De rol van geavanceerde oxidatieprocessen in afvalwaterzuivering

Veel industriële afvalstromen bevatten verbindingen met complexe organische moleculen, die niet geschikt zijn voor behandeling met de gebruikelijke biotechnologische en fysico-chemische technieken. Deze zogenaamde 'weerstandsbiedende' verontreinigingen vormen een buitengewoon groot risico voor het milieu en de menselijke gezondheid en vereisen krachtigere oplossingen voor hun behandeling. Geavanceerde oxidatieprocessen (AOPs) kunnen een sleuteltechnologie blijken te zijn om de bovengenoemde problemen op te lossen, aangezien zij in staat zijn om zo veel mogelijk verontreinigingen te mineraliseren en daardoor onschadelijke bijproducten te vormen. Qingdao Yimei Environment Project Co., Ltd., met meer dan 30 jaar ervaring in het ontwerp en de productie van milieubeschermingsapparatuur, begrijpt volledig dat AOP-technologieën steeds vaker zullen worden opgenomen in uitgebreide afvalwaterbehandelingsschema's.

Inzicht in geavanceerde oxidatieprocessen

Geavanceerde oxidatieprocessen verwijzen naar chemische technologieën die zijn ontwikkeld om organische en anorganische stoffen uit water en afvalwater te verwijderen via oxidatiereacties. De producten van deze processen zijn bijzonder reactief, waarbij hun oxidatiepotentieel slechts wordt overtroffen door fluor -10; het primaire product is hydroxylradicalen.

In tegenstelling tot traditionele behandeltechnieken, die verontreinigingen binnen dezelfde fase verplaatsen, kunnen met AOP’s volledige mineralisatie worden bereikt: complexe organische moleculen worden gemineraliseerd tot koolstofdioxide, water en anorganische zouten. Dit maakt ze uiterst nuttig voor afvalwatertreatment bij toxische en biologisch onafbreekbare verontreinigingen die in de omgeving moeilijk te verwerken zijn.

De brede waaier aan toepassingen en mogelijkheden met AOP’s maakt het gebruik ervan mogelijk voor diverse industriële processen, zoals chemische productie, farmaceutische fabricage, voedsel- en drankverwerking, en behandeling van gevaarlijk afval, enzovoort. Het feit dat zij krachtig zijn bij desinfectie, ontkleuring en ontgeuringsprocessen vergroot het toepassingsgebied van deze technologieën aanzienlijk.

Belangrijke AOP-technologieën en hun werkwijzen

Een aantal AOP-technologieën wordt veel gebruikt in rioolwaterzuiveringsinstallaties (WWTF) en zij hebben verschillende werkwijzen en toepassingsgebieden.

Ozongebaseerde processen omvatten een oxidatieproces met ozongas dat hydroxylradicalen produceert; dit proces kan worden gecombineerd met UV-straling of waterstofperoxide. Deze systemen produceren hoge opbrengsten aan reactieve soorten en functioneren effectief binnen een breed pH-bereik.

Waterstofperoxide reageert met ijzerzouten en vormt hydroxylradicalen, wat bekendstaat als het Fenton- en Fenton-achtige proces. Deze systemen hebben een goede afbraamefficiëntie en zijn vrij eenvoudig te implementeren. De uitdagingen omvatten: pH-gevoeligheid en de productie van ijzerslib, dat na de reactie moet worden behandeld.

Fotokatalytische processen zijn gebaseerd op halfgeleidende katalysatoren zoals titaniumdioxide of zinkoxide, in combinatie met UV- of zichtbaar licht om actieve soorten te produceren. Deze processen vereisen geen extra chemicaliën buiten de katalysator en de lichtbron, waardoor ze milieuvriendelijk zijn. Toch kunnen de terugwinning van katalysatoren en de beperkingen op het gebied van stoftransport verder worden verbeterd.

Elektrochemische geavanceerde oxidatieprocessen (AOP's) omvatten directe elektrochemische oxidatie/elektro-Fentonreacties die hydroxylradicalen produceren op het oppervlak van elektroden. Elektroden van boor-gedoteerd diamant (BDD) zijn zeer efficiënt (tot 93% verwijdering van chemische zuurstofbehoefte) bij de behandeling van echt afvalwater.

Integratie met conventionele behandelingsystemen

Het zou moeilijk zijn om AOP's als enkel behandelingsaanpak toe te passen. Zij hebben de hoogste waarde wanneer zij worden gecombineerd met traditionele biologische/fysische behandelingsystemen.

Voor pre-behandelingstoepassingen worden dure AOP's gebruikt om hardnekkige verbindingen af te breken tot meer biologisch afbreekbare stoffen, voordat biologische behandeling plaatsvindt. Dit maakt het gemakkelijker voor deze stoffen om in de downstreamprocessen te functioneren en verlaagt de totale behandelingskosten.

De nabetandingsapplicatie verfijnt het effluent van biologische behandelingsystemen verder, waardoor reststoffen die langer aanhouden en niet kunnen worden verwijderd uit het gezuiverde water door biologische behandelingsystemen, worden weggenomen om te voldoen aan de strenge lozingsvereisten. Dit geldt met name voor systemen voor waterrecycling en -hergebruik.

De integratie van hybride technologieën, zoals geavanceerde oxidatieprocessen (AOP) in combinatie met microfiltratie (MF) en/of biologische behandeling, kan voordelige kenmerken combineren om de efficiëntie van afvalwaterbehandeling verder te verbeteren en tegelijkertijd het verbruik van chemicaliën en energie tot een minimum te beperken. De afvalwaterbehandelingsapparatuur van Yimei, zoals Lamella-afscheiders en schroefontwateraars, kan zeer effectief worden gecombineerd met AOP-technologieën, zodat een volledige behandelingsketen wordt opgebouwd die zowel scheiding van vaste stoffen als slibverwerking biedt.

Uitdagingen en toekomstige richtingen

Hoewel AOP’s effectief en wenselijk zijn, bestaan er diverse uitdagingen die hun toepassing beïnvloeden. Een andere kritieke kwestie is het energieverbruik: voor fotoozonatiesystemen bedraagt dit 7 – 161,8 kWh/m³/ord en voor foto-elektrochemische oxidatiesystemen 39,3 – 331,8 kWh/m³/ord. De hoge bedrijfskosten, met name bij op Fenton gebaseerde systemen, kunnen grootschalige toepassingen bemoeilijken.

Andere factoren, zoals katalysatorafbraak, terugwinning, stoftransport en de mogelijke vorming van secundaire producten, moeten zorgvuldig worden gecontroleerd. Ondanks deze tekortkomingen blijven actieve materialenwetenschap en procesoptimalisatie zich ontwikkelen; nieuwe technologieën zoals UV-LED-reactoren, plasma-oxidatie en AI-gestuurde hybride reactoren maken eveneens hun intrede.

Conclusie

AOP’s vormen een belangrijke technologie die vandaag de dag wordt toegepast in afvalwaterzuiveringsinstallaties voor de afbraak van hardnekkige organische verbindingen die niet kunnen worden afgebroken met andere methoden. Ze kunnen worden gecombineerd met biologische en fysische zuiveringsystemen om een complete zuiveringsinstallatie te vormen die zelfs strengere voorschriften handhaaft en kan worden ingezet in waterrecyclageprogramma’s. Qingdao Yimei Environment Project Co., Ltd. levert de apparatuur en expertise die kunnen worden geïntegreerd in afvalwaterzuiveringsinstallaties met AOP-technologieën, bewezen door haar ervaring in betrouwbare scheiding en verwerking van vaste stoffen, evenals in industriële verwerkingslijnen. Neem vandaag nog contact met ons op om te ontdekken hoe onze oplossingen naadloos kunnen samenwerken met uw innovatieve zuiveringsplannen.