Proiect: 7 PTE/2016

Titlu proiect: SISTEM INOVATIV PENTRU EPURAREA APELOR UZATE INDUSTRIALE UTILIZAND MATERIALE MAGNETICE NANOSTRUCTURATE

Acronim: SIMAG

REZUMATUL ETAPEI I: Stabilire solutie tehnica modul magnetic cu dubla functionalitate pentru operarea in conditii reale

TERMEN DE REALIZARE:  20 noiembrie 2016
Cuvinte cheie: materiale magnetice nanostructurate, particule NspFe, epurare apa industriala

Etapa I-a din cadrul proiectului „SISTEM INOVATIV PENTRU EPURAREA APELOR UZATE INDUSTRIALE UTILIZAND MATERIALE MAGNETICE NANOSTRUCTURATE” prezinta activitatile derulate in scopul transferului de tehnologie validată în laborator de către UPB-ECOMET la CO-SC ICPE-BISTRITA SA care are experienta in tratarea si epurarea apelor si implementarea acesteia  la  o societate care se ocupa cu acoperiri galvanice - SC BETAK SA Bistrita partener P2.

Tehnologia are ca scop realizarea unei instalatii de epurare a apei provenite din procesul industrial de zincare in scopul recuperarii unor metale grele (zincul si altele) si recircularea apei in proces, asigurand astfel reducerea substantiala a consumului de apa.

Activitatile derulate in aceasta etapa sunt:
1. Studiu privind transferul tehnologiei de laborator validata la scara industiala. Stabilirea si analiza functionarii tehnologiei in mediul industriala
2. Optimizarea tehnologiei de laborator
3. Proiectare model functional
4. Plan de experimentari

Pentru realizarea obiectivului propus s-a prelevat apa uzata rezultata in procesul de galvanizare si s-au efectuat experimente de laborator utilizand diferite tipuri de nanoparticule pentru a testa noua tehnologie in sistem real. Concluziile acestor teste releva faptul ca sunt necesare urmatoarele etape in procesul de epurare:
Corectia pH-ului apei pentru ca nanoparticulele sa nu se dizolve in apa;
Introducerea treptei de tratare electrochimica cu rolul de oxidare-reducere a substantelor dizolvate in apa;
Introducerea treptei de filtrare inainte de tratamentul cu nanopaticule NspFe pentru reducerea suspensiilor si a fierului prezente in apa;
Realizarea unor nanoparticule NspFe acoperite cu diferite substante sau introduse in rasini schmibatoare de ioni care sa cresca capacitatea de absorbtie a acestor metalele grele prezente in apa.

Apele analizate au indicat prezența Fe și Zn, sub formă dizolvată, în cantități de peste 10 g/L apă uzată.
In vederea stabilirii parametrilor optimi de funcționare specifici sistemului de reținere a metalelor grele și anume, modul magnetic cu dublă funcționalitate, cea mai mare eficienta s-a obtinut utilizand particule nanostructurate de magnetită cu dimensiuni sub 20 nm, acoperite cu rășină polivinilică, utilizând forța câmpului magnetic pentru separarea acestor nanostructuri din mediul apos.
Pentru proiectarea modelului functional s-au avut in vedere toate etapele tehnologice necesare obtinerii celor mai bune randamente de tratare.
Instalatia este formata din doua trepte de tratare (vezi figura 1): o treapta de pre-tratare cuprinzand corectie pH, tratament electrochimic si filtrare in filtre cu nisip si o treapta de finisare a apei utilizand materiale nanostructurate  si retinerea acestora intr-un  modul magnetic.  Namolul si apa care rezulta din spalarea filtrelor, sunt trecute printr-un decantor lamelar care retine particulele grosiere, acestea urmand sa fie  concentrate cu ajutorul unei prese de namol (figura 2).


simag_fig1_400
Figura 1. Schema fluxului de epurare a apei provenite din procesul de galvanizare


Apa provenita din procesul de decapare este preluata din canalul de curgere de catre o pompa submersibila si trimisa in treapta de pre-epurare printr-o conducta de polietilena.

Treapta de pre-epurare este compusa din urmatoarele subtrepte sau echipamente:
1.    Echipamentul de corectie a pH-ului-are rolul de neutralizare a aciditatii apei;
2.    Echipamentul de tratare electrochimica are rolul de a oxida-reduce substantele dizolvate in apa in scopul retinerii acestora in filtre;
3.    Grup de retinere primara (filtrare)  a poluantilor din apa.

Treapta de finisare a apei cu ajutorul materialelor magnetice de dimensiuni nanometrice cuprinde vasul de amestec a acestora cu apa provenita din prima treapta de epurare si modulul magnetic de retinere a acestora din apa, urmata de regenerarea/recuperarea acestor materiale. Pe suprafata particulelor magnetice nanometrice din apa, adera poluantii (in acest caz metalele din apa) care sunt extrasi odata cu materailele nanostructurare in modulul magnetic. In scopul dimensionarii corecte a modulului magnetic de extragere a materialelor magnetice din apa supusa procesului de tratare si recircularea acestora, pentru proiectarea modulului magnetic s-a utilizat un model elaborat in platforma MATLAB, modulul SIMULINK, de verificare a parametrilor fizici prezenti in proces, model redat in figura 2.
simag_fig2_400
Figura 2. Modelul modulului magnetic elaborat in SIMULINK

Intre echipamentele mentionate anterior sunt montate conducte de by-pass astfel incat fluxul apei poate fi modificat, in sensul de a utiliza un anumit echipament sau de a fi ocolit.

Apa epurata este reutilizata in procesul de galvanizare.
In cursul procesului de filtrare, poluantii sunt retinuti in filtre, de unde prin spalarea acestora sunt  extrase si ajung in treapta de tratare a namolului.

Treapta de tratare a namolului se compune din camera de corectie a pH-ului pentru namol prin dozarea de amoniac si oxidarea substantelor din componenta namolului prin dozarea de apa oxigenata, urmat de un decantor lamelar si un filtru presa (figura 3).


simag_fig3_400 
Figura 3. Schema fluxului de procesare a namolului provenit din spalarea filtrelor

Procesul de tratare a apei uzate va fi complet automatizat si cuprinde tabloul de comanda si automatizare, senzori si achizitie date. Debitul nominal de epurare a apei a instalatiei prezentate este de 2,5 m3/ora. 

 

Newsletter