Oczyszczanie i ponowne wykorzystanie ścieków w przemyśle kosmetycznym

• 1. Wprowadzenie: Ścieki z przemysłu kosmetycznego
• 2. Technologie uzdatniania i ponownego wykorzystania wody w przemyśle kosmetycznym. Proces zaproponowany przez SIGMA
  • 2.1. Oddzielanie olejów i tłuszczów: urządzenia CAF
  • 2.2. Oczyszczanie fizykochemiczne i urządzenia DAF
  • 2.3. Bioreaktor z membranami ultrafiltracyjnymi MBR
  • 2.4. Odwrócona osmoza
  • 2.5. Przetwarzanie osadów
• 3. Przykład sukcesu firmy SIGMA: Beiersdorf Manufacturing Tres Cantos – Madryt.
• 4. Bibliografia

1. Wprowadzenie: Ścieki w przemyśle kosmetycznym

Branża kosmetyczna zużywa ogromne ilości wody i podlega coraz bardziej rygorystycznym limitom zrzutu ścieków. Te dwa czynniki spowodowały znaczny wzrost liczby instalowanych oczyszczalni ścieków, które umożliwiająponowne wykorzystanie ścieków.

Ponowne wykorzystanie ściekówjest zgodne z zasadami GOSPODARKI OBIEGOWEJ I ZRÓWNOWAŻONEGO ROZWOJU, które coraz więcej branż wdraża w swoich procesach gospodarowania odpadami.

Ścieki powstające w przemyśle kosmetycznym charakteryzują się wysoką zawartością zawiesin, chemicznego zapotrzebowania na tlen (CZT), olejów i tłuszczów (barwników, olejów i emulsji).

Następnie stosuje się proces biologiczny, który usuwa ChZT i substancje odżywcze za pomocą bioreaktora membranowego. Przed ostateczną utylizacją osadu można przeprowadzić oczyszczanie trzeciego stopnia z wykorzystaniem odwróconej osmozy w celu poprawy jakości oczyszczonej wody.

Jednak ze względu na zaostrzenie limitów zrzutu ścieków oraz rosnącą potrzebęponownego wykorzystania wodycoraz częściej stosuje się procesy intensywnego i wysoce wydajnego oczyszczania,które wykorzystują zaawansowane technologie w celu spełnienia wymagań dotyczących jakości wody przeznaczonej do ponownego wykorzystania.

W ostatnich latach przetestowano różne technologie fizyczne, chemiczne i biologiczne. Jednym z najskuteczniejszych procesów jest zastosowaniebioreaktorów membranowych MBR, poprzedzonychstarannie zaprojektowanąobróbką fizykochemiczną. Dzięki zastosowaniu zaawansowanych procesów filtracji z wykorzystaniem membran odwróconej osmozy można uzyskać wodę uzdatnioną o wysokiej jakości, nadającą się do ponownego wykorzystania.

2. Technologie uzdatniania i ponownego wykorzystania wody w przemyśle kosmetycznym

Skuteczny proces oczyszczania ścieków w przemyśle kosmetycznym musi spełniać następujące cele:

• Przestrzegać przepisów dotyczących składowania odpadów.
• Wytwarzanie wody o jakości wystarczającej do ponownego wykorzystania.
• Musi zapewniać efektywne wyniki zarówno pod względem środowiskowym, jak i ekonomicznym.
• Musi umożliwiać przyszłe zwiększenie wydajności, biorąc pod uwagę rosnący popyt i produkcję w tej branży.

Konfiguracja, która okazała się najbardziej wydajna, to połączenie następujących procesów:

• Oddzielanie olejów, tłuszczów i zawiesin stałych poprzez fizykochemiczną obróbkę wstępną
• Zaawansowane oczyszczanie biologiczne.
• Oczyszczanie trzeciego stopnia z wykorzystaniem technologii membranowych opartych na odwróconej osmozie.

Proces ten można modyfikować i dostosowywać do poszczególnych przypadków oraz do każdego rodzaju wody, jednak podstawowe zasady pozostają niezmienne.

Oczyszczanie wstępne: usuwanie olejów, tłuszczów i zawiesin.

• Flotacja z indukowanym strumieniem powietrza (CAF) do oddzielania tłuszczów i olejów.
• Koagulacja – flokulacja i neutralizacja w celu aglomeracji cząstek stałych zawieszonych w cieczy.
• Flotacja z wykorzystaniem rozpuszczonego powietrza (DAF) do oddzielania zawiesin stałych i części substancji organicznych.

Oczyszczanie biologiczne: usuwanie ChZT i substancji biogennych.

• Bioreaktor membranowy MBR z systemem napowietrzania i ultrafiltracji.
• Oczyszczanie trzeciego stopnia: najwyższa jakość ścieków.
• Zastosowanie membran do odwróconej osmozy w celu uzyskania wyjątkowej jakości uzdatnionej wody.

Oczyszczanie osadów.

Szlamy powstające na poszczególnych etapach muszą być odpowiednio zagospodarowane i oczyszczone.

Skuteczną metodą przetwarzania osadów powstających w przemyśle kosmetycznym jest stabilizacja poprzez fermentację (aerobową lub beztlenową), a następnie odwadnianie i zagęszczanie za pomocą wirówki.

Rysunek 1 przedstawia uproszczony schemat pełnego procesu oczyszczania ścieków z przemysłu kosmetycznego, który umożliwia ponowne wykorzystanie wody i/lub jej odprowadzenie do sieci kanalizacyjnej.

2.1. Oddzielanie olejów i tłuszczów: urządzenia CAF

Systemy separacji powietrznej z indukcją (CAF– „cavitation air flotation”) są zazwyczaj prostymi systemami o bezpośrednim działaniu.

System ACAF, wyprodukowany przez firmę SIGMADAF, jest niezwykle prosty w obsłudze, ponieważ nie zawiera skomplikowanych elementów mechanicznych i nie wymaga ręcznej interwencji. Układ mechaniczny składa się zaledwie z dwóch elementów i nie wymaga sprężarek powietrza, pomp ani zbiorników sprężających.

Jest to niezwykle wydajny separator olejów i tłuszczów, charakteryzujący się skutecznością na poziomie 99% i bardzo niskimi kosztami utrzymania. Systemy CAF umożliwiają oczyszczanie wód o bardzo zmiennym natężeniu przepływu i stężeniu, zapewniając doskonałe wyniki w każdym przypadku. 

Woda przeznaczona do uzdatnienia wpływa do niewielkiego odcinka napowietrzającego, w którym zainstalowany jest napowietrzacz kawitacyjny. Następnie przepływa w górę przez ten odcinek, mieszając się z mikropęcherzykami wytwarzanymi przez napowietrzacz kawitacyjny.

Ten aerator to urządzenie, które przenosi powietrze z górnej części powierzchni do dolnej poprzez rurę ssącą. Aerator działa na zasadzie wytwarzania podciśnienia w wirówkach rur odprowadzających powietrze, które obracają się zanurzone w cieczy.

Powietrze przepływa przez wał maszyny, opadając z górnej części powierzchni, wypełniając pustkę i tworząc mikropęcherzyki. Pęcherzyki unoszą się spiralnie w kierunku powierzchni. Tlen zawarty w powietrzu jest przekazywany do cieczy.

Różnica gęstości między masą powietrzno-wodną a cieczą powoduje powstanie prądu wznoszącego, któryunosi cząsteczki tłuszczu i zawieszone cząstki stałe ku powierzchni.Mikropęcherzyki przylegają do cząstek i utrzymują je na powierzchni. Na powierzchni powietrze przemieszcza się promieniowo, wypychając oleje i cząstki stałe.

Materiał flotacyjny jest okresowo i automatycznie usuwany przez mechanizm zgarniacza, który wypycha odpady unoszące się na powierzchni, przenosząc je od wlotu zbiornika flotacyjnego w kierunku wylotu, skąd są kierowane do kanału odprowadzającego.

Oczyszczona woda jest kierowana do komory przelewowej przez zanurzony odpływ, a następnie odprowadzana. Przelew reguluje poziom cieczy w zbiorniku flotacyjnym, zapobiegając przedostawaniu się warstwy oleju do kanału odprowadzającego osady.

Wzdłuż dna komory flotacyjnej rozmieszczone są rury recyrkulacyjne, które zapewniają ciągłą flotację zawartości zbiornika, nawet w przypadku przerwy w dopływie.

SIGMA oferuje szeroką gamę urządzeń SIGMA ACAF, które można obejrzeć pod poniższymi linkami:

System flotacji ACAF

Zalety systemów SIGMA ACAF

• Prosta obsługa: nie zawiera skomplikowanych elementów mechanicznych i nie wymaga ręcznej interwencji.
• Szeroki zakres wydajności oczyszczania: produkujemy urządzenia SIGMA ACAF, które umożliwiają oczyszczanie do 500 m³/h, a dzięki specjalnym systemom można je dostosować nawet do większych przepływów.
• Doskonałe wyniki: skuteczność usuwania olejów i tłuszczów w systemie SIGMA ACAF wynosi 99%.
• Oprócz usuwania olejów i tłuszczów urządzenia te wspomagają pozostałe etapy oczyszczania, ponieważ umożliwiają oddzielenie znacznej części zawiesin stałych.

2.2. Oczyszczanie fizykochemiczne i urządzenia DAF

Oczyszczanie fizykochemiczne ma na celu aglomerację zawiesin stałych przed ich wprowadzeniem do systemu DAF i obejmuje różne procesy:koagulację, regulację pH oraz flokulację.

Celem koagulacji jest destabilizacja substancji koloidalnych. Reakcja ta zachodzi w wyniku dodania środka koagulującego (polichlorku glinu, środków koagulujących pochodzenia organicznego itp.) za pomocą pompy dozującej.

Zadaniem neutralizacji jest dostosowanie pH powstałego w wyniku procesu koagulacji do wartości około 7. Neutralizacja odbywa się poprzez dodanie zasad lub kwasów za pomocą pompy dozującej sterowanej przez miernik pH.

Flokulacja polega na dodaniu polielektrolitu – anionowego lub kationowego – którego polaryzacja różni się w zależności od konkretnego przypadku. Jego zadaniem jest agregacja skrzepów powstałych w procesie koagulacji oraz uzyskanie kłaczków o rozmiarze umożliwiającym ich skuteczne i szybkie oddzielenie od wody (klarowanie) w urządzeniu do flotacji.

Aby określić rodzaje i niezbędne dawki środków koagulujących, flokulujących oraz regulujących pH, konieczne jest przeprowadzenie badań laboratoryjnych ścieków. W firmie SIGMA możemy wykonać te badania, znane jako testy w słoikach (Jar-Test), w naszym laboratorium SIGMALAB.

SIGMA oferuje dwa rodzaje technologii koagulacji, regulacji pH i flokulacji: system oparty na zbiornikach z mieszadłami, w których zachodzą reakcje, lub specjalny system ciągły z przepływem tłokowym SIGMA PFL. Technologia jest dobierana i projektowana w zależności od przepływu, który ma być oczyszczony, oraz wymaganych dawek środków.

Płatki powstałe w procesie koagulacji i flokulacji mają idealną wielkość do oddzielania od wody w instalacji flotacji z wykorzystaniem rozpuszczonego powietrza (DAF). Technologia DAF opracowana przez firmę SIGMA łączy zasady flotacji z wykorzystaniem rozpuszczonego powietrza oraz sedymentacji z optymalną konstrukcją urządzeń.

Technologia DAF stanowi skuteczny i niezawodny proces separacji olejów, tłuszczów, koloidów, jonów, makrocząsteczek, mikroorganizmów i włókien.

Proces koagulacji i flokulacji, po którym następuje filtracja z osadem (DAF), jest bardzo popularną i powszechnie stosowaną metodą oczyszczania ścieków w przemyśle kosmetycznym. Przez lata wykazał on swoją skuteczność pod względem wydajności oraz oszczędności kosztów – zarówno eksploatacyjnych, jak i związanych ze zużyciem środków chemicznych i energii – pod warunkiem prawidłowego zaprojektowania. Jest to skuteczna i niezawodna metoda wstępnego oczyszczania ścieków przemysłowych.

Podczas procesu DAF sprężone powietrze jest wprowadzane do strumienia recyrkulacyjnego osadu, rozpuszcza się w cieczy, a następnie tworzy pęcherzyki o średnicy od 30 do 50 µm, gdy jest uwalniane przez głowicę rozpraszającą do komory flotacyjnej. Zkoagulowane i flokulowane cząstki przylegają do pęcherzyków i unoszą się na górę urządzenia DAF, gdzie są usuwane mechanicznie.

Osad opada do komory osadowej na dnie urządzenia DAF i jest usuwany za pomocą systemu odprowadzania osadu, zazwyczaj w postaci ślimaka.

Oczyszczona woda opuszcza urządzenie DAF poprzez regulowany system odprowadzania nadmiaru cieczy. Część tego strumienia oczyszczonej wody zostanie przekierowana przez pompę recyrkulacyjną do układu sprężania i nasycania powietrzem. 

Rysunek 6.Urządzenia SIGMA DAF – widok zainstalowanego urządzenia oraz fragment procesu instalacji.

SIGMA oferuje szeroką gamę urządzeń do flotacji DAF, zaprojektowanych specjalnie pod kątem przepływu, który ma być oczyszczany, oraz wymagań przestrzennych – od urządzeń obsługujących przepływy rzędu 5 m³/h po urządzenia o wydajności 1000 m³/h; w ofercie znajdują się również urządzenia kompaktowe. Wydajność oczyszczania urządzeń SIGMA DAF obejmuje zakresy obciążenia zanieczyszczeniami do 40 kg substancji stałych na powierzchnię flotacyjną.

Oferujemy szeroki wybór wysokowydajnych urządzeń dostosowanych do różnych natężeń przepływu; każde urządzenie jest specjalnie zaprojektowane pod kątem danego natężenia przepływu i jego właściwości:

• SIGMA DAF FPAC: przeznaczony do przepływów o wartości od 5 do 160 m³/h, charakteryzujących się bardzo wysoką zawartością cząstek stałych. Jest to system przepływu poprzecznego o wysokiej wydajności.

• SIGMA DAF FPBC:przeznaczony do przepływów od 10 do 250 m³/h przy niskim lub średnim stężeniu zawiesiny. Urządzenie wykorzystuje przepływ przeciwprądowy i charakteryzuje się wysoką wydajnością.

• SIGMA DAF FPHF: przeznaczony doprzepływów od 200 do 1000 m³/h oraz do wody o dużej zawartości zawiesin. W celu uzyskania optymalnej wydajności stosuje się połączenie przepływu przeciwprądowego i poprzecznego.

• COMPACT DAF:kompaktowe urządzeniamontowane na ramie, w których połączono system koagulacji i flokulacji z separatorem DAF, co pozwala zaoszczędzić miejsce i zmniejszyć zużycie energii.

Zalety systemów SIGMA DAF:

• Wysoka i stała jakość osadu.
• Szybkie uruchomienie.
• Minimalna ilość osadu (stężenie osadu do 5%, znacznie wyższe niż w przypadku konwencjonalnych osadników)
• Łatwy w obsłudze dzięki prostym, elastycznym i wydajnym systemom sterowania.
• Sprawdzona technologia, elastyczna w zależności od potrzeb i niezawodna.

2.3. Bioreaktor z membranami ultrafiltracyjnymi MBR

W oczyszczaniu ścieków pochodzących z przemysłu kosmetycznego powszechnie i skutecznie stosuje się aerobowy proces biologiczny z wykorzystaniem osadu czynnego w reaktorze typu MBR(membrane bio-reactor).

Reaktory MBR łączą proces oczyszczania biologicznego z membranami ultrafiltracyjnymi, które służą do oddzielania wody od osadu. Proces biologiczny może być tlenowy, beztlenowy lub anaerobowy; w przypadku oczyszczania ścieków pochodzących z przemysłu kosmetycznego stosuje się zazwyczaj oczyszczanie tlenowe.

Zastosowanie membran ultrafiltracyjnych jako technologii klarowania pozwala osiągnąć bardzo wysokie stężenia biomasy w reaktorze, wynoszące od 6000 do 12000 mg/l MLSS (mixed liquor suspended solids), co zapewnia wysoką wydajność procesu biologicznego przy minimalnej produkcji nadmiarowego osadu, dlatego też objętości tego typu reaktorów są znacznie mniejsze niż w przypadku procesów biologicznych konwencjonalnych.

Procesy MBR można zaprojektować tak, aby strefa lub zbiornik membranowy znajdował się poza zbiornikiem reakcyjnym lub wewnątrz niego.

 Proces biologiczny tlenowy polega na rozkładzie substancji organicznych zawartych w oczyszczanych ściekach pod wpływem działania mikroorganizmów w obecności tlenu. W trakcie tego procesu do środowiska reakcji (składającego się ze ścieków i mikroorganizmów) wprowadza się tlen za pomocą systemów napowietrzania.

W przypadku typowych ścieków z przemysłu kosmetycznego zaleca się stosowaniespecjalnych dyfuzorów do napowietrzania z drobnymi pęcherzykamiorazrygorystyczną kontrolę zawartości tlenu rozpuszczonego, co pozwala uzyskać optymalne zużycie i zmniejszyć zużycie energii.

W przypadku stosowania procesu tlenowego i zainstalowania w związku z tym napowietrzaczy w środowisku reaktora zaleca się zastosowanie konfiguracji a) przedstawionej na rysunku 13, polegającej na zastosowaniu zewnętrznego modułu membranowego, aby nie utrudniać przenoszenia tlenu do środowiska reakcji.

Aby proces ten przebiegał prawidłowo, w środowisku reakcji muszą być spełnione następujące warunki:

• Należy utrzymywać pH w zakresie od 6,5 do 8,5.
• Temperatury w zakresie od 10 do 40°C. Najlepsze plony uzyskuje się w temperaturze od 20 do 35°C.
• Brak substancji toksycznych lub hamujących proces, takich jak metale ciężkie, nadmierne zasolenie itp.

Roztwór z reaktora biologicznego, charakteryzujący się bardzo wysoką zawartością osadu MLSS, trafia do strefy membran ultrafiltracyjnych, gdzie odbywa się proces filtracji.

Membrany oddzielają fazę stałą od cieczy (zwanej dalej „permeatem”), która jest kierowana do zbiornika magazynowego, podczas gdy substancje stałe są ponownie kierowane do reaktora biologicznego poprzez obieg recyrkulacyjny.

Jednym z najważniejszych aspektów reaktora MBR (jak i każdej technologii wykorzystującej membrany) jestsystem czyszczenia, ponieważ membrany są podatne na zanieczyszczenia i zatykanie, co zmniejsza ich wydajność i skraca okres eksploatacji. Membrany zanurzone są okresowo czyszczone poprzez przepłukiwanie strumieniem wody płynącej w przeciwnym kierunku, przy czym jako siłę napędową wykorzystuje się sam permeat oraz powietrze.

Od czasu do czasu moduły membranowe będą zanurzane w roztworze czyszczącym zawierającym środki chemiczne (zazwyczaj kwasy).

Nadmiar osadu powstałego w wyniku procesu biologicznego, który należy usunąć w celu utrzymania stałego stężenia biomasy, pochodzący z czyszczenia, jest kierowany doprocesu oczyszczania osadu opisanegow punkcie 2.5.

Firma SIGMA, we współpracy z KOCH, projektuje swoje instalacje MBR tak, aby zoptymalizować wydajność membran poprzez specjalne zaprojektowanie układów hydraulicznych w tej sekcji, co pozwala kontrolować i optymalizować prędkości przepływu przez membrany, zmniejszając zużycie energii niezbędnej do osiągnięcia dłuższych cykli filtracji i wydłużenia żywotności membran.

Reaktory MBR stosowane do oczyszczania ścieków z przemysłu kosmetycznego, zaprojektowane przez firmę SIGMA, wykorzystująmembrany z włókien pustych oprzepływie typu „out-in”, połączone w wiązki lub moduły zanurzone w biomasie w strefie membranowej. Charakteryzują sięwysoką wytrzymałością mechaniczną.Membrany są rozmieszczone w seriach wiązek zamontowanych na wielu konstrukcjach ze stali nierdzewnej z podpórkami.Membrany ultrafiltracyjne pozwalają zatrzymywać i usuwać z osadu:

• Ciała stałe w zawiesinie
• Bakterie
• wirus
• Białka
• Koloidy

Najważniejsze cechy membran ultrafiltracyjnych i ich konstrukcji modułowej są następujące:

• Specjalna konstrukcja końcówek eliminuje problemy związane z zabrudzeniami.
• Kompleksowe podparcie membran umożliwia cyrkulację powietrza i permeatu oraz płukanie przeciwprądowe bez konieczności zmiany konfiguracji, co pozwala na oszczędność energii.
• Konstrukcja w postaci jednolitego, solidnego zespołu, łatwego w montażu i konserwacji.
• Membrany są wzmacniane poprzez splatanie, co zapewnia im bardzo wysoką wytrzymałość mechaniczną niezbędną dla ich trwałości, zwłaszcza w szczególnie trudnych warunkach biologicznych, a także gwarantuje niską podatność na pękanie i zanieczyszczenia. Zapewnia to procesowiwysokie bezpieczeństwo eksploatacyjne.
• Moduły charakteryzują się dużą elastycznością, co pozwala na dostosowanie, w zależności od konkretnego przypadku, następujących parametrów: liczby rzędów w module, liczby elementów w rzędzie, długości włókna (wysokości modułu) oraz gęstości upakowania, co pozwala uzyskać różne powierzchnie filtracyjne. Wszystko to umożliwia pełne dostosowanie wymiarów modułu do wymagań danego zastosowania.

Ścieki pochodzące z prawidłowo zaprojektowanego procesu MBR służącego do oczyszczania ścieków z przemysłu kosmetycznego charakteryzują się jakością pozwalającą na ponowne wykorzystanie wody w niektórych procesach, przy czym dopuszczalne wartości są ustalane przez władze lokalne.

Zalety instalacji SIGMA MBR:

• Ciągłe odprowadzanie oczyszczonych ścieków.
• Całkowite (100%) oddzielenie osadu oraz brak zawiesin i cząstek stałych w wodzie oczyszczonej.
• Bardzo wysoka skuteczność redukcji ładunku organicznego (usuwanie ponad 90% ChZT i_BZT₅).
• Bardzo wysokie stężenie BIOMASY w reaktorze: od 6 000 do 12 000 mg/l MLSS.
• Zmniejszona objętość reakcji i oszczędność miejsca.
• Wysoka odporność na czynniki utleniające.
• Bardzo wysoka i STAŁA jakość odprowadzanej wody z możliwością jej PONOWNEGO WYKORZYSTANIA.
• Minimalne wytwarzanie osadu.

Oprócz wdrażania modułów dołączanych do systemu MBR firma SIGMA projektuje, produkuje i instalujekompaktowe instalacje MBR, którew jednym urządzeniu łączą strefę reakcji (obejmującą strefę beztlenową i strefę napowietrzania) oraz filtrację.Urządzenia SIGMA SMBRoferują następujące zalety:

• Są to rozwiązania typu PLUG&LAY.
• Zapewniają najwyższą niezawodność i trwałość.
• Pozwalają uzyskać stałą jakość ścieków.
• Jest to kompaktna instalacja, która umożliwia modułowe dodawanie membran UF.
• Ich obsługa i sterowanie są proste i niezawodne.
• Wykazują wysoką odporność na czynniki utleniające.

Instalacje SIGMA DAF SMBR są projektowane specjalnie pod kątem każdego strumienia ścieków, który ma być oczyszczany. Ich wydajność wynosi od 20 do 100 m³/dobę.

2.4. Odwrócona osmoza

Chociaż woda oczyszczona w ramach poprzedniego procesu MBR charakteryzuje się bardzo wysoką jakością, co pozwala na jej wykorzystanie jako wody do ponownego użycia w niektórych procesach, nie wszystkie sposoby takiego ponownego wykorzystania są dopuszczalne przez lokalne przepisy.

Aby zwiększyć możliwości ponownego wykorzystania, konieczna jest jeszcze wyższa jakość oczyszczonych ścieków; w tym celu stosuje się technologie odwróconej osmozy jako ostatni etap procesu uzdatniania wody przeznaczonej do ponownego wykorzystania.

Membrany do odwróconej osmozy pozwalają usunąć z wody, oprócz substancji wyeliminowanych wcześniej w procesie ultrafiltracji, następujące składniki:

• Ślady związków organicznych o wysokiej, średniej i niskiej masie cząsteczkowej.
• Jony dwuwartościowe i jednowartościowe.

Odpady z systemu odwróconej osmozy można przetwarzać razem z pozostałymi osadami lub nawet odprowadzać do sieci kanalizacyjnej.

Strumień wody doprowadzany do systemu odwróconej osmozy dzieli się na dwa strumienie: permeat, czyli świeżą wodę nadającą się do ponownego wykorzystania, oraz koncentrat, czyli odrzut.

Najbardziej wydajne membrany do odwróconej osmozy działają na zasadzie przepływu krzyżowego: przefiltrowana woda powstaje prostopadle do kierunku przepływu wody doprowadzanej.

Dzięki tym membranom można uzyskać odzysk wody do ponownego wykorzystania wynoszący nawet 75% przepływu oczyszczanego. W konstrukcji modułów zastosowano membranyspiralne,które zapewniają maksymalną wydajność filtracji.

Systemy odwróconej osmozy zaprojektowane przez SIGMA pozwalają na nawet 15-procentowe zanieczyszczenie membran lub spadek przepływu spowodowany tym zanieczyszczeniem bez utraty wydajności systemu w zakresie produkcji świeżej wody. Urządzenia do odwróconej osmozy są wyposażone w system sterowania, który zapewnia im autonomię i automatyczną pracę przy minimalnej interwencji personelu obsługującego.

Membrany te są wyposażone w systemy i urządzenia zabezpieczające oraz systemy ostrzegawcze, których zadaniem jest ochrona systemu i jego elementów przed awariami spowodowanymi zatorami, zanieczyszczeniami, pęknięciami, nadmiernym obciążeniem mechanicznym, niekontrolowanym ciśnieniem itp.

Powszechną praktyką jest instalowanie dwóch lub więcej stopni odwróconej osmozy w celu uzyskania jak najlepszej jakości oczyszczonej wody.

Wydajność oczyszczania w procesach odwróconej osmozy stosowanych w przypadku ścieków pochodzących z przemysłu kosmetycznego przedstawiono w tabeli 1. Wydajność podano w odniesieniu do ścieków z procesu MBR oraz do końcowego osadu z procesu odwróconej osmozy:

Tabela 1. Wydajnośćprocesu odwróconej osmozy zastosowanego do oczyszczania ścieków z reaktora MBR.

Parametr	Stopień usuwania w procesie odwróconej osmozy (%)
Całkowita zawartość substancji rozpuszczonych	99,1
Twardość całkowita (CaCO₃)	99,8
Wapń	99,8
Magnez	99,7
Sód	98,9
Wodorowęglany	98,4
Chlorki	99,2
Siarczany	99,9
Azotany	95,8

Zalety procesów odwróconej osmozy firmy SIGMA:

• Uzyskanie osadu o najwyższej jakości do ponownego wykorzystania.
• Możliwość odprowadzenia ścieków do sieci kanalizacyjnej, a nawet ponownego wprowadzenia ich do oczyszczalni.
• Odzysk do 75% ścieków w postaci wody oczyszczonej.
• Moduły zamontowane na łatwych w montażu uchwytach.
• Łatwa obsługa i konserwacja.
• Urządzenia solidne i charakteryzujące się wysoką wytrzymałością mechaniczną.

2.5. Przetwarzanie osadów

Osady powstałe w procesie fizykochemicznym oraz nadwyżki z procesu biologicznego są przetwarzane w KOMORZE FERMENTACYJNEJ. Komory fermentacyjne mogą być tlenowe lub beztlenowe, w zależności od rodzaju osadu i dostępności energii.

W wyniku procesu fermentacji objętość osadu ulegnie zmniejszeniu dzięki częściowej przemianie związków lotnych w wodę oraz wzrostowi stężenia zawartej w nim suchej masy. Ponadto po przetworzeniu, zwłaszcza w przypadku osadów fizykochemicznych, zapewniają one lepsze warunki odwadniania i przetwarzania w wybranym systemie odwadniania (prasa filtracyjna, dekanter odśrodkowy itp.).

3. Przykład sukcesu firmy SIGMA: Beiersdorf Manufacturing Tres Cantos – Madryt.

Ścieki pochodzące z przemysłu kosmetycznego charakteryzują się wysoką zawartością zawiesin, ChZT oraz olejów i tłuszczów. W związku z zaostrzeniem limitów zrzutu ścieków oraz rosnącą potrzebą ponownego wykorzystania wody coraz częściej stosuje się intensywne i skuteczne procesy oczyszczania, wykorzystujące zaawansowane technologie, które pozwalają spełnić wymagania jakościowe niezbędne do ponownego wykorzystania wody.

W przypadku firmy Beiersdorf Manufacturing Tres Cantos S.L. firma SIGMA projektuje i buduje kompletną instalację do ponownego wykorzystania ścieków, opartą na procesie fizykochemicznym (CAF, koagulacja – flokulacja, DAF), po którym następuje proces biologiczny MBR.

Rok: 2011

Lokalizacja projektu: Beiersdorf Manufacturing Tres Cantos – Madryt.

Cele: Zaprojektowanie i budowa oczyszczalni ścieków w celu uzyskania wody o bardzo wysokiej jakości do ponownego wykorzystania w procesie produkcyjnym. Przetwarzanie osadów powstających w oczyszczalni.

Zainstalowane urządzenia:

• Oddzielacz tłuszczów i olejów SIGMACELL ACAF
• Zbiornik homogenizacyjny z napowietrzaniem za pomocą dyfuzorów AQUA-JET.
• System koagulacji, flokulacji i regulacji pH (obejmujący zbiorniki do przygotowywania odczynników oraz zbiorniki reakcyjne).
• Urządzenie flotacyjne SIGMA DAF FPBC-PWF.
• Reaktor biologiczny MBR z zewnętrznym modułem membran ultrafiltracyjnych.
• Reaktor do aerobowego rozkładu osadu
• Odwadnianie osadu za pomocą odśrodkowej separatora

Wydajność: 600 m³/dobę, z możliwością zwiększenia do 900^m³/dobę w ramach przyszłej rozbudowy zakładu produkcyjnego.

Tabela 2. Charakterystykai wyniki osiągnięte w ramach projektu SIGMA dotyczącego oczyszczania ścieków z przemysłu kosmetycznego w celu ich ponownego wykorzystania. Przypadek firmy Beiersdorf Manufacturing Tres Cantos S.L.

ChZT (mg/l)	BZT₅ (mg/l)	SST (mg/l)	Oleje i tłuszcze (mg/l)
11600	3700	1060	2000

ChZT (%)	BZT₅ (%)	SST (%)	Oleje i tłuszcze (%)
44	19	81	95

ChZT (%)	BZT₅ (%)	SST (%)
96	95	95

ChZT (%)	BZT₅ (%)	SST (%)	Oleje i tłuszcze (%)
98	96	99	95

Tłuszcze i oleje są usuwane w urządzeniu SIGMACELL ACAF. Następnie woda jest homogenizowana i poddawana starannie opracowanemu procesowi koagulacji i flokulacji. W tym celu przeprowadzono testy Jar-Test w celu określenia rodzaju i optymalnego dawkowania koagulantu (PAC z poliamidem) oraz flokulantu (polielektrolitu kationowego). Flokulowane cząstki stałe są oddzielane w urządzeniu SIGMADAF FPBC-PWF, co pozwala uzyskać bardzo wysokiej jakości wodę klarowaną. W celu usunięcia biodegradowalnej materii organicznej zainstalowano system biologicznego oczyszczania MBR„Membrane Bio-Reactor”z zaawansowaną technologią membran ultrafiltracyjnych. Pozwala to uzyskać wodę o bardzo wysokiej jakości, która jest recyrkulowana i ponownie wykorzystywana w procesie produkcyjnym zakładu kosmetycznego.

4. Bibliografia

Artiga P. 2005. Wkład w udoskonalenie biologicznego oczyszczania ścieków z przemysłu garbarskiego. Rozprawa doktorska, Uniwersytet w Santiago de Compostela, Wydział Inżynierii Chemicznej.

Mohedano A.F., Monsalvo V.M., López J., Rodríguez J.J. Oczyszczanie ścieków z przemysłu kosmetycznego w biologicznym reaktorze membranowym. Publikacje Sekcji Inżynierii Chemicznej, Autonomiczny Uniwersytet w Madrycie.