Rasvaisten jätevesien puhdistus

Abstract

Rasvaisten jätevesien puhdistus on sitä tuottaville yrityksille kallista ja hankalaa. Nykyisten päästövaatimusten saavuttaminen on perinteisillä jätevedenkäsittelymenetelmillä vaikeaa tai lähes mahdotonta, riippuen käsiteltävän jäteveden ominaisuuksista. Rasvaisen jäteveden käsittelyssä on käytetty mm. laskeutusta, flotaatiota, hydrosykloneja, pisaroitusta, suodatusta sekä biologista käsittelyä. Lisäksi happohydrolyysiä voidaan soveltaa edellä mainittujen menetelmien esikäsittelynä. Useita näitä erotusmenetelmiä voidaan myös tehostaa kemikaalien lisäyksellä.

Työn kirjallisuusosassa on käsitelty rasvaisten jätevesien ja emulsioiden kalvosuodatusta ja kalvojen käyttöä pisaroituselementtinä. Tavanomaisessa kalvosuodatuksessa tarkoituksena on erottaa kalvoa läpäisemätön rasvajae ja permeoituva vesijae toisistaan, kun taas pisaroittamisen tarkoituksena on saada dispergoituneen faasin pisarakoko kasvamaan joko kalvon pinnalla tai sen huokosissa. Pisarakoon kasvaessa emulsion stabiilisuus heikkenee ja faasit voidaan helpommin erottaa toisistaan.

Työn kokeellisessa osassa tavoitteena oli tutkia kalvosuodatuksen ja erilaisten kalvojen toimivuutta esteröintilaitoksen rasvaisten jätevesien käsittelyssä. Tutkimuksessa käytettiin MW- (GE Osmonics), C30F- (Nadir Filtration), Teflon Typar- (Tetratex) sekä JX-kalvoa (Osmonics Desal). Haastetta työhön syntyi tutkittujen jätevesien ominaisuuksien suuresta vaihtelusta sitä tuottavan laitoksen panostyylisestä toiminnasta johtuen. Lisäksi tutkittiin, onko syöttöliuoksen pH-säädöllä ja laskeutuksella ennen suodatusta merkittävää etua itse kalvosuodatusprosessiin.

Kalvotekniikkaa voidaan tämän tutkimuksen perusteella soveltaa myös esteröintilaitoksen rasvaisten jätevesien suodatukseen, ja erityistä etua saadaan jäteveden pH-säädöllä (pH 3) ja laskeutuksella ennen varsinaista suodatusta. Tällaiseen käsittelyyn soveltuu tutkituista kalvoista parhaiten hydrofiilinen regeneroidusta selluloosasta valmistettu C30F-kalvo, jonka etuna on vähäinen foulaantuminen muihin tutkittuihin kalvoihin verrattuna.

With traditional waste effluent processing methods, purification of the greasy and oily wastewater is usually inefficient and expensive. Also due to the tightening wastewater regulations, purification of greasy effluents has become more challenging or even impossible. Traditional processes capable of treating wastewaters containing oil and grease are sedimentation, flotation, hydrocyclones, coalescence, filtration and biological treatment. In addition, chemical addition and acid hydrolysis can be used as pre-treatment for the above-mentioned processes.

Membrane filtration and the use of membranes as coalescing aids in the treatment of waste effluents containing grease and oil-water-emulsions have been discussed in the literature part of this work. In an ideal traditional membrane filtration, the oil phase is rejected when the water phase permeates through the membrane. When membrane is used as a coalescing aid, the microscopically small, dispersed droplets start to coalesce at the surface or in the pores of the membrane. Therefore in coalescence filtration both of the phases permeate the membrane.

Membrane filtration as a process and the suitability of different kinds of membranes for the treatment of greasy wastewater were studied in the experimental part of this work. Membranes investigated were MW (GE Osmonics), C30F (Nadir Filtration), Teflon Typar (Tetratex) and JX (Osmonics Desal). An extra challenge imposed from the fluctuation of the wastewater properties caused by the batch mode operation of the esterification plant. In addition, the effect of pH-adjustment and sedimentation prior to the membrane filtration was investigated.

Based on this study, membrane filtration can be successfully used in the treatment of esterification plant greasy wastewater. Particularly the pH-adjustment and sedimentation as pre-treatment of membrane filtration was successful in the separation of oil and water. The most suitable membrane for the waste effluent studied was proven to be the hydrophilic C30F membrane made of regenerated cellulose, because of its relatively low fouling level.