadní vody,
• nebo specifické neutralizační stanice s požadavkem na srážení těžkých kovů apod.

Technologie pro výše uvedené průmysly je založena na sedimentačních procesech čištění. Umožňuje oddělit od znečištěných průmyslových odpadních vod z výrobního procesu např.:

• vodou ředitelné barvy (stavební, papírenský, dřevařský, tiskařský průmysl),
• lepidlové odpadní vody (automobilový, papírenský průmysl),
• řezné emulze (strojírenský, automobilový průmysl),
• tzv. fluxové vody (automobilový průmysl),
• těžké kovy (galvanizovny, skládky, energetický průmysl, strojírenský průmysl).

Princip čištění odpadních vod je založen na stabilizaci (neutralizaci) odpadní vody a následném srážení (koagulací) a sedimentací podpořenou flokulací vysráženého znečištění.

V sestavě čistícího zařízení je navržen automatizovaný systém optimální dávky provozních roztoků. Tím je také zabezpečeno, aby vzniklé vysrážené znečištění z odpadní vody bylo možno odvodnit a minimalizovat tak objem vzniklých kalů.

S ohledem na množství vznikající odpadní vody je možno navrhnout kontinuální nebo diskontinuální proces čištění.

Zařízení k čištění odpadních vod je možno umístit do stávajících výrobních prostorů s minimálním zastavěným prostorem ve výrobní hale nebo lze zrealizovat jednoduchý provozní objekt k instalaci technologického vybavení.

Strojírenský a automobilový průmysl

Ve strojírenském a automobilovém průmyslu lze využít technologii čištění pro odpadní vody s obsahem řezných emulzí, které vznikají z obrábění kovových (hliníkových) dílců.

V automobilovém průmyslu jsme se navíc setkali s požadavkem čištění lepidlových odpadních vod, které vznikají z oplachu a odpadu při lepení interiéru vozidel. Technologie čištění odpadních vod je použitelná i pro vodou ředitelné pryskyřice, které vznikají při výrobě pneumatik.

Zkušenost máme i z realizace čistícího zařízení, které vyčistí odpadní vody ze zpracovávání (pájení) hliníkových dílců obsahující fluoridové pasty.

Stavební průmysl

Ve stavebním průmyslu jsme schopni nabídnout čištění odpadních vod, které vznikají např. z  oplachů výrobní linky při výrobě interiérových a exteriérových barev a omítkovin. Dále také z mytí autocisteren na dopravu betonářských a maltových směsí. Odpadní voda, která vzniká ve stavebním průmyslu, splňuje podmínku odseparování vysrážených vodou ředitelných pigmentů a směsí.

Papírenský, dřevařský a nábytkářský průmysl

Většinou se jedná o odpadní vody s obsahem vodou ředitelných dispezních (škrobových) lepidel. V papírenském průmyslu zajistíme i vyčištění směsné odpadní vody s obsahem barev, které vznikají z potisku vyrobeného kartonu.

V nábytkářském a dřevařském průmyslu se požaduje separace jen lepidlového znečištění z mytí výrobní linky.

Hygienické zabezpečení odpadních vod z nemocničního zařízení

Infekční odpadní vody, které vznikají v nemocničním zařízení, léčebných sanatoriích a ve zdravotnických objektech infekčních oddělení, jsou charakteristické vysokým stupněm mechanického, ale především bakteriologického znečištění. To s sebou přináší požadavek na účinnou desinfekci odpadních vod tak, aby byly splněny mikrobiologické limity kanalizačního řádu konkrétního města.

V zásadě je nutno, a doporučujeme s ohledem na provozní náklady, oddělit ve stávajících nemocničních objektech běžné splaškové vody od infekčních odpadních vod a ty čistit samostatně.

Tímto způsobem se přímo u zdroje znečištění minimalizuje objem infikované odpadní vody a následně i vzniklých kalů, které by bylo nutno finančně nákladným způsobem separovat a likvidovat.

Obecně lze pro desinfekci infekčních vod použít několik desinfekčních činidel a prostředků. Například se jedná o plynný chlor, ozon, ultrafialové záření nebo vodný roztok chlornanu sodného. Námi používaný a preferovaný desinfekční prostředek, tzv. desinfektant, je chlordioxid (oxid chloričitý, ClO ₂ ). Ten v dnešní době nabízí výrazné přednosti v porovnání např. s plynným chlorem, až doposud nejčastěji používaným desinfekčním činidlem ve vodohospodářství.

Přednosti účinků chlordioxidu (ClO ₂ ) lze dokladovat na několika konkrétních příkladech

• Z důvodu, že v době projekčního zpracování nejsou zpravidla vyjasněny a stanoveny zbytkové hodnoty znečištění infekčních vod na odtoku, doporučujeme použít variantu s chlordioxidem, která je finančně srovnatelná, ale především účinnější než varianta s plynným chlorem nebo chlornanem sodným.
• Varianta s ClO ₂ má velký význam v tom, že potlačuje eliminaci chlorových derivátů, které mohou být karcinogenní (AOX, TOX,THM).
• Čpavek a jeho deriváty vyskytující se v odpadní vodě s chlordioxidem nereagují. Tím je celá dávka chlordioxidu k dispozici na desinfekci odpadních vod.
• Při technologii s ClO ₂ nevzniká volný chlor, a proto není třeba realizovat hospodářství na odbourání (stripování) plynného chloru.
• Chlordioxid je silnější oxidant než chlor, proto je možno uvažovat s kratší dobou zdržení odpadních vod v čistícím zařízení než u jiných desinfektantů.
• Chlordioxid zabezpečí desinfekci odpadních vod s např. výskytem Salmonelly a dalších virů, které by u varianty s chlornanem sodným nebylo možno garantovat v závislosti na teplotě. Desinfekce infekční odpadní vody chlornanem sodným, která má např. v létě cca 25 – 30 stupňů Celsia je téměř neúčinná. V letních měsících lze očekávat výskyt mikrobů rodu Salmonella, které má schopnost desinfikovat jen ClO ₂ .
• Je zajištěn rychlý bakteriologický destruktivní účinek samostatného desinfekčního činidla chlordioxidu po desinfekci.
• Není třeba za použití chlordioxidu upravovat pH infekční vody.

Chlordioxid je výrazně reaktivní plyn, který nemůže být pro svoji nestabilitu skladován. Proto je v praxi vyráběn vždy až na místě desinfekce. V procesech desinfekce odpadní – infekční vody se výlučně používá ve formě bezpečného vodného roztoku, který se připravuje rozkladem chloritanu sodného v kyselém prostředí.

5 NaClO ₂ + 4 HCl = 4 ClO ₂ + 2 H ₂ O + 5 NaCl

Proces čištění infekčních vod probíhá ve dvou podzemních jímkách, do kterých je zaústěno dávkování desinfekčního činidla. To se připravuje v tzv. generátoru (vyvíječ chlordioxidu). Celý systém přečerpávání, dávkování a míchání je plně automatizovaný.

Dávkování desinfekčního činidla

Dávkování desinfekčního činidla je v praxi řízeno plně automatizovaným systémem.

Impulsem pro dávkování chlordioxidu je sepnutí kalových čerpadel, která přečerpávají mechanicky předčištěnou vodu do druhé jímky. A právě do výtlaku je vestaven vstřikovací ventil desinfektantu. Laboratorní a provozní zkouška na místě instalace prokáže aplikovanou dávku.

V závislosti na přímém dávkování je automaticky zahájena i příprava chlordioxidu v generátoru.

Generátor je možno umístit z bezpečnostního hlediska jak do samostatné místnosti, tak i do prostoru, kde probíhá proces čištění, a to za podmínek:

• provozní místnost je oddělena protipožární přepážkou,
• v případě úniku chemikálií musí existovat možnost okamžitého oplachu vodou,
• místo musí být chráněno proti mrazu, slunečnímu svitu a musí mít zajištěno větrání.

Technologie čištění průsakových odpadních vod

Technologie na čištění průsakových skládkových vod je navrhovaná specificky, a to dle konkrétního typu skládky. Technologie čištění skládkových vod je většinou kombinací několika technologií, které zabezpečí vyčištění průsakových vod ze skládky. Návrh technologie čištění respektuje vyčištění průsakové vody na takovou úroveň, aby byly splněny požadavky dle kanalizačního řádu, případně i požadavky na vypouštění do vodoteče.

Skládkové odpadní vody, které vznikají průsakem dešťové vody tělesem skládky, v sobě obsahují různé druhy a rozdílné koncentrace znečištění. To je závislé na druhu uloženého odpadu.

Příklad sledovaných ukazatelů znečištění průsakových vod

pH, teplota, RL, NL, CHSK _Cr , N-NH ₄ +, Ba, Mo, Cu, Cd, As, Co, Ni, Pb, Hg, V, Ag, Zn, SO ₄ ^2- , CN ^- , Cl ^- , AOX.

Dle výše uvedených sledovaných ukazatelů je technologie čištění průsakových vod ze skládky navržena následovně:

• akumulace odpadních vod, úprava pH, separace amoniaku z vody vystripováním,
• proces redukce amoniaku z průsakové vody probíhá částečně v akumulační jímce, ale především v provzdušňovací (stripovací) věži v silně alkalickém prostředí a případně i za zvýšené teploty,
• před vtokem do sedimentačního reaktoru je instalován trubkový směšovač, do kterého jsou přiváděny provozní chemikálie (srážení kovů, koagulace, flokulace),
• v sedimentačním reaktoru se oddělí chemický kal od vyčištěné vody,
• odtok vyčištěné vody je zaústěn do dočišťovacího filtru, ze kterého voda odtéká kontinuálně do odtokové (finální) koncové jímky – ta je zároveň i kontrolním místem pro odběr vzorků vody na odtoku do splaškové kanalizace,
• chemický kal ze sedimentačního reaktoru je přepouštěn do promíchávané nádrže kalu a následně do komorového kalolisu, kde se jeho objem minimalizuje,
• technologie čištění průsakových vod je umístěna v temperovaném provozním objektu.

Závěr

Cílem příspěvku je přenést informace na zástupce vodoprávních úřadů, projektanty, provozovatele a investory, že pokud se setkají s požadavkem na čištění průmyslových i ostatních specifických odpadních vod, jsme k dispozici. Navrhneme dle konkrétních požadavků optimální řešení na základě zkušeností jak s projektováním, realizací, tak i ze zkušeností s provozováním čistíren průmyslových odpadních vod.

Ing. Martin Šrámek
http://www.asio.cz/cz/cistirny-pro-prumysl