Naslov
Primjena membranskih postupaka za obradu i oporabu otpadne vode postrojenja za preradu životinjskih nusproizvoda
(Application of membrane processes for treatment and reuse of rendering plant wastewater)

Autori
Racar, Marko

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije

Mjesto
Zagreb

Datum
28.02

Godina
2020

Stranica
126

Mentor
Dolar, Davor

Ključne riječi
ultrafiltracija ; nanofiltracija ; reverzna osmoza ; oporaba otpadne vode ; sekundarni efluent ; postrojenje za obradu životinjskih nusproizvoda
(ultrafiltration ; nanofiltration ; reverse osmosis ; wastewater reuse ; secondary effluent ; rendering plant)

Sažetak
Postrojenja za obradu životinjskih nusproizvoda (POŽN) ispunjavaju važnu ulogu u održivosti mesne industrije obradom nastalih nusproizvoda (opasnog otpada) te tako smanjuju negativan utjecaj mesne industrije na okoliš i ljudsko zdravlje. Tijekom obrade ovakve vrste opasnog otpada dolazi do potrošnje velike količine vode i proizvodnje veoma opterećene otpadne vode. Kako bi se riješili navedeni problemi, u ovom radu ispitana je primjena tlačnih membranskih postupaka ultrafiltracije (UF), nanofiltracije (NF) i reverzne osmoze (RO) za obradu i oporabu sekundarnog efluenta biološke obrade otpadne vode POŽN-a. POŽN zbog velike opterećenosti otpadne vode u sklopu postrojenja mora imati sustav za obradu otpadne vode. Otpadna voda POŽN-a ima povoljan omjer BPK/KPK što takvu vodu čini prikladnom za biološku obradu. Stoga se u ovom radu nije istraživala izravna obrada otpadne vode već njezin sekundarni efluent dobiven nakon biološke obrade. Ispitana je učinkovitost obrade primjenom komercijalnih ravnih UF membrana (MW, GM, CQ, GK, PT, PU i PW) i UF membrane u obliku šupljih vlakana (ZW-1) te ravnih NF/RO membrana (NF270, NF, NF90 i XLE). Za utvrđivanje učinkovitosti obrade praćeni su sljedeći parametri: električna provodnost (κ), mutnoća, sadržaj ugljika (ukupni ugljik – TC, anorganski ugljik – IC i otopljeni organski ugljik – DOC), kemijska potrošnja kisika (KPK), ukupni Kjeldahlov dušik (TKN), sadržaj aniona (Cl-, F-, NO2-, NO3-, PO43-, SO42- i Br-) i kationa (Na+, Ca2+, Mg2+, K+, NH4+ i Li+) i pH. UF membrane pokazale su sličan učinak separacije, a to uključuje učinkovito smanjenje mutnoće i KPK-a te uklanjanje DOC-a, ali loše zadržavanje dušika i soli. S druge strane, RO i NF membrane znatno su bolje zadržale dušik i otopljene soli, ali njihova učinkovitost je uvelike ovisila o primijenjenoj membrani. Radi usporedbe, čiste i korištene membrane okarakterizirane su infracrvenom spektroskopijom s Fourierovom transformacijom (FTIR) i skenirajućim elektronskim mikroskopom (SEM). Blokiranje membrana modelirano je primjenom modificiranih Hermijinih modela za četiri mehanizma blokiranja (potpuno blokiranje pora, djelomično blokiranje pora, unutarnje blokiranje pora i nastajanje kolača). Površine membrane okarakterizirane su goniometrom u svrhu određivanja hidrofilnosti membrana preko kontaktnog kuta vode. Ispitan je utjecaj predobrade sekundarnog efluenta nakon biološke obrade na blokiranje UF i NF membrana pješčanom filtracijom i kombinacijom koagulacije i pješčane filtracije te UF kao predobrade za NF i RO membrane. Pješčana filtracija nije se pokazala uspješnom u suzbijanju blokiranja UF i NF membrana. Koagulacija je optimirana s aspekta odabira najpogodnijeg koagulacijskog sredstva (FeCl3, Al2(SO4)3, Aquaklar A (10 % Al2O3) i Aquaklar C (18 % Al2O3)) i radnih uvjeta (pH vrijednost i koncentracija koagulacijskog sredstva). Pokazalo se da je najprikladnije koagulacijsko sredstvo FeCl3 pri pH vrijednosti 5, 87 i koncentraciji 10 mg Fe3+ L-1. Koagulacija pri optimalnim uvjetima i naknadna pješčana filtracija dokazale su se kao uspješna predobrada pri čemu je pad fluksa kod UF membrana smanjen za 50 – 95 %, a za NF membrane 76 – 95 %. S druge strane, primjenom UF s MW membranom kao predobradom za NF i RO smanjen je pad fluksa za 50 – 72 %, a predobradom sa ZW-1 membranom za 2 – 67 %. Ispitano je i kemijsko čišćenje UF membrana blokiranih tijekom obrade sekundarnog efluenta POŽN-a s dva sredstva (PermaClean 99 – alkalno sredstvo i PermaClean 77 – kiselo sredstvo). Pokazalo se da alkalno sredstvo znatno bolje uklanja blokirajuće tvari s površine membrane. Osim toga ispitan je utjecaj radnog tlaka prilikom UF sekundarnog efluenta na ireverzibilnost blokiranja te utjecaj temperature alkalnog kemijskog sredstva na učinkovitost čišćenja. U konačnici je predloženo idejno rješenje za oporabu sekundarnog efluenta POŽN membranskim postupcima, a ono uključuje predobradu koagulacijom pri utvrđenim optimalnim uvjetima, pješčanu filtraciju za uklanjanje zaostalih flokula, tri stupnja UF s MW membranom te završnu obradu UF permeata s XLE membranom. RO permeat ima potencijal za primjenu u proizvodnji pare, a RO retentat za održavanje higijene postrojenja i transportnih vozila. Primjenom predloženog rješenja moglo bi se oporabiti 47, 3 % sekundarnog efluenta, 11, 1 % kao kotlovska voda i 36, 2 % za pranje podova.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Kemijsko inženjerstvo

Napomena
Skandinavski model

POVEZANOST RADA