Rollen til avanserte oksidasjonsprosesser i avløpsvannrensing

Mange industrielle utslipp inneholder forbindelser med komplekse organiske molekyler, som ikke lar seg behandle med vanlige bioteknologiske og fysisk-kjemiske metoder. Disse såkalte «resistente» forurensningene utgjør en ekstraordinær trussel mot miljøet og menneskers helse og krever kraftigere løsninger for å bli behandlet. Avanserte oksidasjonsprosesser (AOPs) kan vise seg å være en nøkkelteknologi for å løse de ovennevnte problemene, siden de har evnen til å mineralisere så mange forurenstillinger som mulig, slik at de blir uskadelige biprodukter. Qingdao Yimei Environment Project Co., Ltd., som har mer enn 30 år med erfaring innen design og produksjon av utstyr for miljøvern, forstår fullt ut at AOP-teknologier vil bli økende integrert i omfattende avløpsvannrensingssystemer.

Forståelse av avanserte oksidasjonsprosesser

Avanserte oksidasjonsprosesser refererer til kjemiske teknologier som er utviklet for å fjerne organiske og uorganiske stoffer fra vann og avløpsvann ved hjelp av oksidasjonsreaksjoner. Produktene fra disse prosessene er spesielt reaktive, og deres oksidasjonspotensiale er nesten like høyt som fluorins –10, med hydroksylradikaler som hovedprodukt.

I motsetning til tradisjonelle behandlingsmetoder, som flytter forurensninger innenfor samme fase, kan fullstendig mineralisering oppnås med AOP-er, der komplekse organiske molekyler mineraliseres til karbondioksid, vann og uorganiske salter. Dette gjør dem svært nyttige for avløpsvannbehandling av giftige og biologisk resistent forurensning som ikke lett kan håndteres i miljøet.

Det brede spekteret av anvendelser og muligheter med AOP gjør det mulig å bruke dem i ulike industrielle prosesser, som kjemisk produksjon, farmasøytisk produksjon, mat- og drikkeindustri samt behandling av farlig avfall osv. At de er kraftfulle når det gjelder desinfisering, fargeløsning og avdufting utvider også bruken av disse betydelig.

Nøkkel-AOP-teknologier og deres virkningsmekanismer

En rekke AOP-teknologier brukes mye i avløpsrenseanlegg, og de har ulike virkningsmekanismer og anvendelser.

Ozonbaserte prosesser innebär en oksidasjonsprosess med ozongass som produserer hydroksylradikaler, og prosessen kan kombineres med UV-stråling eller hydrogenperoksid. Disse systemene produserer høye mengder reaktive arter og fungerer over et bredt pH-spekter.

Vannstoffperoksid reagerer med jernsalter og danner hydroksylradikaler, som er kjent som Fenton- og Fenton-lignende prosesser. Disse systemene har god nedbrytningseffektivitet og er ganske enkle å implementere. Utfordringene inkluderer: pH-følsomhet og produksjon av jernslam som må behandles etter fremstilling.

Fotokatalytiske prosesser bygger på halvlederkatalysatorer som titandioxid eller sinkoksid samt UV- eller synlig lysenergi for å produsere aktive arter. Prosessene involverer ingen ekstra kjemikalier bortsett fra katalysatoren og lyskilden, noe som gjør dem miljømessig attraktive. Imidlertid kan gjenvinning av katalysatorer og begrensninger i masseoverføring forbedres.

Elektrokjemiske AOP-er innebär direkte elektrokjemisk oksidasjon/elektro-Fenton-reaksjoner som produserer hydroksylradikaler på overflaten av elektroder. Bor-dopede diamantelektroder (BDD) er svært effektive (opp til 93 % reduksjon av kjemisk oksygenbehov) ved behandling av virkelig avløpsvann.

Integrering med konvensjonelle behandlingssystemer

Det ville være vanskelig å bruke AOP-er som en enkelt behandlingsmetode. De har størst verdi når de kombineres med tradisjonelle biologiske/fysiske behandlingssystemer.

Ved forbehandling brukes kostbare AOP-er for å bryte ned motstandsdyktige forbindelser til mer biologisk nedbrytbare forbindelser før biologisk behandling. Dette gjør det lettere for dem å fungere i etterfølgende prosesser og reduserer totale behandlingskostnader.

Etterbehandlingsapplikasjonen polerer ytterligere avløpsvannet fra biologiske renseanlegg og fjerner rester som holder seg lenge og ikke kan fjernes fra det behandlede vannet ved hjelp av biologiske renseanlegg, slik at de strenge utslippskravene overholdes. Dette gjelder spesielt i systemer for vannresirkulering og -gjenbruk.

Integrering av hybridteknologi, som avanserte oksidasjonsprosesser (AOP) kombinert med mikrofiltrering (MF) og/eller biologisk behandling, kan kombinere fordeler fra ulike metoder for å ytterligere forbedre avløpsvannrensningseffektiviteten samt minimere forbruket av kjemikalier og energi. Yimeis avløpsvannrenseutstyr, som lamellaseparatorer og skrueavvanningsapparater, kan kombineres svært effektivt med AOP-teknologier, slik at en komplett rensekjede utvikles som tilbyr både faststoffseparasjon og slamhåndtering.

Utfordringar og framtida

Selv om AOP-er er effektive og ønskelige, finnes det flere utfordringer som påvirker deres innføring. Et annet kritisk spørsmål er energiforbruket: for foto-ozoneringssystemer 7–161,8 kWh/m³/ord og for fotoelektrokjemiske oksidasjonssystemer 39,3–331,8 kWh/m³/ord. De høye driftskostnadene, spesielt for Fenton-baserte systemer, kan hindre bruken på stor skala.

Andre faktorer, som katalysatornedbrytning, gjenvinning, masseoverføring og mulig dannelse av sekundære produkter, må kontrolleres nøye. Til tross for disse svakhetene pågår fortsatt aktiv forskning innen materialvitenskap og prosessoptimering, og nye teknologier – som UV-LED-reaktorer, plasmaoksidasjon og AI-drevne hybridreaktorer – har også kommet i bruk.

Konklusjon

AOP-er representerer en viktig teknologi som i dag brukes i avløpsvannsbehandling for nedbrytning av motstandsdyktige organiske forbindelser som ikke kan brytes ned ved hjelp av andre metoder. De kan kombineres med biologiske og fysiske behandlingssystemer for å danne en komplett renseanleggsløsning som oppfyller enda strengere reguleringer og kan brukes i vannresirkuleringsprogrammer. Qingdao Yimei Environment Project Co., Ltd. leverer utstyr og fagkunnskap som kan integreres i avløpsvannsrenseanlegg som bruker AOP-teknologier, noe som er bevist gjennom selskapets evne til pålitelig separasjon og håndtering av faste stoffer samt integrasjon i industrielle prosesslinjer. Ta kontakt med oss i dag for å finne ut hvordan våre løsninger kan samarbeide med dine fremste behandlingsplaner.