Vijf belangrijke fysische behandelingsmethoden bij de behandeling van afvalwater

Water is de bron van het leven, maar met de versnelling van de industrialisatie worden de problemen met watervervuiling steeds ernstiger. Afvalwaterzuivering is een belangrijke maatregel geworden voor de bescherming van het milieu en het behoud van het ecologisch evenwicht.

Afvalwaterbehandeling is het proces waarbij afvalwater wordt gezuiverd om aan de lozingsnormen te voldoen of om de waterkwaliteitseisen te hergebruiken. Moderne afvalwaterzuiveringstechnologieën zijn hoofdzakelijk onderverdeeld in drie categorieën: fysische behandeling, chemische behandeling en biologische behandeling.

Onder hen zijn fysieke behandelingsmethoden vaak de eerste keuze of voorbehandelingsstap bij de behandeling van afvalwater vanwege hun eenvoudige uitrusting, gemakkelijke bediening en hoge kosteneffectiviteit-. Vandaag zullen we verschillende veelgebruikte fysische methoden bij de behandeling van afvalwater in detail bespreken.

Zwaartekrachtscheiding is de meest basale en meest gebruikte fysieke behandelingsmethode. Het kernprincipe is om het dichtheidsverschil tussen zwevende deeltjes en water te benutten.

1. Sedimentatiemethode (zwaardere dingen zinken)

Wanneer de dichtheid van zwevende vaste stoffen groter is dan die van water, zinken ze onder invloed van de zwaartekracht naar de bodem. Dit is een effectief middel om zand, chemische sedimenten en slib uit water te verwijderen. Op basis van de concentratie aan zwevende stoffen kan sedimentatie in vier vormen worden ingedeeld:

Vrije sedimentatie: Deeltjes bezinken onafhankelijk zonder elkaar te hinderen. Vaak gebruikt in gritkamers om zand te verwijderen.

Coagulatiesedimentatie: Deeltjes botsen en agglomereren tijdens het bezinken, waardoor ze in omvang toenemen en de sedimentatie versnellen. Vaak bereikt door het toevoegen van vlokmiddelen, bijvoorbeeld voor het verwijderen van fijne grond.

Ondiepe sedimentatie (drukke sedimentatie): Een hoge concentratie aan gesuspendeerde vaste stoffen zorgt ervoor dat deeltjes zich in clusters nestelen en een duidelijk grensvlak vormen. Wordt vaak gebruikt bij waterbehandeling met hoge-troebelheid.

Compressiesedimentatie: Extreem hoge deeltjesconcentratie op de bodem; water wordt door de zwaartekracht uit de bovenste lagen geperst. Komt voornamelijk voor op de bodem van sedimentatietanks.

2. Flotatie en luchtflotatie (lichtere deeltjes drijven naar boven)

Wanneer de dichtheid van zwevende vaste stoffen kleiner is dan die van water (bijvoorbeeld olie, benzeen), zullen ze naar de oppervlakte drijven en schuim vormen. Luchtflotatie vermindert de dichtheid van zwevende vaste stoffen verder door luchtbellen eraan te laten hechten, waardoor oliedeeltjes groter dan 60 μm en vaste stoffen met een lage dichtheid- efficiënt uit afvalwater worden verwijderd.

Wanneer een voorwerp met hoge snelheid ronddraait, ontstaat er middelpuntvliedende kracht. Centrifugale scheiding maakt gebruik van dit principe, waarbij centrifuges of hydrocyclonen worden gebruikt om stoffen met verschillende massa's te scheiden door gebruik te maken van de verschillende centrifugaalkrachten die ze ervaren.

Principe: Grotere deeltjes worden naar de periferie geslingerd, terwijl kleinere deeltjes binnen blijven en afzonderlijk worden opgevangen via verschillende uitlaten.

Voordelen: Hoge scheidingssnelheid, goed effect, vaak gebruikt voor de behandeling van olieachtig afvalwater en afvalwater van zware metalen.

Filtratie is een effectieve methode voor het verwijderen van zwevende vaste stoffen, vooral kleine deeltjes in suspensies met een lage- concentratie. Afvalwater stroomt door poreuze media, waar onzuiverheden worden opgevangen. Op basis van de media kan het worden onderverdeeld in vier categorieën:

1. Schermfiltratie

Media: Schermbalken of filterscherm.

Functie: Onderschept grote zwevende vaste stoffen, zoals onkruid, vodden, pulp, enz., en dient als eerste verdedigingslinie bij de behandeling van afvalwater.

2. Microporeuze filtratie

Media: Filterdoek, filterschijven, gesinterde filterbuizen, etc.

Functie: Verwijdert fijne deeltjes, vaak gebruikt bij precisiefiltratie.

3. Membraanfiltratie (High-Technische vertegenwoordiger)

Media: speciaal ontworpen semi-permeabel membraan.

Functie: Verwijdert selectief bacteriën, virussen, organisch materiaal en opgeloste stoffen uit water onder druk of onder een elektrisch veld. Belangrijke technologieën zijn onder meer omgekeerde osmose, ultrafiltratie en elektrodialyse, waardoor het een kerntechnologie is voor geavanceerde behandeling.

4. Diepbedfiltratie

Media: Granulaire filtermedia zoals kwartszand en antraciet.

Functie: Water stroomt door de diepbedfiltermedia, waar zwevende vaste stoffen in de poriën worden opgesloten. Vaak gebruikt voor geavanceerde behandeling na biologische behandeling, zodat afvalwater voldoet aan de normen voor hergebruik.

Verdampingskristallisatie wordt voornamelijk gebruikt voor hoog-zout of organisch afvalwater, waarbij scheiding en terugwinning van stoffen wordt bereikt door middel van fysieke faseverandering.

1. Verdampingsprincipe: Door gebruik te maken van het verschil in kookpunten tussen componenten in een gemengde oplossing, zorgt verwarming ervoor dat stoffen met een lager- kookpunt- verdampen en ontsnappen, die vervolgens worden gecondenseerd en teruggewonnen. Moderne technologieën zoals MVR (Mechanical Vapor Recompression) verminderen het energieverbruik aanzienlijk door secundaire stoom te recyclen.

2. Kristallisatieprincipe

Door gebruik te maken van de eigenschap dat de oplosbaarheid verandert met de temperatuur, wordt water verwijderd door verdamping of koeling, waardoor de oplossing een oververzadigde toestand bereikt, wat resulteert in kristalprecipitatie. Hiermee wordt niet alleen afvalwater behandeld, maar wordt ook de terugwinning van hulpbronnen uit anorganische zouten of organisch materiaal mogelijk gemaakt.

De adsorptiemethode maakt gebruik van het grote specifieke oppervlak en de oppervlakteactiviteit van poreuze materialen zoals actieve kool, zeoliet en diatomeeënaarde om opgelost organisch materiaal, kleur, geur en sommige zware metaalionen in water te adsorberen. Verontreinigende stoffen worden stevig in de poriën van het adsorbens gefixeerd, waardoor een diepe waterzuivering wordt bereikt.

Deze technologie is bijzonder geschikt voor de behandeling van laag-geconcentreerde maar recalcitrante verontreinigende stoffen, zoals fenolen, residuen van bestrijdingsmiddelen en kleurstoffen, en wordt vaak gebruikt voor de diepgaande behandeling van industrieel afvalwater of de zuivering- van drinkwater-. Verzadigde materialen kunnen worden hergebruikt door middel van thermische of chemische regeneratie, waardoor de bedrijfskosten effectief worden verlaagd.

Hoewel fysieke zuiveringsmethoden gebaseerd zijn op eenvoudige principes, vormen ze een onmisbare hoeksteen van afvalwaterzuiveringssystemen. Van fundamentele zwaartekrachtsedimentatie tot geavanceerde membraanscheiding en verdampingskristallisatie: fysische technologieën spelen een cruciale rol in verschillende waterbehandelingsscenario's vanwege hun hoge efficiëntie, zuinigheid en milieuvriendelijkheid. Of het nu gaat om de voorbehandeling van stedelijk afvalwater of de diepe zuivering en terugwinning van hulpbronnen van industrieel afvalwater, fysieke methoden bieden betrouwbare en duurzame oplossingen.

Met de vooruitgang op het gebied van materiaalwetenschap en energie-besparende technologieën worden fysieke behandelingsmethoden voortdurend verbeterd-; innovaties zoals nieuwe aangroeiwerende membraanmaterialen,- energiezuinige MVR-systemen en intelligente besturingscentrifugeapparatuur zijn voortdurend in opkomst, waardoor verbeteringen in zowel de efficiëntie van de behandeling als de economie worden gestimuleerd. Fysieke methoden zullen in verschillende scenario’s ongetwijfeld een steeds belangrijkere rol gaan spelen.