RO133775B1 - Process for advanced purification of waste water resulting from husbandry farms - Google Patents

Process for advanced purification of waste water resulting from husbandry farms Download PDF

Info

Publication number
RO133775B1
RO133775B1 RO201900399A RO201900399A RO133775B1 RO 133775 B1 RO133775 B1 RO 133775B1 RO 201900399 A RO201900399 A RO 201900399A RO 201900399 A RO201900399 A RO 201900399A RO 133775 B1 RO133775 B1 RO 133775B1
Authority
RO
Romania
Prior art keywords
wastewater
treatment
electrocoagulation
organic substances
followed
Prior art date
Application number
RO201900399A
Other languages
Romanian (ro)
Other versions
RO133775A0 (en
Inventor
Carmen Tociu
Gyorgy Deak
cristina Maria
Irina Elena Ciobotaru
Alexandru Anton Ivanov
Ecaterina Marcu
Nicolae Valentin Vlăduţ
Dragoş Manea
Original Assignee
Institutul Naţional De Cercetare- Dezvoltare Pentru Protecţia Mediului
Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Protecţia Mediului
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institutul Naţional De Cercetare- Dezvoltare Pentru Protecţia Mediului, Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Protecţia Mediului filed Critical Institutul Naţional De Cercetare- Dezvoltare Pentru Protecţia Mediului
Priority to RO201900399A priority Critical patent/RO133775B1/en
Publication of RO133775A0 publication Critical patent/RO133775A0/en
Publication of RO133775B1 publication Critical patent/RO133775B1/en

Links

Landscapes

  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Description

RO 133775 Β1RO 133775 Β1

Invenția de față abordează o problematică din domeniul gospodăririi apelor și anume aceea a epurării apelor uzate, care trebuie privită din perspectiva preocupărilor existente la nivelul autorităților și al specialiștilor pentru identificarea unor surse de apă alternative în zonele deficitare și în același timp pentru prevenirea poluării mediul înconjurător.The present invention addresses an issue in the field of water management, namely that of wastewater treatment, which must be seen from the perspective of existing concerns of authorities and specialists to identify alternative water sources in deficient areas and at the same time to prevent environmental pollution. .

Apele uzate rezultate de la fermele zootehnice au un conținut ridicat de azot și fosfor, reprezentând o sursă potențială de substanțe nutritive pentru stimularea creșterii plantelor. Pentru valorificarea apelor uzate provenite de la creșterea animalelor la irigarea culturilor agricole este necesară epurarea corespunzătoare a acestora în vederea reducerii încărcării poluante. Sănătatea publică și potențialele efecte adverse agricole și de mediu trebuie considerate ca elemente prioritare în dezvoltarea cu succes a proiectelor de reutilizare a apei pentru irigații.Wastewater from livestock farms has a high content of nitrogen and phosphorus, representing a potential source of nutrients to stimulate plant growth. In order to capitalize on wastewater from animal husbandry to irrigate agricultural crops, it is necessary to properly treat them in order to reduce the pollutant load. Public health and potential agricultural and environmental adverse effects must be considered as priorities in the successful development of irrigation water reuse projects.

Reglementările naționale precum și cele existente la nivel internațional interzic irigarea culturilor agricole cu ape uzate brute. Acestea prevăd norme de utilizare în funcție de calitatea realizată prin procesul de epurare în corelație cu tipurile de sol/plante de cultură [STAS 9450:1988, Apă pentru irigarea culturilor agricole, Asociația Română pentru Standardizare (ASRO), ISO 16075-2:2015, Guidelines for treated wastewater use for irrigation projects - Part 2: Development of the project, International Organization for Standardization (ISO)].National as well as international regulations prohibit the irrigation of agricultural crops with raw wastewater. They provide norms of use depending on the quality achieved by the treatment process in correlation with the types of soil / crop plants [STAS 9450: 1988, Water for irrigation of agricultural crops, Romanian Association for Standardization (ASRO), ISO 16075-2: 2015 , Guidelines for treated wastewater use for irrigation projects - Part 2: Development of the project, International Organization for Standardization (ISO)].

în general, gospodărirea apelor uzate în cadrul unei societăți economice presupune colectarea și epurarea locală a apelor uzate în funcție de modalitatea și condițiile de eliminare în mediu. în cazul fermelor zootehnice sunt întâlnite sisteme convenționale de epurare a apelor uzate care includ o treaptă primară în care se realizează separarea mecanică a materiilor grosiere și o treaptă secundară în care se realizează epurarea biologică aerobă sau anaerobă a apelor uzate.In general, wastewater management in an economic society involves the local collection and treatment of wastewater depending on how it is disposed of in the environment. in the case of livestock farms, there are conventional wastewater treatment systems that include a primary stage in which mechanical separation of coarse materials is performed and a secondary stage in which aerobic or anaerobic biological wastewater treatment is performed.

Poluanții specifici de natură chimică și microbiologică ce nu pot fi înlăturați prin metode convenționale necesită prelucrarea într-o fază de epurare suplimentară - avansată (terțiară), având drept scop obținerea unui efluent de calitate superioară prin eliminarea substanțelor în suspensie și dizolvate rămase în apă după parcurgerea etapelor clasice. O varietate largă de procese au fost studiate, dezvoltate și aplicate pentru îndepărtarea contaminanților de interes în funcție de tipul apelor uzate supuse epurării [Tchobanoglous G., Burton F.L., Stensel H.D., 2003, Wastewater Engineering. Treatment and Reuse, ediția a 4-a, Mc. Graw Hill, New York],Specific chemical and microbiological pollutants that cannot be removed by conventional methods require processing in an additional - advanced (tertiary) treatment phase, with the aim of obtaining a high quality effluent by removing the suspended and dissolved substances left in the water after going through the classic stages. A wide variety of processes have been studied, developed and applied for the removal of contaminants of interest depending on the type of wastewater subject to treatment [Tchobanoglous G., Burton F.L., Stensel H.D., 2003, Wastewater Engineering. Treatment and Reuse, 4th edition, Mc. Graw Hill, New York],

Apele uzate rezultate din activități zootehnice se caracterizează printr-o compoziție complexă și variată, având conținut mare de substanțe organice, azot, fosfor și materii solide în suspensie, dar și conținut de compuși periculoși, persistenți sau greu degradabili, de tipul pesticidelor și antibioticelor. în mod convențional, apele rezultate din activități zootehnice sunt epurate prin procese mecanice și biologice naturale sau intensive, prin care se îndepărtează substanțele solide și compușii organici biodegradabili. în literatura de specialitate sunt descrise procese de epurare a apelor uzate rezultate din activități zootehnice prin metode convenționale și avansate. Brevetul RO 110932 B1 prezintă un procedeu pentru epurarea apelor uzate biodegradabile care rezultă din procesele specifice complexelorzootehnice prin utilizarea unui sistem combinat, mecanic și biologic, constituit din următoarele etape: reținerea suspensiilor solide pe site, decantarea apei, activarea apei în câmp magnetic și epurare biologică cu plante acvatice.Wastewater resulting from zootechnical activities is characterized by a complex and varied composition, with a high content of organic substances, nitrogen, phosphorus and suspended solids, but also content of dangerous compounds, persistent or difficult to degrade, such as pesticides and antibiotics. Conventionally, waters resulting from zootechnical activities are treated by natural or intensive mechanical and biological processes by which solids and biodegradable organic compounds are removed. The literature describes wastewater treatment processes resulting from zootechnical activities by conventional and advanced methods. RO 110932 B1 discloses a process for the treatment of biodegradable wastewater resulting from processes specific to zootechnical complexes using a combined mechanical and biological system, consisting of the following steps: retention of solid suspensions on site, water settling, activation of water in magnetic field and biological treatment with aquatic plants.

Epurarea apelor uzate rezultate din zootehnie se realizează conform brevetului KR 100414580 B1 prin procese biologice facultativ aerobe, corecție de pH, floculare, îndepărtarea flocoanelor prin flotație, o primă etapă de ozonizare, aerare pentru o perioadă mare de timp, precipitare, floculare, urmată de o a doua etapă de ozonizare și filtrareaWastewater treatment resulting from animal husbandry is performed according to the patent KR 100414580 B1 by optional aerobic biological processes, pH correction, flocculation, removal of flakes by flotation, a first stage of ozonation, aeration for a long time, precipitation, flocculation, followed by a second stage of ozonation and filtration

RO 133775 Β1 eficientului pe cărbune activ. Un sistem de epurare a apelor uzate din zootehnie este 1 prezentat în brevetul KR 20030033812 A și acesta conține bazin aerob, bazin anaerob, bioreactor cu membrane, bazin de ozonizare/oxidare catalitică și tratare cu zeolit, în care o 3 parte din efluentul rezultat din bazinul aerob este recirculatîn bazinul anaerob, iar nămolul activ din bioreactor este introdus în bazinul anaerob. Brevetul US 7005068 B2 descrie 5 epurarea apelor uzate din zootehnie prin decantare, urmată de nitrificare/denitrificare, apa rezultată putând fi utilizată la irigații; partea solidă este supusă unui tratament anaerob, cu 7 obținere de biogaz. Conform brevetului US 6054044 A, epurarea acestui tip de ape uzate se realizează printr-un proces fizic de separare a materiilor în suspensie, procese biologice 9 anoxice, procese biologice anaerobe, urmate de procese aerobe, cu recircularea apei care rezultă în urma tratării prin procese aerobe în procesele anoxice și conduce la obținerea unui 11 efluent adecvat pentru irigarea culturilor agricole. Alte exemple de epurare a apelor uzate din zootehnie prin metode biologice aerobe și anaerobe în sisteme deschise sau închise, urmate 13 de separarea solidelor sunt descrise în brevetele CN 101343133 B, CN 101767879 B, CN 101774696 B, CN 102807302 B, CN 103435224 A, KR 100403850 B1, KR 100419827 B1, 15RO 133775 Β1 activated carbon efficiency. A system of wastewater treatment in animal husbandry is 1 presented in the patent KR 20030033812 A and it contains aerobic basin, anaerobic basin, bioreactor with membranes, catalytic ozonation / oxidation basin and zeolite treatment, in which 3 part of the effluent from the aerobic basin is recirculated to the anaerobic basin, and the active sludge from the bioreactor is introduced into the anaerobic basin. U.S. Patent No. 7,750,508 B2 describes the treatment of waste water from animal husbandry by settling, followed by nitrification / denitrification, the resulting water can be used for irrigation; the solid part is subjected to an anaerobic treatment, with 7 obtaining biogas. According to US patent 6054044 A, the treatment of this type of wastewater is performed by a physical process of separation of suspended matter, anoxic biological processes, anaerobic biological processes, followed by aerobic processes, with the recirculation of water resulting from the treatment by processes aerobic in anoxic processes and leads to obtaining an 11 effluent suitable for irrigation of agricultural crops. Other examples of aerobic and anaerobic biological wastewater treatment in open or closed systems, followed by solids separation, are described in patents CN 101343133 B, CN 101767879 B, CN 101774696 B, CN 102807302 B, CN 103435224 A, KR 100403850 B1, KR 100419827 B1, 15

KR 100951184 B1, KR 101393712 B1 și US 5795480 A.KR 100951184 B1, KR 101393712 B1 and US 5795480 A.

îndepărtarea substanțelor organice (exprimate ca CCO-Cr), a azotului și fosforului 17 total și a materiilor în suspensie din apele uzate provenite de la fermele zootehnice se poate realiza conform brevetului CN 108975643 A printr-o succesiune de etape ce cuprinde 19 neutralizare, precipitare, nitrificare, denitrificare și ozonizare, cu eficiente de îndepărtare de 78% CCO-Cr, 66% amoniu, 54% azot total, 72% fosfor total și 78% materii în suspensie. 21 Brevetul US 6261459 B1 descrie o metodă de îndepărtare a mirosului specific al apelor uzate din zootehnie care utilizează argilă și o sare cuaternară de amoniu după ce în 23 prealabil s-a realizat o etapă de coagulare chimică, urmând apoi un proces de separare a solidelor prin filtrare sau flotație cu aer. O altă posibilitate de epurare a acestor ape uzate 25 este prin coagulare, floculare, urmată de separarea nămolului și a apei care rezultă prin membrane, conform brevetului AU 2017203147 B2. 27The removal of organic substances (expressed as CCO-Cr), total nitrogen and phosphorus 17 and suspended solids from wastewater from livestock farms can be achieved according to patent CN 108975643 A through a sequence of steps comprising 19 neutralization, precipitation , nitrification, denitrification and ozonation, with removal efficiencies of 78% CCO-Cr, 66% ammonium, 54% total nitrogen, 72% total phosphorus and 78% suspended matter. 21 U.S. Pat. No. 6,261,459 B1 discloses a method for removing the specific odor of livestock wastewater using clay and a quaternary ammonium salt after a chemical coagulation step has previously been performed, followed by a process of separating the solids by filtration. or air flotation. Another possibility for treating this wastewater 25 is by coagulation, flocculation, followed by the separation of sludge and the resulting water through membranes, according to AU patent 2017203147 B2. 27

Electrocoagularea este o tehnică de epurare a apelor uzate ce permite îndepărtarea materiei organice și anorganice în suspensie și dizolvate, prin generarea de ioni de aluminiu 29 sau fier care destabilizează coloizii și facilitează coagularea acestora. Ionii de aluminiu sau de fier sunt generați prin aplicarea unui curent electric printre cel puțin doi electrozi (un anod 31 - numit de sacrificiu și un catod) imersați în apa uzată. Ionii de aluminiu sau fier generați prin dizolvarea anodului suferă un proces de hidroliză cu formare de specii (în principal hidroxizi) 33 care au rol de coagulant. Electrocoagularea prezintă avantajul că, spre deosebire de coagularea clasică în care se adaugă săruri de aluminiu sau fier, nu necesită adaos de 35 reactivi chimici și este un proces mai ușor și mai sigur de exploatat [Yetilmezsoy K., Ilhan F., Sapci-Zengin Z., Sakar S., Gonullu M.T., 2009, Decolorization and COD reduction 37 of UASB pretreated poultry manure wastewater by electrococagulation process: A post-treatment study, Journal of Hazardous Materials,162(1), p. 120-132, TakB.Y., Tak 39 B.S., Kim Y.J., Park Y.J., Yoon Y.H., Min G.H., 2015, Optimization of color and COD removal from livestock wastewater by electrocoagulation process: Application of 41 Box-Behnken design (BBD), Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 28, p. 307-315, Pinedo-Hemandez J., Paternina-UrieR., Marrugo-Negrete J., 2016 Alternative 43 electrocoagulation for livestock wastewater treatment, Portugaliae Electrochimica Acta, 34(4), p. 277-285], Conform datelor de literatură, electrocoagularea are loc la densități 45 de curent relativ mici, cuprinse în intervalul 80-100 A/m2 dacă se folosesc electrozi de fier și de aproximativ 150 A/m2 dacă se folosesc electrozi de aluminiu [Kobya M., Can O.T., 47Electrocoagulation is a wastewater treatment technique that allows the removal of organic and inorganic matter in suspension and dissolved, by generating aluminum ions 29 or iron that destabilize colloids and facilitate their coagulation. Aluminum or iron ions are generated by applying an electric current between at least two electrodes (an anode 31 - called sacrificial and a cathode) immersed in wastewater. Aluminum or iron ions generated by dissolving the anode undergo a hydrolysis process with the formation of species (mainly hydroxides) 33 which act as coagulants. Electrocoagulation has the advantage that, unlike conventional coagulation in which aluminum or iron salts are added, it does not require the addition of 35 chemical reagents and is an easier and safer process to exploit [Yetilmezsoy K., Ilhan F., Sapci-Zengin Z., Sakar S., Gonullu MT, 2009, Decolorization and COD reduction 37 of UASB pretreated poultry manure wastewater by electrococagulation process: A post-treatment study, Journal of Hazardous Materials, 162 (1), pp. 120-132, TakB .Y., Tak 39 BS, Kim YJ, Park YJ, Yoon YH, Min GH, 2015, Optimization of color and COD removal from livestock wastewater by electrocoagulation process: Application of 41 Box-Behnken design (BBD), Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 28, pp. 307-315, Pinedo-Hemandez J., Paternina-UrieR., Marrugo-Negrete J., 2016 Alternative 43 electrocoagulation for livestock wastewater treatment, Portugaliae Electrochimica Acta, 34 (4), pp. 277- 285], According to literature data, electrocoagulation occurs at densities 4 5 relatively small current, in the range of 80-100 A / m 2 if iron electrodes are used and about 150 A / m 2 if aluminum electrodes are used [Kobya M., Can OT, 47

RO 133775 Β1RO 133775 Β1

Bayramoglu Μ., 2003, Treatment of textile wastewaters by electrocoagulation using iron and aluminum electrodes, Journal of Hazardous Matter, 100(1-3), p. 163-178]. Brevetul CA 2755161 (A 1) descrie un sistem de epurare a apelor uzate prin electrocoagulare cu electrozi de aluminiu și fier, la densități de curent de 2000-30000 A/m2, timp de 120 min, cu repozitionarea catodului astfel încât să se poată controla procesul de dizolvare a anodului. Brevetul US 2009/0242424 A1 prezintă o metodă de prevenire a pasivării electrozilor prin inversarea polarității acestora la intervale de timp regulate.Bayramoglu Μ., 2003, Treatment of textile wastewaters by electrocoagulation using iron and aluminum electrodes, Journal of Hazardous Matter, 100 (1-3), pp. 163-178]. CA 2755161 (A 1) describes a wastewater treatment system by electrocoagulation with aluminum and iron electrodes, at current densities of 2000-30000 A / m 2 , for 120 min, with the repositioning of the cathode so that it can control the dissolution process of the anode. U.S. Patent No. 2009/0242424 A1 discloses a method of preventing the passivation of electrodes by reversing their polarity at regular intervals.

Electrocoagularea este descrisă în brevetul US 6325916 ca o metodă de epurare a apelor uzate ce poate fi folosită împreună cu un oxidant gazos combinat cu cavitație hidraulică pentru îndepărtare a contaminanților. Din procesul de epurare a apelor uzate conform brevetului US 4149953 fac parte electrocoagularea cu anod de aluminiu și catod de fier, urmată de separarea nămolului format prin metode convenționale.Electrocoagulation is described in US Pat. No. 6,325,916 as a method of wastewater treatment that can be used in conjunction with a gaseous oxidant combined with hydraulic cavitation to remove contaminants. The wastewater treatment process according to US patent 4149953 includes electrocoagulation with aluminum anode and iron cathode, followed by the separation of sludge formed by conventional methods.

Ozonizarea este un proces de oxidare avansată care utilizează ozonul pentru oxidarea materiei organice din apele uzate. Ozonul are potențial de oxidare și reactivitate mare, fiind eficientîn îndepărtarea compușilor organici greu degradabili prin procese convenționale, de tip produse farmaceutice și pesticide [Macauley J.J., Z. Qiang Z., Adams CD., Surampali R., Mormile M.R., 2006, Disinfection of swine wastewater using chiorine, ultraviolet light and ozone, Water Research, 40(10), p. 2017-2026, Zheng C, Zhao L, Zhou X., Fu Z., Li A., 2013, Water Treatment, Ed. IntechOpen, disponibil la: https://www.intechopen.com/books/water-treatment/treatment-technologies-fororganic-wastewater, Krzeminska D., Neczaj E., Borowski G., 2015, Advanced oxidation processes for food industrial wastewater decontamination, Journal of Ecologica! Engineering, 16(2), p. 61-71], Conform brevetului WO 2011054155 A1, ozonizarea este aplicată pentru epurarea apelor uzate după o etapă de electrocoagulare cu electrozi de fier. Brevetul WO 2011025183 descrie un proces de epurare care cuprinde etape de reținere a materiei grosiere, electrocoagulare, filtrare, ozonizare și clorinare.Ozonation is an advanced oxidation process that uses ozone to oxidize organic matter in wastewater. Ozone has high oxidation and reactivity potential, being effective in removing hardly degradable organic compounds by conventional processes, such as pharmaceuticals and pesticides [Macauley JJ, Z. Qiang Z., Adams CD., Surampali R., Mormile MR, 2006, Disinfection of swine wastewater using chiorine, ultraviolet light and ozone, Water Research, 40 (10), pp. 2017-2026, Zheng C, Zhao L, Zhou X., Fu Z., Li A., 2013, Water Treatment, Ed. IntechOpen, available at: https://www.intechopen.com/books/water-treatment/treatment-technologies-fororganic-wastewater, Krzeminska D., Neczaj E., Borowski G., 2015, Advanced oxidation processes for food industrial wastewater decontamination, Journal of Ecologica! Engineering, 16 (2), pp. 61-71], According to WO 2011054155 A1, ozonation is applied for wastewater treatment after a step of electrocoagulation with iron electrodes. WO 2011025183 describes a purification process comprising steps for retaining coarse matter, electrocoagulation, filtration, ozonation and chlorination.

Pentru apele uzate rezultate din zootehnie, literatura de specialitate descrie diverse sisteme care încorporează metodele de tratare prin electrocoagulare și/sau ozonizare. Brevetul KR 20080037761 A descrie un sistem de epurare a apelor uzate prin electrocoagulare și ozonizare, urmate de filtrarea efluentului. Gradul de îndepărtare a substanțelor organice biodegradabile (exprimate ca CBO5) din apele uzate rezultate din zootehnie poate ajunge până la 88% prin electrocoagulare, conform brevetului KR 20040078173 (A). Epurarea apelor uzate rezultate din zootehnie prin ozonizare conduce la îndepărtarea culorii conform brevetului KR 100450588 B1, ajungând până la decolorarea completă a acestora.For wastewater resulting from animal husbandry, the literature describes various systems that incorporate electrocoagulation and / or ozonation treatment methods. Patent KR 20080037761 A describes a wastewater treatment system by electrocoagulation and ozonation, followed by effluent filtration. The degree of removal of biodegradable organic matter (expressed as CBO 5 ) from wastewater resulting from animal husbandry can reach up to 88% by electrocoagulation, according to KR 20040078173 (A). The treatment of wastewater resulting from animal husbandry by ozonation leads to the removal of the color according to patent KR 100450588 B1, reaching their complete discoloration.

Procedeul de epurare avansată conform invenției se referă la introducerea unei trepte terțiare în fluxul procesului de epurare al apelor uzate, pentru finisarea calității efluenților rezultați de la fermele de creștere a animalelor, în scopul utilizării acestora la irigarea culturilor agricole, în funcție de nevoile utilizatori lor finali (culturi alimentare procesate, culturi industriale și de semințe, plante energetice, parcele de hrană pentru animale, culturi de plante ornamentale etc).The advanced treatment process according to the invention relates to the introduction of a tertiary step in the flow of wastewater treatment process, to finish the quality of effluents from livestock farms, in order to use them for irrigation of crops, depending on the needs of their users. final (processed food crops, industrial and seed crops, energy plants, animal feed plots, ornamental plant crops, etc.).

Procedeul care face obiectul prezentei invenții constă, conform schemei tehnologice de principiu anexate (fig. 1), în două etape de tratare a apelor uzate:The process which is the subject of the present invention consists, according to the attached technological scheme in principle (fig. 1), in two stages of wastewater treatment:

. O etapă de tratare electrochimică în care se introduc ioni de aluminiu în apa uzată (operația de electrocoagulare) pentru destabilizarea materiei în suspensie și coloidale, conducând la formarea unor flocoane cu tendință de separare sub acțiunea unui agent floculant (operațiile de floculare - decantare). Se obține în felul acesta o apă limpezită care mai conține preponderent doar materii organice și anorganice dizolvate. Ca efect secundar benefic,. A stage of electrochemical treatment in which aluminum ions are introduced into the wastewater (electrocoagulation operation) to destabilize the suspended and colloidal matter, leading to the formation of flakes with a tendency to separate under the action of a flocculant (flocculation - settling operations). In this way, a clear water is obtained that mainly contains only dissolved organic and inorganic materials. As a beneficial side effect,

RO 133775 Β1 etapa de tratare electrochimică conduce și la reducerea încărcării microbiene odată cu 1 separarea suspensiilor la care au aderat microorganismele, dar și ca urmare a gazelor oxidante și reducătoare formate la electrozi simultan cu dizolvarea anodică a aluminiului (O2, 3RO 133775 Β1 stage of electrochemical treatment also leads to the reduction of the microbial load with 1 separation of the suspensions to which the microorganisms adhered, but also as a result of oxidizing and reducing gases formed at electrodes simultaneously with the anodic dissolution of aluminum (O 2 , 3

Cl2 etc). Nămolul chimic împreună cu spuma formată în timpul procesului de electrocoagulare sunt prelucrate într-un modul alcătuit din sisteme de omogenizare, îngroșare și deshi- 5 dratare, pentru ca în final deșeul obținut să fie valorificat/depozitat corespunzător. Pentru o încărcare cu poluanți a apelor uzate caracterizată printr-un conținut de substanțe organice 7 (CCO-Cr) de până la 1500 mg O2/L și de substanțe organice biodegradabile (CBO5) de până la 250 mg/L, materii în suspensie de până la 300 mg/L și bacterii coliforme fecale cu 9 densitate numerică de până la 108 nr/1000 mL, procesul de electrocoagulare poate fi operat la o doză de 100-300 mg AI37L apă uzată, densitate de curent de 100-150 A/m2 (sursă de 11 curent continuu). Diferența de potențial aplicată între electrozi este de maximum 10 V pentru a limita procesele electrochimice concurente cu dizolvarea ionilor de aluminiu, cum ar fi 13 efectul Joule de încălzire a apei și efectul de descărcare a gazelor electrolitice la electrozi. Aglomerarea agregatelor formate se face cu polielectrolit cationic soluție 0,1 % (10-25 mg/L 15 apă uzată) sub amestecare lentă la 40 rot/min, timp de 10 min, pentru decantarea gravitațională a nămolului chimic format fiind necesar un timp de 15-30 min. 17 .0 etapă de oxidare avansată și dezinfecție cu ozon ce presupune contactarea apei cu gazul reactant într-un sistem de 4 coloane succesive cu funcționare în contracurent a 19 fazelor L-G. Apele uzate provenite de la fermele zootehnice conțin cantități variabile de agenți tensioactivi, motiv pentru care coloanele de ozonizare sunt prevăzute cu separatoare 21 de spumă. Fluxul de gaz care parcurge coloana de apă determină separarea prin flotație a unei fracții reziduale bogate în materii organice și produși parțiali de oxidare, trimisă ulterior 23 spre modulul de prelucrare a nămolului. Aerul îmbogățit în ozon necesar oxidării avansate a poluanților chimici prezenți în apele uzate (2-8 g O3/g CCO îndepărtat) este furnizat de un 25 generator de ozon al cărui principiu de funcționare constă în ionizarea oxigenului prezent în aer prin descărcări electrice de tip Corona de înaltă tensiune. Descărcarea electrică produsă 27 între electrozi propulsează electronii, disociază moleculele de oxigen și formează prin recombinare molecule de ozon. După ozonizare se verifică concentrația ionilor de hidrogen 29 și se procedează la neutralizarea apei epurate cu acid fosforic până la pH = 6,5-8,5. Fluxul de aer epuizat este trimis într-un modul de purificare a gazelor alcătuit dintr-un sistem de 31 adsorbție pe cărbune activ granulat a urmelor de ozon nereacționat și a produșilor gazoși rezultați în urma reacțiilor chimice, un sistem de filtrare a microparticulelor solide și un sistem 33 de indicare vizuală a eficienței de îndepărtare a ozonului remanent din faza gazoasă pe baza reacției de formare a iodului (galben-maro) prin oxidarea unei soluții de iodură de potasiu 35 (incoloră).Cl 2 etc). The chemical sludge together with the foam formed during the electrocoagulation process are processed in a module composed of homogenization, thickening and dehydration systems, so that in the end the obtained waste is recovered / stored properly. For a pollutant loading of waste water characterized by a content of organic substances 7 (CCO-Cr) of up to 1500 mg O 2 / L and of biodegradable organic substances (CBO 5 ) of up to 250 mg / L, materials in suspension of up to 300 mg / L and fecal coliform bacteria with 9 numerical density up to 10 8 nr / 1000 mL, the electrocoagulation process can be operated at a dose of 100-300 mg AI 3 7L wastewater, current density of 100-150 A / m 2 (11 direct current source). The potential difference applied between the electrodes is a maximum of 10 V to limit the electrochemical processes competing with the dissolution of aluminum ions, such as the 13 Joule effect of water heating and the effect of discharging electrolytic gases to the electrodes. The agglomeration of the formed aggregates is done with cationic polyelectrolyte 0.1% solution (10-25 mg / L 15 wastewater) under slow mixing at 40 rpm, for 10 min, for the gravitational decantation of the formed chemical sludge being necessary a time of 15-30 min. 17 .0 stage of advanced oxidation and ozone disinfection involving the contact of water with the reactant gas in a system of 4 successive columns with countercurrent operation of 19 LG phases. Wastewater from livestock farms contains varying amounts of surfactants, which is why the ozonation columns are provided with foam separators 21. The gas flow through the water column causes the separation by flotation of a residual fraction rich in organic matter and partial oxidation products, which is then sent 23 to the sludge processing module. The ozone-enriched air necessary for the advanced oxidation of chemical pollutants present in wastewater (2-8 g O 3 / g CCO removed) is supplied by an ozone generator whose operating principle consists in the ionization of oxygen present in the air by electric discharges of high voltage Corona type. The electric discharge produced 27 between the electrodes propels the electrons, dissociates the oxygen molecules and forms by recombination ozone molecules. After ozonation, the concentration of hydrogen ions 29 is checked and the water treated with phosphoric acid is neutralized to pH = 6.5-8.5. The exhaust air flow is sent to a gas purification module consisting of a system of 31 adsorption on granular activated carbon of unreacted ozone traces and gaseous products resulting from chemical reactions, a system for filtering solid microparticles and a system 33 for visual indication of the efficiency of removal of residual ozone from the gas phase based on the iodine formation reaction (yellow-brown) by oxidation of a solution of potassium iodide 35 (colorless).

Procedeul de epurare avansată conform invenției conduce la obținerea unor eficiențe 37 superioare de îndepărtare a substanțelor organice inclusiv cele persistente (60-90% CCOCr), substanțelor organice biodegradabile (60-80% CBO5), materiilor în suspensie (peste 39 80%), dar și reducerea reziduului salin (40-60%), inactivarea bacteriilor coliforme fecale de până la 100% și îndepărtarea culorii și a mirosului specific animalelor, rezultând o apă 41 epurată corespunzător pentru reutilizarea în scopul fertirigării culturilor de plante.The advanced treatment process according to the invention leads to higher efficiencies for the removal of organic substances including persistent ones (60-90% CCOCr), biodegradable organic substances (60-80% CBO 5 ), suspended solids (over 39 80%) , but also the reduction of saline residue (40-60%), inactivation of fecal coliform bacteria up to 100% and removal of color and odor specific to animals, resulting in a water 41 properly treated for reuse in order to fertilize plant crops.

Prin aplicarea procedeului de epurare avansată conform invenției se obțin urmă- 43 toarele avantaje:By applying the advanced treatment process according to the invention, the following advantages are obtained:

- randament sporit de îndepărtare a poluanților existenți în apele uzate, pentru reda- 45 rea lor în circuitul componentei hidrice a mediului la parametrii avizați de normele în vigoare referitoare la irigarea culturilor agricole; 47- increased efficiency of removal of existing pollutants in wastewater, for their return in the circuit of the water component of the environment to the parameters approved by the rules in force regarding the irrigation of agricultural crops; 47

RO 133775 Β1RO 133775 Β1

- îndepărtarea impurităților prin coagulare cu aluminiu se realizează electrochimie și se evită astfel folosirea unor compuși chimici (în cazul metodei clasice se utilizează sulfat de aluminiu) care ar aduce un aport de săruri în apa tratată, ceea ce ar determina limitarea foarte mult a volumului de efluent ce poate fi aplicat pe sol pentru prevenirea salinizării acestuia și deteriorarea culturilor;- the removal of impurities by coagulation with aluminum is done electrochemically and thus avoids the use of chemical compounds (in the case of the classical method uses aluminum sulfate) which would bring a supply of salts in the treated water, which would greatly limit the volume of effluent that can be applied to the soil to prevent its salinization and damage to crops;

- reducerea prin electrocoagulare a concentației de substanțe anorganice suspendate și dizolvate (reziduu salin) pe care apele uzate de la fermele zootehnice le conțin și care nu pot fi îndepărtate prin tehnologiile convenționale de epurare a apelor uzate;- reduction by electrocoagulation of the concentration of suspended and dissolved inorganic substances (saline residue) that wastewater from livestock farms contains and which cannot be removed by conventional wastewater treatment technologies;

- distrugerea eficientă a microorganismelor patogene (bacterii, inclusiv bacterii sporulate și virusuri) prin oxidarea avansată cu ozon într-un sistem de coloane succesive, care asigură un contact mai îndelungat al apei uzate cu ozonul facilitând procesul de degradare a poluanților și valorifică superior agentul chimic dezinfectant;- the efficient destruction of pathogenic microorganisms (bacteria, including sporulated bacteria and viruses) by advanced oxidation with ozone in a system of successive columns, which ensures a longer contact of wastewater with ozone facilitating the degradation of pollutants and superior recovery of the chemical disinfectant;

- degradarea poluanților organici persistenți (pesticide, antibiotice etc), care nu pot fi îndepărtați prin metodele convenționale de epurare a apelor uzate aplicate în mod curent la nivelul fermelor zootehnice;- degradation of persistent organic pollutants (pesticides, antibiotics, etc.), which cannot be removed by conventional wastewater treatment methods currently applied on livestock farms;

- corectarea alcalinității apelor epurate cu acid fosforic, ceea ce reprezintă un adaos de nutrient (fosfor) pentru stimularea dezvoltării plantelor;- correcting the alkalinity of treated water with phosphoric acid, which is an addition of nutrients (phosphorus) to stimulate plant development;

- posibilitatea realizării unor echipamente mobile cu amorsare rapidă a procesului de epurare, dat fiind faptul că tehnologia adoptată necesită volume și spații relativ mici de implementare;- the possibility of making mobile equipment with fast priming of the treatment process, given the fact that the adopted technology requires relatively small volumes and implementation spaces;

- posibilitatea realizării unor echipamente modulare astfel încât etapele procesului de epurare să funcționeze singular sau împreună în funcție de necesarul de epurare, datorită flexibilității tehnologiei adoptate.- the possibility of making modular equipment so that the stages of the treatment process work individually or together depending on the treatment needs, due to the flexibility of the technology adopted.

în continuare se prezintă un exemplu de aplicare a invenției.The following is an example of application of the invention.

ExempluExample

Acest exemplu se referă la posibilitatea de aplicare a invenției la epurarea avansată a apelor uzate provenite de la o fermă de taurine de dimensiune medie. Apele uzate rezultate din activitatea fermei au fost epurate local într-un sistem ce presupune separarea materiilor grosiere și epurarea biologică în regim natural (iaz de oxidare). în vederea testării procedeului de epurare avansată conform invenției apele uzate au fost tratate prin electrocoagulare cu electrozi de aluminiu la o densitate de curent de 120 A/m2, furnizând o doză de aproximativ 200 mg AI37L apă uzată. Pentru aglomerarea flocoanelor formate s-a adăugat 15 mg/L apă uzată polielectrolit cationic tip ACEFLOC la concentrația de 0,1% și s-a menținut un regim de amestecare lentă la 40 rot/min, timp de 10 min. Separarea nămolului chimic format s-a făcut prin decantare gravitațională timp de 30 min. în etapa următoare, apele uzate au fost supuse unui proces de oxidare avansată folosind un debit de 5 g O3/h, pentru un timp de reacție de 20 min, după care s-a făcut corectarea pH-ului cu soluție de acid fosforic până la o valoare de pH = 8.This example relates to the possibility of applying the invention to the advanced treatment of wastewater from a medium-sized cattle farm. The wastewater resulting from the activity of the farm was treated locally in a system that involves the separation of coarse materials and biological treatment in natural regime (oxidation pond). In order to test the advanced treatment process according to the invention, the wastewater was treated by electrocoagulation with aluminum electrodes at a current density of 120 A / m 2 , providing a dose of approximately 200 mg AI 3 7L wastewater. To agglomerate the flakes formed, 15 mg / L cationic polyelectrolyte wastewater type ACEFLOC was added at a concentration of 0.1% and a slow mixing regime was maintained at 40 rpm for 10 min. The separation of the formed chemical sludge was done by gravity settling for 30 min. In the next step, the wastewater was subjected to an advanced oxidation process using a flow rate of 5 g O 3 / h, for a reaction time of 20 min, after which the pH was corrected with phosphoric acid solution up to a pH value = 8.

Rezultatele prezentate mai jos evidențiază eficiente superioare de îndepărtare a poluanților chimici pentru indicatorii de calitate a apelor ce condiționează utilizarea efluentului la irigarea culturilor agricole. Un aspect important este reducerea conținutului salin al apelor epurate, ce determină în acest caz încadrarea într-o clasă de calitate ce permite irigarea solurilor permeabile și a plantelor tolerante la salinitate.The results presented below highlight superior efficiencies for the removal of chemical pollutants for water quality indicators that condition the use of effluent for irrigation of crops. An important aspect is the reduction of the saline content of the treated waters, which determines in this case the classification in a quality class that allows the irrigation of permeable soils and plants tolerant to salinity.

Eficacitatea antimicrobiană a procesului de ozonizare a fost foarte bună, indicatorii bacteriologici monitorizați fiind inactivați în proporție de peste 99,9% și chiar 100%.The antimicrobial efficacy of the ozonation process was very good, the monitored bacteriological indicators being inactivated in a proportion of over 99.9% and even 100%.

RO 133775 Β1RO 133775 Β1

Eficiențe de epurare a apelor uzateWastewater treatment efficiencies

Indicator de calitate Quality indicator Influent Influential Efluent FACILITIES Eficiență (%) Efficiency (%) LMA[1,2] LMA [1,2] Substanțe organice (CCO-Cr), mg O2/LOrganic substances (CCO-Cr), mg O 2 / L 984 984 90 90 91 91 - - Substanțe organice biodegradabile (CBO5), mg O2/LBiodegradable organic substances (CBO 5 ), mg O 2 / L 79 79 27 27 66 66 35 35 Materii in suspensie, mg/L Suspended matter, mg / L 142 142 3 3 98 98 50 50 Aluminiu, mg O2/LAluminum, mg O 2 / L 0,17 0.17 0,85 0.85 - - 5 5 Reziduu salin, mg O2/LSaline residue, mg O 2 / L 2746 2746 1476 1476 46 46 1500 1500 Bacterii coliforme totale, nr/1000 mL Total coliform bacteria, no / 1000 mL 348.000 348,000 340 340 99,9 99.9 100-100.000 100-100,000 Bacterii coliforme fecale, nr/1000 mL Fecal coliform bacteria, no / 1000 mL 160.000 160,000 absent absent 100 100 10.000 10,000 Streptococi fecali, nr/1000 mL Fecal streptococci, no / 1000 mL 8.900 8,900 absent absent 100 100 10.000 10,000 Culoare Color colorat colored limpede, fără colorație clear, no coloring - - - - Miros Smell specific specific miros slab perceptibil faintly perceptible odor - - - - Aspect appearance S ir apă urată «pă uxată tratată spă wală ozontzată- CiiirWip ί>Ί0 tnwuî® S ir wastewater treated with treated water CiiirWip ί> Ί0 tnwuî®

LMA- limita maximă admisibilă pentru culturi nealimentare și soluri permeabileLMA- maximum permissible limit for non-food crops and permeable soils

Procedeul de epurare avansată conform invenției oferă posibilitatea reutilizării apelor uzate provenite de la fermele zootehnice la irigarea culturilor agricole contribuind la conservarea resurselor de apă, în deplină conformitate cu obiectivele economiei circulare.The advanced treatment process according to the invention offers the possibility of reusing wastewater from livestock farms to irrigate agricultural crops contributing to the conservation of water resources, in full compliance with the objectives of the circular economy.

Claims (3)

RO 133775 Β1 RevendicăriRO 133775 Β1 Claims 1. Procedeu de epurare avansată a apelor uzate provenite de la fermele zootehnice prin electrocoagulare și oxidare avansată, caracterizat prin aceea că, cuprinde două etape de tratare a apelor uzate cu conținut de substanțe organice exprimate ca CCO-Cr de până la 1500 mg O2/L și de substanțe organice biodegradabile exprimate ca CBO5 de până la 250 mg/L, materii în suspensie de până la 300 mg/L și bacterii coliforme fecale cu densitate numerică de până la 108 nr/1000 mL, într-o primă etapă prin electrocoagulare cu electrozi de aluminiu, floculare cu polielectrolit cationic și separarea nămolului chimic format, urmată de o a doua etapă de oxidare avansată și dezinfecție cu ozon a apelor limpezite din etapa anterioară și corectarea pH-ului, cu obținerea unor eficiente de îndepărtare a substanțelor organice inclusiv cele persistente de tipul peșticidelor și a antibioticelor de 60.. .90% CCO-Cr, substanțelor organice biodegradabile de 60...80% CBO5, materiilorîn suspensie peste 80%, dar și reducerea reziduului salin cu 40.. .60%, inactivarea bacteriilor coliforme fecale de până la 100% și îndepărtarea culorii și a mirosului specific animalelor, rezultând o apă epurată corespunzător pentru reutilizarea în scopul fertigării culturilor de plante.1. Process for the advanced treatment of waste water from livestock farms by electrocoagulation and advanced oxidation, characterized in that it comprises two stages of treatment of waste water containing organic substances expressed as CCO-Cr up to 1500 mg O 2 / L and biodegradable organic substances expressed as CBO 5 up to 250 mg / L, suspended solids up to 300 mg / L and fecal coliform bacteria with a numerical density of up to 10 8 nr / 1000 mL, in a first stage by electrocoagulation with aluminum electrodes, flocculation with cationic polyelectrolyte and separation of the formed chemical sludge, followed by a second stage of advanced oxidation and ozone disinfection of clarified waters from the previous stage and pH correction, with efficient removal of substances organic substances including persistent ones such as pesticides and antibiotics of 60 .. .90% CCO-Cr, biodegradable organic substances of 60 ... 80% CBO 5 , suspended solids over 80%, yes r and reduction of the saline residue by 40 .. .60%, inactivation of fecal coliform bacteria up to 100% and removal of the color and odor specific to animals, resulting in a water purified properly for reuse in order to fertilize plant crops. 2. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, etapa de electrocoagulare cu electrozi de aluminiu este prevăzută cu posibilitatea de colectare separată a spumei, operată la o doză de 100...300 mg AI37L apă uzată, densitate de curent de 100...150 A/m2 și o tensiune a curentului de maxim 10 V și este urmată de operația de floculare cu polielectrolit cationic soluție 0,1 % într-o cantitate de 10.. .25 mg/L apă uzată, sub amestecare lentă la 40 rot/min, timp de 10 min și apoi de decantarea nămolului chimic format timp de 15...30 min.Process according to Claim 1, characterized in that the electrocoagulation step with aluminum electrodes is provided with the possibility of collecting the foam separately, operated at a dose of 100-300 mg AI 3 7L wastewater, current density of 100 ... 150 A / m 2 and a current voltage of maximum 10 V and is followed by the flocculation operation with cationic polyelectrolyte 0.1% solution in an amount of 10 .. .25 mg / L wastewater, under slow mixing at 40 rpm for 10 min and then settling the chemical sludge formed for 15 ... 30 min. 3. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, etapa de oxidare avansată și dezinfecție cu 2...8 g O3/g CCO îndepărtat are loc într-un sistem de 4 coloane succesive cu funcționare în contracurent a fazelor L-G și un timp de retenție hidraulic de până la 40 min, este prevăzută cu posibilitatea de colectare separată a spumei, urmată de corectarea pH-ului cu soluție de acid fosforic până la o valoare cuprinsă în domeniul de pH = 6,5...8,5.Process according to Claim 1, characterized in that the step of advanced oxidation and disinfection with 2 ... 8 g O 3 / g of removed CCO takes place in a system of 4 successive columns with countercurrent operation of the LG phases and a hydraulic retention time of up to 40 min, is provided with the possibility of separate collection of foam, followed by pH correction with phosphoric acid solution up to a value in the pH range = 6.5 ... 8.5 .
RO201900399A 2019-07-02 2019-07-02 Process for advanced purification of waste water resulting from husbandry farms RO133775B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RO201900399A RO133775B1 (en) 2019-07-02 2019-07-02 Process for advanced purification of waste water resulting from husbandry farms

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RO201900399A RO133775B1 (en) 2019-07-02 2019-07-02 Process for advanced purification of waste water resulting from husbandry farms

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RO133775A0 RO133775A0 (en) 2019-12-30
RO133775B1 true RO133775B1 (en) 2021-08-30

Family

ID=69022382

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RO201900399A RO133775B1 (en) 2019-07-02 2019-07-02 Process for advanced purification of waste water resulting from husbandry farms

Country Status (1)

Country Link
RO (1) RO133775B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RO133775A0 (en) 2019-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Domingues et al. Advanced oxidation processes perspective regarding swine wastewater treatment
Ganzenko et al. Electrochemical advanced oxidation and biological processes for wastewater treatment: a review of the combined approaches
Tirado et al. Treatment of cheese whey wastewater by combined electrochemical processes
Ghernaout et al. Electrocoagulation Process Intensification for Disinfecting Water—A Review
CN102010038B (en) Nano catalytic electrolysis flocculation device
CN208949039U (en) A kind of processing unit of black and odorous water
US6193889B1 (en) Apparatus and method for purification of agricultural animal waste
US20170113957A1 (en) Systems and methods for reduction of total organic compounds in wastewater
CN106477829B (en) Animal carcass harmless wastewater treatment system and wastewater treatment method
CN102276108A (en) Livestock/poultry biogas slurry purification device and method
CN104071951B (en) A kind of fishpond cultivating wastewater purification technique and device thereof
CN107043199A (en) A kind of sewage disposal of hospital and its recovery method as resource
CN109734248B (en) Advanced treatment method and equipment for reverse osmosis concentrated water
Mosquera-Romero et al. Water treatment and reclamation by implementing electrochemical systems with constructed wetlands
CN111233224A (en) Treatment method for simultaneously removing nitrogen, phosphorus and antibiotics in mariculture wastewater and sterilizing
CN105152459A (en) Process for treating wastewater produced in regeneration of SCR denitration catalyst
Jiménez-Bambague et al. Removal of pharmaceutical compounds from real urban wastewater by a continuous bio-electrochemical process at pilot scale
CN103011499B (en) Ecological purification and restoration method for open water body
KR102326597B1 (en) Method and apparatus for livestock manure and wastewater treatment
KR20190118998A (en) Water treatment method for eating water production
CN110683727A (en) Method for treating feces in farm
KR100735546B1 (en) Method for organic wastewater treatments
RO133775B1 (en) Process for advanced purification of waste water resulting from husbandry farms
US10820579B2 (en) Water quality purification device, water purifier and aquarium using the same
CN201990524U (en) Nano catalytic electrolytic coagulation device