תפקיד אוזנון בטיפול בשמן וגראז זיהו את שפכים

ללא זיהום הנפט והרווחה של מוצרי פסולת ופסולת במי הפסולת נותר אחד האתגרים המתמשכים ביותר עבור מתקני טיפול תעשייתיים ועירוניים.מזהמים אלה מקורם בטווח רחב של מקורות - צמחי עיבוד מזון, זיקוקי נפט, פעולות עיבוד מתכת, תחנות שירות רכב, מטבחים מסחריים - ויכולים לנפץ את הזיהומים האורגניים הדרושים על ידי אורגניזמים מזיקים, או משוחררים ממערכות הגנה סביבתיות, לעתים קרובות על ידי זיהומים סביבתיים.

הבנה של Ozonation וכימיה

Ozone (OteauFLT:0.3FLT:1) הוא מולקולה משולשת, אופטוטרופיה מאוד לא יציבה של חמצן שפועלת כחמצן חזק.הוא נוצר על ידי עובר אוויר יבש, נקי או חמצן טהור באמצעות תרכובות חשמליות גבוהות יותר, המכונה שחרור כלולה, או באמצעות קרינה אולטרה סגולה.

כאשר אוזון מתמוסס במים, שני מסלולים נפרדים של חמצון מתחילים.הראשון הוא אוזון מולקולרי ישיר: מולקולות האוזון העקשן עצמן תוקף אתרים עשירי אלקטרונים במולקולות אורגניות, כגון אג"ח כפול פחמן פחמן פחמן, טבעות ארומטיות וקבוצות פונקציונליות המכילות sulfur או חנקן.תגובה ישירה זו הופכת להיות סלקטיבית והולכת לאט יחסית בתנאים חומציים.

מכיוון שאוזון הוא מאוד לא יציב - מחצית החיים במים הם בדרך כלל רק 10 עד 30 דקות, בהתאם לטמפרטורה, pH, נוכחות של מאובנים - יש ליצור בשלב השימוש. גנרטורים האוזון המודרני הם קומפקטיים, אנרגיה יעילה, ויכולה לייצר ריכוזי אוזון עד 10-14% על ידי משקל בעת שימוש בדלק חמצן.

מכניזם של נפט וגראז דרדציה על ידי אוזון

האתגר העיקרי בטיפול בשמן ופסולת מזוהמת הוא כי אלהמזהמים לעתים קרובות נוכחים כמו מגלמות יציבות - טיפות מיקרוסקופיות של שמן מושעה במים, מוחזק במקום על ידי גולשים או אנרגיה מכנית. ⁇ אמנה ושיטות הפללה יכול להסיר שמנים חופשיים אבל מאבק עם שבריריים מלוטשים.

כאשר אוזון נתקל בירידה של שמן, התגובה המיידית היא תוספת אלקטרופיללית על פני אג"ח כפול פחמן פחמן פחמן פחמן דו-חמצני נוכח שומני לא רווי ושרשראות פחמימנים רבים. תגובה זו מדביקה את המולקולה, ויוצרת אלדהידים, קטונים, ובסופו של דבר חומצות קרוקסיליות.זה מוצרים ממות מים יותר משמן המקורי, אשר מסייע לדה-התערעור את מולקולות המינרלים הקטנות, עד לחשיפה למולקולות, ממשיכה לרקמות של השטח המינרלים, עד לתרכובות, עד למולקולות הקטנות של כדור הארץ, ממשיכים למתחמותק, אך ורק למולקולות של חומר זה, ממשיכים למולקולות של חומר המינרלים.

באופן סימולטני, רדיקלים הידרוקסיל שנוצרו במהלך ההתקפה של אוזון דה-קוע פחמימנים רוויים פחות רגישים לחמצן האוזון הישיר.תהליך המתווך הקיצוני הזה יכול להפשיט אטומי מימן מרשתות אלקלוניות, תוך מתן קערה של מדרגות חמצון שבסופו של דבר לשבור את פחמן בחזרה לשמן כבד, כמו אלפטנים, וזיהומים המכילים כי הם מגנטיים במיוחד ארומים יעילים במיוחד.

הקינטיקה התגובה מושפעת ממספר גורמים.מינון האוזון, זמן מגע, pH, טמפרטורה, והריכוז הראשוני של שמן וחוסנים את כל לקבוע את שיעור והיקף של מינונים האוזון הטיפוסי לנפט ומחזור הסרת נזיחה מ 50 עד 500 מ"ג OFLT:03FLT:1 לליטר של פסולת, עם מספר פעמים מגע של 15 עד 60 דקות, לעתים קרובות להשתמש במערכות טיפול של אוטאזנות מתמשכת.

השוואה עם שיטות טיפול לאמנה

כדי להעריך את התפקיד של אוזון, זה עוזר להשוות אותו עם הטכנולוגיות אשר שימשו באופן מסורתי עבור שמן וסריגה מגורפת:

(FLT:0) הפרדה וסקיצות: FIRLT:1 (שיטות פיזיות אלה יעילות רק עבור שמן חופשי (דרופים גדולים יותר מ-150 מיקרונים) מזהמים וממסים עוברים ללא טיפול.
(FLT:0Chemical coagulation and flocculation:FLT) 1 הוספת אלומיניום או מלחי ברזל מערערמים את מאגרי הנפט ומאפשר להם להימחק על ידי פי הפלט או התיישבות.בעוד יעיל, גישה זו מייצרת כמויות משמעותיות של פיסת משיכה כימית שיש לפרק מים וניתוק של עלויות גבוהות יותר.
(FLT:0Dissolved Air flotation (DAF): DAF 1DAF יכול להסיר טיפות שמן קטנות יותר מאשר skimming, אבל יעילותו יורדת בחדות עם משקעים דקים מאוד או עומסים גבוהים של גולש.Ozone יכול להשתלב במערכות DAF כדי לשפר את ההחזקה של חלקיקים בועות או מוחל כטיפול מקדים לפירוק לפני היטלים לפני הפלה.
(FLT:0) טיפול ביולוגי: 1FLT:1 הרבה פחמימנים הם biodegradable, אבל עומסי שמן גבוהים יכולים לעכב פעילות מיקרוביאלית, לגרום לפיזור, או לקחת כמה ימים כדי להפחית. Ozonation יכול באופן חלקי חמצון של תרכובות reidize realcitrant, מה שהופך אותם יותר ניתן לפירוק ביולוגית כצעד טרום טיפול.
(FLT:0) מנברן filtration (UF/RO): FLT:1 ממברנס יכול להשיג שיעור הסרה גבוה מאוד, אך הם נוטים לפסולת מנפט ורווחה. Ozonation לפני סינון ממין יכול להפחית את הפוטנציאל הפגום על ידי חמצון של המפגעים האורגניים ולהפחית את תכונותיהם הדבקות.

לסיכום, אוזון אינו תמיד פתרון של עמידה, אלא הוא מצטיין כמרכיב משולב בתוך רכבת טיפול רב-בארייר, במיוחד כאשר שמנים מלוטשים או מפורשים נמצאים.

יתרונות ויתרונות של Ozonation

אימוץ גדל של אוזון לנפט והסרה של נזיפה מונע על ידי מספר יתרונות נפרדים:

(FLT:0) יעילות גבוהה נגד פחמימנים מורכבים:FreaLT:1 בניגוד לשיטות פיזיות רבות, אוזון יכול לזלזל רווי, לא רווי, ארומטי, ופוליציקלי פחמימנים, כמו גם חומצות שומן, triglycerides, ו lubricants סינתטי.זה אחת הטכנולוגיות המעטות המסוגלות להחדיר מולקולות מינרליות כמו אסטרופינים.
(FLT:0) פסולת משנית: FLT:1 אוזון מגיב במהירות ולאחר מכן חוזר לחמצן.המוצרים היחידים הם מים, פחמן דו חמצני, ומולקולות קטנות מחומצות לא קיים שום משיכה כימית להבריח, לא להשתמש בתקשורת מסנן מובזבז, ולא זרם דחו מרוכז (כמו עם membranes).
(FLT:0) ,Ricants התגובה של רכיל:FLT:1ure Ozonation בדרך כלל דורש זמני מגע של דקות, לא שעות או ימים.זה מאפשר לצמחים טיפול לעבד את שערי זרימה גבוהים עם כור קומפקטי יחסית.
(FLT:0) די-הסברה כשותף:FLT ( 1 אוזון) הוא חיטוי רב עוצמה כי חיידקים, וירוסים, ו protozoa. בפרויקטים של תגמול מים פסולת, אוזון בו זמנית מסיר שמן וחוספס ומחטא את הפזמון - מניעת הצורך בהשמדה נפרדת או מדרגות UV.
(FLT:0) שיפור של ביו-דידה: ⁇ 1 (ראה: מינרליזציה מלאה) גם כאשר מינרליזציה מלאה אינה מושגת, אוזון באופן חלקי מחמצן מולקולות נפט גדולות לתרכובות קטנות יותר, יותר ביו-מרודניות.
(FLT:0) חופש מסיכון אחסון כימי: FLT:1 מאז האוזון נוצר באתר ומשמש באופן מיידי, אין צורך תחבורה, לאחסן, או לטפל בחמצן מסוכנים כמו גז כלור או מימן מרוכז לכלי חמצן.

במחקרים תעשייתיים רבים, מערכות השמה הפחיתו את ריכוז הנפט והרווחה ממספר מאות חלקים ל-10 מ"ג/L – בתוך גבולות השחרור האופייניים.לדוגמה, צמח עיבוד העוף הגדול בדרום-מזרח ארצות הברית ייושם אוזון כצעד מלוטש לאחר DAF וחתך את רמות הנפט והרווחה הממוצעות שלו מ-45 מ"ג/L ל- 2 מ"ג / L, תוך צמצום השימוש ב- 70%.

אתגרים ומגבלות

למרות היתרונות שלה, אוזון אינו ללא אתגרים שיש לנהל בקפידה במהלך תכנון ותפעול:

עלויות התפעול:0 (Capital and התפעוליות: FLT:1 אוזון גנרטורים, אגן מגע, ויחידות הרס גז דורש השקעה גדולה מעלה.צריכת האנרגיה ידועה גם: ייצור 1 ק"ג של אוזון בדרך כלל צורכת 10-15 קילוואט, בהתאם לטכנולוגיות הדור ולהזנת איכות הגז.עבור מערכות גדולות, חמצן (במקום אוויר) יכול להפחית אנרגיה, אך מוסיף את העלות של חמצן או אחסון נוזלי.
(FLT:0) בריאות ובטיחות: Ozone הוא גז רעיל עם הגבלת חשיפה מותרת של רק 0.1 ppm מעל שמונה שעות. לילאקס חייב להיות מזוהה על ידי צגים רצופים, וכל אוזון לא מנוסד בגזרה חייב להיחרב (בדרך כלל תרמי או קטליטי) לפני שחרור לאטמוספירה.
(FLT:0) קדמה של מוצרים לא רצויים: ⁇ 1 בתנאים מסוימים - במיוחד כאשר תולעים ברום נוכחים - ozonation יכול ליצור bromate, תוצר לוואי חיטוי מבוקר במים לשתייה.בשמן פסולת שמן שמן שמן שמן שמן, אוזון עשוי גם לייצר aldehydes, ketones, או תחמוצמי חמצן אורגני שיכול להיות רעיל אם לא עוד על ידי חומרים אלה הם בדרך כלל מופעלים עם טיפול כימי או מופעל עם פחמן.
(FLT:0) ניהול מחצית החיים הקצר והחיוניות: ⁇ 1 (הגוף מתכווץ במהירות, אין חיטוי חיני במערכת המים הטיפולית צריכה להיות מאוחסנת או מועברת, מחטא משני (כמו chlorine) עשוי להיות נדרש.
(FLT:0) התערבות מ מוצקים מושעה ו scavengersibers:FLT ( 1:1 רמות גבוהות של מוצקים מושעה, alkalinity, או חומר אורגני טבעי יכול לצרוך אוזון לפני שהוא מגיב עם שמן ו grease. Pre-טיפול להסרת מוצקות ולהתאים את pH הוא לעתים קרובות הכרחי כדי להשיג ניצול אוזון יעיל עלות.

אתגרים אלה אינם ניתנים למדידה.מהנדסים מנוסים יכולים לתכנן מערכות שמייעלות את העברת האוזון, למזער את הנפיחות, ולשלב אמצעי בטיחות.העלות הכוללת של בעלות לעתים קרובות משווה את הטיפול הכימי כאשר הם מסלקים, אחסון כימי, עלויות העבודה נגרמות.

דרישות עבור Ozonation Systems

תכנון מערכת אוזון יעילה לנפט ולהסרת נזילות דורש תשומת לב למספר פרמטרים עיקריים:

אוזון דוזה וביקוש

המינון האוזון הנדרש נקבע על ידי הביקוש לחמצן הכימי (COD) או שמן וריכוז בשפכים.כלל אצבע הוא כי 1.5 עד 2.5 מ"ג של אוזון נדרשים לכל מ"ג של COD שיש להסיר. עם זאת, המינון בפועל חייב להיות מאושר באמצעות ספסל או פיילוט בדיקות, כי פעילות של שמנים שונים משתנה.

קשר והעברות המונים

Ozone חייב להיות מועבר ביעילות משלב הגז לשלב הנוזל.הגישות הנפוצות ביותר הן דיבפטנים מרוצפים היטב מותקנים בעמודות עמוקות (5-8 מ' עומק מים) ו- אוודוריים המוצבים בלולאה של צד-זרם השדרה. עמודות בועות מציעות יותר זמן מגע אבל עלויות הון גבוהות יותר, בעוד מערכות אוטורי הן קומפקטיות יותר ויכולות להעביר יעילות מעל 90% עם רטיבות קירור לשימוש ביישומים ספציפיים.

pH ובקרת טמפרטורה

מכיוון שדור רדיקלי הידרוקסיל גדל ב- pH אלקליין, מערכות רבות מופעלות ב- pH 8-9 כדי למקסם את מסלול החמצן הבלתי ישיר-מיש (אך, pH גבוה מאוד (>10) יכולות להאיץ את פירוק האוזון במהירות כה רבה עד שהגז מבזבז.טמפרטורה משפיעה גם על מנת יתרת האוזון – מים חמים מחזיקים פחות גז – כך שחילופי חום עשויים להיות נחוצים אם המים חמים, כפי שלעתים קרובות הם מזון.

תגובה ל-Ciguration

מערכות זרימה רצופות בדרך כלל להשתמש במספר רב של טנקים מעורבים לחלוטין בסדרה או צור קשר זרימה.מספר השלבים נבחר לדפוסי זרימה אידיאליים משוערים ולספק זמן מגורים מספיק.עבור טיפול אצווה, טנק אחד עם תיקון הוא נפוץ. בכל המקרים, הכור חייב להיות חתומה ואוורור ליחידת הרס.

טיפול Off-Gas

כל אוזון הממלט את השלב הנוזלי חייב להיהרס לפני השחרור.התיאורים הירויים החמים את הגזים עד 350 מעלות C-400 מעלות צלזיוס, בעוד משחורי הקטליטיים פועלים בטמפרטורות נמוכות יותר (כ-50 מעלות צלזיוס) באמצעות תחמוצת מנטיקה מגברנית או זרזים קנייניים. צגים מתמשכים על הערימה מבטיחים כי ריכוזי האוזון נשארים מתחת לגבולות רגולטוריים.

שילוב עם תהליכים אחרים

עוץ הוא לעתים נדירות הטיפול היחיד.זה עובד הכי טוב כאשר הוא ממוקם לאחר הסרת שמן עיקרי (סקיינג, DAF) ולפני טיפול ביולוגי או הליטוש סופי.בעיצובים מסוימים, אוזון מוזרק לתוך זרם מחזור הדם DAF כדי לפרק את הרקמות ולספק מיקרובbbles. באחרים, זה משמש כטיפול מקדים כדי להפחית את העומס על מטה המוח או biotowers.

יישומים ומחקרי מקרים

עוץ הוחל בהצלחה על פני תעשיות רבות עם אתגרים שמנים ועייפים:

(FLT:0 עיבוד מזון: ⁇ FLT:1 בשר, עוף ודגים צמחים לייצר מים פסולת גבוהה סטריאנס עשיר בשומן בעלי חיים ושמן. Ozonation, לעתים קרובות יחד עם DAF, הוכח להפחית שומן, שמנים, ו greases (FOG) על ידי 90- 9, בעוד גם לשלוט ריחות ופתוגנית לאחרונה יכול להיות מחקר על ידי מתקן 5 מ"ג / 4 גרם עד 20 גרם).
(FLT:0Petroleum ופטרוצ'י:FreaLT:1) מקררים וצמחים פטרוכימיים מייצרים פסולת המכילה שברירי שמן גולמיים, ארומטים פוליציקליים, ופחמימנים מורכבים. Ozonation שימש לטיפול בזרמים סיבתיים מובלים, להסיר phenols ו cresols, וכדי לשבור את מאגרי הנפט במים משוחררים, 000 ליטרים מ , מ , 000 ליטרים מ , 000 ליטרים מ , 000 ליטרים מ , 000 ליטרים מ , 000 ליטרים מ , 000 ליטרים מ , 000 ליטרים מ , 000 ליטרים מ , 000 ליטרים מ , 000 ליטרים מ , 000 ליטרים מ , 000 ליטרים מ , 000 ליטרים מ , 000 ליטרים מ מילימטרים מ , 000 ליטרים מ , 000 ליטרים משוחררים מ , 000 ליטרים מ , 000 ליטרים מים דלימים מ , 000 ליטרים מ , 000 ליטרים מים משוחררים מ"מ"ג"ג' מילימטרים מ"ג' מילימטרים מ"ג' מילימטרים מ"
(FLT:0) מיטלוויי: 1FLT (החלים) קיצוץ נוזלים, קירורים, ו lubricants המשמשים במבצעים ממנצ'ינג הופכים מזוהמים עם שמנים הידראוליים וצמיחה מיקרוביאלית.Ozone הוכח כי שניהם לשבור את רכיבי הנפט ולחטא את הקרון, להאריך את החיים השימושיים שלה ולהפחית את תדירות הבזבוז.
(FLT:0) קטר ותעשיות לונדries: חליל 1 (Virph 1: מים מניקוי רכב, חלקים כביסה, ו laundries תעשייתי מכילים תערובת של שמנים, משככי, מתכות כבדות. Ozonation מפחיתה שימוש כימי על ידי חמצון העומס האורגני, והוא גם הורס גולשים אשר אחרת יפריעו לריצוף.

השפעה כלכלית וסביבתית

כאשר בוחנים את אוזון עבור שמן ועיבוד טיפול, חשוב לשקול הן עלויות תפעול ישיר והן את גורמי מחזור חיים רחב יותר.העלות האנרגיה של הדור האוזון היא ההוצאה התפעולית העיקרית, אך לעתים קרובות היא מתבטלת על ידי חיסכון ברכישות כימיות, דמי סלפטים, והפחתה של תחזוקה של ציוד מטה הזרם מדי שנה.מערכת תעשייתי טיפוסית טיפול של 500 מ"ק ליום עשויה לצרוך 30-50 קילו עבור אוזון, במחיר של כ-2,000 דולר לחודש, אך גם כן, 000 דולר ל-5,000 דולר ל-5,000 דולר בשנה.

מבחינה סביבתית, ל-Ozonation יש פרופיל חיובי.It מקטין את נפח הפסולת המסוכנים הדורשת את סילוק, מוריד את הביקוש לחמצן הכימי (COD) ו רעילות של ה- effent, ומונע את הייצור של תרכובות אוברכוניות שעלולות להיווצר כאשר כלוראין-חמצן מבוסס-חמצן משמש גם כן, משום ש-Ozone Decomposes to חמצן, הוא אינו מצטבר בתקנות המערכת האקולוגית כמו גם מנקה, כמו מיקרו-חומרים, כמו גם עבור חומרים מזינים אחרים.

פרספקטיבה עתידית

(ה) אימוץ של אוזון לנפט ולהסרת קרמיקה צפוי להאיץ ככל שעלויות הגנרטור ממשיכות לרדת וככל שמערכות בעלות עוצמה גבוהה יותר, נמוכות-היתר נכנסות לשוק.התקדמות בטכנולוגיית האלקטרודה הקרמיקה ואספקת הכוח המומסתתתתת מבטיחות להפחית את צריכת האנרגיה ב-20-30% במהלך העשור הבא, במקביל, שילוב של אוזון עם תהליכים מתקדמים אחרים של חמצון - כגון אור אולטרה-סגול (U3 / F2F2: 2 LT2: 2:

מערכות בקרה מונחות נתונים המעקב אחר הביקוש של האוזון בזמן אמת יייעלו ויפחיתו את הפסולת באנרגיה.מכונות למידה אלגוריתמיות המנבאות pH אופטימלי, מנה, וזמן מגע המבוסס על תכונות מים נכנסים גם הם בפיתוח.סוף סוף, המוקד הגובר על שימוש במים ואפס פסולת נוזלית (ZLD) בתעשייה יסיע את הביקוש לטכנולוגיות טיפול המסוגלות לייצר איכות גבוהה מאוד - נישה כי ממלאת באופן הערצה.

מסקנה

Ozonation היא טכנולוגיה חזקה, תכליתית וטבעית של איכות הסביבה לטיפול במי פסולת מזוהמת עם שמן ורווחה.היכולת שלו להרוס שמנים מחוסנים, לפרק פחמימנים מורכבים, ולחטא בו זמנית הופכת אותה לאופציה אטרקטיבית עבור תעשיות המבקשות לעמוד במגבלות פריקה מחמירות יותר או לאפשר לחזרת מים. בעוד אתגרים כגון עלות הון וניהול בטיחות להישאר, חיסכון תפעולי ארוך טווח, ייצור פסולת, לעתים קרובות, ותפקוד יעיל יותר יעיל יותר של מזון, הופך להיות יעיל יותר של טיפול או טיפול או יעילות או יותר יעיל יותר.