Introductie

De meeste afvalwaterzuiveringssystemen hebben ten minste twee primaire en secundaire behandelingsprocedures en enkele extra voorbereidende benaderingen. Tertiaire methoden voor afvalwaterbeheer vormen de derde graad van behandeling die geavanceerder en strenger is. 

Primaire en secundaire zuivering zuiveren het afvalwater meestal slechts tot het punt waarop het veilig in het milieu kan worden geloosd. Aan de andere kant kan tertiaire behandeling water zodanig zuiveren dat het kan worden hergebruikt bij waterintensieve activiteiten of zelfs als drinkwater kan worden gebruikt.

De laatste fase van het meerstappenproces voor afvalwaterbeheer is de tertiaire waterzuivering. Tijdens deze derde behandelingsfase worden anorganische chemicaliën, bacteriën, parasieten en virussen verwijderd. Het gezuiverde water is na verwijdering van deze gevaarlijke chemicaliën veilig voor hergebruik, recycling of lozing in het milieu .

In de meeste gevallen omvatten tertiaire afvalwaterbeheermethoden de eindfiltratie van het behandelde afvalwater. Het kan nodig zijn om indien nodig aluin te gebruiken om fosfaatverontreinigingen uit het water te verwijderen. Aluin zorgt er ook voor dat deeltjes die niet door primaire en secundaire afvalwaterbeheermethoden zijn geëlimineerd, samenklonteren, waardoor filters deze kunnen extraheren.

Soorten tertiaire methoden

Geavanceerde oxidatiemethoden

Introductie

Geavanceerde oxidatieprocessen (AOP's), gedefinieerd als oxidatieprocessen inclusief de vorming van hydroxylradicalen (OH) in voldoende hoeveelheden om de waterzuivering te beïnvloeden, werden aanvankelijk in de jaren tachtig voorgesteld voor de behandeling van drinkwater. Het AOP-concept werd verder uitgebreid met oxidatieve reacties waarbij gebruik wordt gemaakt van sulfaatradicalen (SO1980). AOP's worden gebruikt om organische of anorganische onzuiverheden in water en afvalwater te vernietigen, in tegenstelling tot typische oxidatiemiddelen zoals chloor en ozon, die een dubbele taak hebben op het gebied van ontsmetting en desinfectie.

AOP kan worden gebruikt in combinatie met ozon (O3), katalysatoren of ultraviolette (UV) straling om een ​​krachtige afvalwaterbehandeling te bieden. AOP's staan ​​erom bekend de kloof te overbruggen tussen traditionele fysisch-chemische en biologische processen en hun behandelbaarheid.

Soorten AOP-processen

Voor tertiaire methoden voor afvalwaterbeheer worden verschillende AOP's toegepast, zoals fotokatalyse, Fenton-achtige processen en ozonisatie. 

• Fotokatalyse: Fotochemische AOP's worden op grote schaal gebruikt bij de behandeling van afvalwater als een effectieve barrière tegen de oxidatie van organische verontreinigingen. De eliminatie van een grotere verscheidenheid aan chemicaliën wordt bevestigd door de gecombineerde impact van UV-straling en waterstofperoxide (H2O2)-reactie.
• Fenton-achtig proces – IJzer is het meest gebruikte metaal dat H2O2 kan activeren en hydroxylradicalen in water kan creëren. H2O2 interageert met Fe2+ en produceert zeer reactieve soorten in de Fenton-reactie. Hoewel alternatieve moleculen, zoals ferrylionen, zijn verondersteld, worden de gegenereerde reactieve soorten doorgaans geïdentificeerd als hydroxylradicalen.
• ozonisatie: Ozon (O3) is een krachtig oxidatiemiddel met een oxidatiepotentieel van 2.07 V dan SCE. Directe O3-oxidatie daarentegen is een selectieve reactie waarbij O3 bij voorkeur interageert met de geïoniseerde en gedissocieerde vormen van organische moleculen in plaats van met de neutrale vorm.

Voor- en nadelen van het AOP-proces

Voors:

• Bewaartermijnen zijn korter dan bij andere behandelmethoden.
• Voor het vereiste debiet van het systeem is geen grote hoeveelheid land nodig.
• AOP kan organische moleculen in water omzetten in stabiele anorganische chemicaliën.
• Werkt rechtstreeks samen met verontreinigende stoffen en zet deze om in onschadelijke stoffen.

nadelen: 

• Kapitaal- en exploitatie-/onderhoudsuitgaven zijn beide enigszins duur.
• Chemische stoffen die complex zijn en geschikt voor bepaalde verontreinigende stoffen.
• Overgebleven peroxide moet waarschijnlijk worden verwijderd.

Toepassing bij industriële behandeling 

Geavanceerde oxidatieprocessen (AOP's) beloven niet-biologisch afbreekbare verontreinigingen uit gemeentelijk en industrieel afvalwater te verwijderen, omdat ze gebaseerd zijn op radicaalreacties die zeer snel en niet-selectief zijn en verbindingen volledig kunnen oxideren.

AOP's kunnen om verschillende redenen worden ingezet bij de behandeling van afvalwater:

• De algemene daling van het organische gehalte (CZV)
• Bijzondere verwijdering van verontreinigende stoffen
• Behandeling van slib
• Verbetering van de biologische beschikbaarheid van resistieve organische stoffen
• Vermindering van kleur en geur. 

Elektronenbundelmethode

Wanneer afvalwater wordt behandeld met behulp van een elektronenstraal, wordt het vaak gezuiverd van talrijke onzuiverheden. Verontreinigende stoffen ontleden als gevolg van hun interacties met zeer reactieve soorten die worden gegenereerd door radiolyse van water, waardoor deze worden veroorzaakt (gehydrateerd elektron, OH-vrije radicaal en H-atoom).

Andere processen kunnen dergelijke reacties vergezellen, en de synergetische impact van gekoppelde technieken zoals elektronenbundelbehandeling met ozonisatie, elektronenbundel en adsorptie, en andere vergroten het effect van elektronenbundelbehandeling op de zuivering van afvalwater.

Zuivering van industrieel afvalwater met lage onzuiverheden, zoals vervuild grondwater, reinigingswater, enzovoort, is alleen haalbaar met een elektronenbundel, maar vereist een groot aantal bestralingsdoses.

Zuivering met alleen elektronenstralen voor industrieel afvalwater met hoge verontreinigingsniveaus, zoals het verven van afvalwater, percolaat, enzovoort, vergt een groot aantal doses en is veel meer dan economisch haalbaar.

Behandeling met elektronenbundels in combinatie met traditionele zuiveringsprocedures zoals coagulatie, biologische behandeling en andere manieren vermindert effectief niet-biologisch afbreekbare verontreinigende stoffen in afvalwater en breidt het toepassingsgebied van de elektronenbundel uit.

Echografie/cavitatieproces

Cavitatie veroorzaakt verschillende intrigerende fysisch-chemische reacties die kunnen worden gebruikt om verontreinigende stoffen in water te identificeren en te oxideren. Drukpulsen in een vloeistof creëren kleine belletjes die werken als miniatuurreactoren, die in korte tijd ernstige P-T-waarden bereiken en oxidantradicalen creëren die sterk op OH lijken. Geavanceerde oxidatieprocessen hebben een vergelijkbaar chemisch gedrag (AOP's).

Ultrasone apparatuur (hoorns en baden) is waarschijnlijk de meest effectieve aanpak om cavitatie effectief te onderzoeken. Het merendeel van de commerciële apparatuur is ontworpen om in een laboratoriumomgeving te functioneren. De eigenschappen van de drukpuls, zoals amplitude en frequentie, zijn eenvoudig te manipuleren en te dupliceren. 

Bovendien zijn observaties en metingen eenvoudig omdat het hele proces plaatsvindt in een statische vloeistof zonder verandering in de omgevingsomstandigheden. Vanwege deze voordelen is ultrasone cavitatie de primaire focus van onderzoek voor de meeste cavitatieorganisaties.

Plasmatechnologie

Het behandelde water wordt vervolgens door een plasmavolume met een groot specifiek plasma-water-interactieoppervlak geleid. De vorming van talrijke OH-radicalen op het grensvlak wordt bevorderd door het contactoppervlak te vergroten, wat bijdraagt ​​aan de efficiënte oxidatie van opgeloste verontreinigingen.

De plasmatechniek voor de afvalwaterzuivering maakt gebruik van niet-thermisch plasma. Om in een reactor een plasmaveld op omgevingstemperatuur te creëren, bevat het systeem elektrodestapels die unieke soorten elektrische ontladingen genereren.

Voor waterzuiveringsdoeleinden zijn veel reactortopologieën met verschillende soorten plasma's onderzocht. Een eenvoudige gasfase-ontlading in contact met vloeibaar water wordt doorgaans als een betere optie beschouwd dan pogingen om de ontlading via water te verbreken met ondergedompelde elektroden.

Vergelijking van tertiaire methoden

Afhankelijk van de toestand van het afvalwater kunnen verschillende tertiaire methoden voor afvalwaterbeheer worden toegepast (pH, helderheid, enz.). Elektronenbundel, ozon en ultraviolette (UV) straling komen hier het meest voor. Er zijn voor- en nadelen voor elk. 

• Bij desinfectie met ultraviolet licht blijven er geen resten of stoffen in het water achter, maar het effluent moet wel zuiver zijn om succesvol te zijn.
• Het gebruik van een elektronenstraal om afvalwater te behandelen bleek zeer succesvol in het verlagen van ziekteverwekkers en organische belasting.
• Cavitatie maakt gebruik van zware drukken en temperaturen die worden gegenereerd door het instorten van cavitatie om kleine organische moleculen op te lossen die moeilijk te desintegreren zijn met behulp van traditionele biologische processen en desintegratie van grotere deeltjes om het specifieke oppervlak te vergroten.
• Het gebruik van plasmatechnologie in combinatie met de behandeling van katalysatoren is een haalbare strategie. Ultraviolet licht en de Fenton-reactie in combinatie met plasma worden eveneens steeds vaker onderzocht en toegepast.

Er zijn nog steeds bepaalde obstakels die moeten worden overwonnen, zoals gedeeltelijke mineralisatie van onzuiverheden, chemisch afval, de vorming van secundaire vervuiling, overmatig energieverbruik en -kosten, enzovoort, die allemaal moeten worden meegenomen in de Tertiaire methode van afvalwaterbeheertoepassingen en -apparaten. .

Toepassing van tertiaire methoden

In een typisch afvalwaterbeheersysteem is tertiaire behandeling de derde en laatste fase. Zodra het effluent in de primaire en secundaire fase is behandeld, is het klaar om de tertiaire fase in te gaan door zwevende deeltjes te verwijderen, de pH in evenwicht te brengen en het biochemische zuurstofverbruik (BOD) te verlagen.

De laatste fase van het meerfasige afvalwaterzuiveringsproces is de tertiaire waterbehandeling. Anorganische chemicaliën, ziekteverwekkende bacteriën, virussen en ziekteverwekkers worden allemaal gedood tijdens deze tertiaire methode van afvalwaterbeheer. Het behandelde water kan veilig worden hergebruikt, gerecycled of in het milieu worden geloosd nadat deze gevaarlijke chemicaliën zijn verwijderd.

Het doel van tertiaire behandeling is om te garanderen dat het behandelde water fysiologisch wordt geaccepteerd door alle andere zoetwaterdieren, zoals onkruid en algen, voordat het wordt teruggegeven aan het milieu. 

Dit deel van de behandeling omvat fysieke waterbehandeling, lagunes en methoden voor het verwijderen van overmatige voedingsstoffen. Voordat u doorgaat naar de laatste fasen, moet u er zeker van zijn dat de effluentkwaliteit van het vrijkomende water is verbeterd.