Пособие в области охраны окружающей среды и природопользования (стр. 132 )

Фильтрация обратным осмосом (RO) удаляет растворенные органические и неорганические молекулы. Из воды отделяются растворенные соли посредством фильтрации через полупроницаемую мембрану под давлением выше осмотического, обусловленного солями. Преимуществом RO является то, что растворенные органические вещества в этом процессе отделяются менее селективно, чем в других процессах. Очищенный раствор протекает через мембрану.

Нанофильтрация (NF) относительно новый метод, сочетающий в себе свойства UF и RO с высокой селективностью. Его название получено от слова близкого по значению к нанометрам или более точно молярной массы 200-1000 г/моль. Метод заключается в применении специальных мембран нанофильтрации с определенными размерами пор, но степень задержания пор зависит от электростатического заряда отделяемых молекул. Мембраны обладают селективной проницаемостью для минералов, т. е. высокой проницаемостью для одновалентных катионов и анионов и низкой проницаемостью для двухвалентных катионов. Системы нанофильтрации функционируют при среднем давлении в диапазоне 1-5 МПа.

В процессе электродиализа происходит отделение посредством электрического поля в качестве движущей силы, противопоставляемой гидравлической. Используемые мембраны действуют ионоселективно (для катионов и анионов). Для завершения цикла электродиализа необходим ряд клеток. Химическое осаждение солей на поверхности мембраны и засорение остаточными органическими коллоидами можно предотвратить, предварительно обработав сточные воды активированным углем или химическим осаждением, или многослойной фильтрацией.

Экологические эффекты от внедрения метода

Снижение концентраций суспендированных, коллоидных и растворенных твердых веществ. В результате применения RO снижается концентрация фосфора. Снижение концентрации загрязняющих веществ в потоках сточных вод перед дальнейшей очисткой/утилизацией, например, снижение концентрации загрязняющих веществ в сточных вод, подходящих для повторного использования. Извлечение ценных компонентов для повторного использования или возврата/продажи поставщикам на месте предприятия или в любом другом месте. Извлечение компонентов/веществ на месте их образования. Регенерация воды для повторного использования.

Воздействие на различные экологические среды

Возможно образование дополнительного количества отходов.

Эксплуатационные данные

Могут быть проблемы с засорением мембран и поляризацией. Так как скорость потока через мембраны относительно низкая, необходима большая поверхность мембраны для извлечения вещества.

В результате использования UF до 90-95% входящего количества сточных вод может быть регенерировано в качестве фильтрата. Согласно имеющимся сведениям, в результате RO очистка от фосфора составляет 90-100%.

Мембраны RO подвержены биологическому обрастанию и могут нуждаться в расширенной первичной очистке. Оксиданты, воздействующие на мембрану, и частицы, например, масла, жир и другие вещества, образующие пленку или отложения, должны быть удалены в процессе первичной очистки, в противном случае мембрана будет нуждаться в частой очистке. Очищенная вода после RO обычно очень высокого качества и подходит для повторного использования в производственном процессе. Стандартной практикой является утилизация отделенного потока или применение соответствующей очистки концентрированного рассола. Степень регенерации, а также рабочее давление зависят от вида растворенных твердых частиц и их концентрации.

Применимость

CFM применяется для удаления бактерий и загрязнителей из сточных вод, но не эффективен для очистки от пестицидов, за исключением тех случаев, когда активные вещества являются относительно нерастворимыми или прикрепляются к суспендированному веществу. CFM применяется в Великобритании для удаления тяжелых металлов из промышленных сточных вод.

Применение UF включает удаление масла из сточных вод и устранение мутности из цветных коллоидных растворов. Согласно сообщениям из сектора по производству рыбы, использование UF для очистки сточных вод после приготовления рыбного фарша не экономично с точки зрения затрат на отделение белков из сточных вод с рыбной мукой.

RO используют для удаления тяжелых металлов и пестицидов с молекулярной массой активных веществ более 2--.

Экономические показатели

Очень высокие текущие расходы, связанные с использованием и очисткой мембран. Также высокое энергопотребление.

Примеры предприятий

Применяется в секторах по производству мяса, рыбы, фруктов и овощей, безалкогольных и алкогольных напитков, растительного масла и жиров.

Справочная литература

[13, Агентство по окружающей среде Англии и Уэльса, 2000 г., 87, Ульманн, 2001 г., 134, AWARENET, 2002 г., 145, Metcalf & Eddy, 1991 г.]

7.5.4.7 Биологические нитрифицирующие фильтры (Т35)

Аммоний-ионны обычно удаляются в процессе вторичной биологической очистки. Избыточный активный ил способствует увеличению численности нитрифицирующих бактерий. Тем не менее, также устанавливают отдельные биологические нитрифицирующие фильтры для третичной очистки. Эти фильтры обычно являются разновидностью стандартных капельных или высоконагружаемых аэробных фильтров. Также могут быть установлены станции аэрации сточных вод активным илом или системы очистки при помощи иммобилизированных организмов.

7.5.4.8 Дезинфекция и стерилизация (Т36)

В основе всех методов дезинфекции и стерилизации лежит один основной принцип. Методы воздействуют на структуру клеток микроорганизмов и предотвращают их размножение. Дезинфицирующие средства, используемые в секторе ППНМ, описаны в Директиве 98/8/ЕС [226, ЕС, 1998 г.]. Оценка влияния активных веществ в дезинфицирующих средствах на окружающую среду и здоровье человека была запланирована в 2007 г. Можно применить несколько видов очистки. Например, использование оксидирующих биоцидов, неоксидирующих биоцидов и УФ излучения. Для дезинфекции также используют пар.

7.5.4.8.1 Биоциды

Описание

Оксидирующие биоциды оксидируют стенки бактериальных клеток для предотвращения размножения. Применяются сильные оксидирующие вещества, такие как хлор/бром, озон и перекись водорода. Использование соединений хлора, например, газообразного хлора, двуокиси хлора, натрия или кальция гипохлорита, обусловлено образованием гипохлористой кислоты (активный биоцид) в водном растворе. Биоциды на основе брома становятся все более и более применимыми в промышленности, так как виды бромноватистых кислот отделяются с более высоким рН, чем соединения на основе хлора.

Из воздуха или чистого кислорода возможна генерация озона, если применяется высокое напряжение в зоне близкорасположенных электродов. После генерации озон быстро рассеивается, поэтому остаточных химикатов в очищенных сточных водах нет, но содержание растворенного кислорода высокое. Не происходит образования галогенсодержащих соединений. Озон также используется как оксидирующее вещество.

Неоксидирующие биоциды химически изменяют структуру клеток для предотвращения размножения бактериальных клеток. Неоксидирующие биоциды все больше и больше применяются в секторе ППНМ; например, четвертичные аммониевые соли, формальдегид и глутаральдегид.

Экологические эффекты от внедрения метода

Повторное использование сточных вод, даже в качестве воды питьевого качества.

Воздействие на различные экологические среды

При использовании соединений хлора, органические соединения, присутствующие в сточных водах, могут вступить в реакцию с хлором и образовать токсичные вещества, например, хлорамины и другие органические галогенные соединения. Кроме того, эта реакция может снизить эффективность дозировки хлора. Хлор также может оказывать отрицательное влияние на строительные материалы, даже нержавеющую сталь. Впоследствии органические галогенные соединения могут ухудшить биологическую очистку сточных вод после повторного использования воды. При использовании озона могут образовываться канцерогенные или мутагенные соединения. Озон раздражает органы дыхания, поэтому необходимо контролировать воздействия, связанные с характером работы.

Эксплуатационные данные

Озонирование осуществляется в глубоких и закрытых контактных резервуарах. Процесс эффективен без последующего добавления химикатов. Через несколько часов озон разлагается до кислорода.

В секторе производства рыбы, согласно имеющимся сведениям, озон используют для очистки различных сточных вод. Озон наиболее эффективен для очистки разбавленных сточных вод. Для более концентрированных сточных вод, например, после переработки кальмаров, озон можно использовать в качестве доочистки.

Применимость

Применяются на всех установках в секторе ППНМ.

Экономические показатели

Использование озона является умеренно экономичным. Использование других биоцидов имеет относительно низкие капиталовложения и текущие расходы.

Примеры предприятий

Применяются в секторах по производству мяса, рыбы, фруктов и овощей, безалкогольных и алкогольных напитков.

Справочная литература

[1, CIAA, 2002 г., 13, Агентство по окружающей среде Англии и Уэльса, 2000 г., 17, Envirowise (Великобритания) и March Consulting Group (Великобритания), 1998 г.,66, ЕС, 1998 г., 134, AWARENET, 2002 г.]

7.5.4.8.2 УФ излучение

Описание

УФ излучение, возможно, является самым значительным продвижением вперед в технологии дезинфекции за последние 10 лет. УФ излучение при 250 нм оказывает влияние на генетический материал микроорганизмов и предотвращает их размножение. Дозировка измеряется в милливаттах на квадратный сантиметр, умноженная на время контакта в секундах. Фактическая доза зависит от пропускной способности, т. е. в зависимости от присутствия других соединений, которые могут поглощать и снижать эффективность УФ излучения на сточную воду.

Экологические эффекты от внедрения метода

Повторное использование сточных вод, даже в качестве питьевой воды.

Воздействие на различные экологические среды

Очищенная вода при помощи UF излучения, подвержена повторному заражению, поэтому ее необходимо быстро использовать с соблюдение санитарных норм.