Продукти і технології

Композитне активоване вугілля видаляє залишки речовин із стічних вод

Очищення стічних вод за технологією ZeroTrace спрямоване на стандартизацію очищення і збереження ресурсів.

На очисних спорудах використовуються різноманітні ефективні та перевірені технології для очищення стічних вод. Але поки не існує ідеального широкорозповсюдженого методу, який здатен видалити 100% забруднюючих речовин. Дослідники з Інституту Захисту Навколишнього Середовища, Безпеки та Енергетики ім. Фраунхофера прагнуть змінити дане становище. У проекті, відомому як ZeroTrace, вони використовують комплексний підхід, що поєднує в собі розроблений композит із активованого вугіллям та процес електричної регенерації.

Якість води у кранах німців завжди на найвищому рівні. Це пов'язано з великою кількістю очисних споруд, в яких використовуються різні високоефективні механічні, біологічні та хімічні методи для очищення стічних вод. Проте, залишки фармацевтичних препаратів, побутової хімії та контрастних речовин, які використовують при рентгенографії, видалити досить складно. На жаль, навіть у дуже низьких концентраціях вони можуть становити серйозну небезпеку як для людей, так і для тварин.

Щоб впоратися з цією проблемою, більшість заводів у сучасному світі прагнуть модернізувати свої системи та додати додатковий рівень очищення, який буде видаляти сліди вище зазначених речовин. Важливо свідомо підходити до вибору реагентів, оскільки можливе утворення побічних продуктів, які в свою чергу тільки погіршують якість води. Одним із найкращих та екологічних методів є застосування активованого вугілля. Активоване вугілля має надзвичайно пористу структуру, велику площу поверхні, завдяки чому адсорбує різноманітні речовини.
Демонстраційна установка для регенерації активованого вугілля.

Екологічні аспекти

Активоване вугілля - є ефективним способом видалення слідів речовин із стічних вод. Але на практиці виникає один недолік. Ілка Герке - керівник відділу навколишнього середовища і використання ресурсів в Інституті Екології, Безпеки і Енергетичних Технологій ім. Фраунгофера в Оберхаузені, пояснює: «В даний час у переважній більшості процесів використовується подрібнене активоване вугілля. Як тільки воно адсорбує достатню кількість забрудників, його утилізують шляхом спалювання. Це, досить велика проблема, якщо оцінювати його стійкість, оскільки активоване вугілля виробляється із невідновлюваної сировини, а саме з викопного чорного вугілля ».

Тому дослідники з Fraunhofer UMSICHT об'єдналися із промисловими партнерами для реалізації спільного проекту, який фінансується Федеральним Міністерством Освіти і Досліджень Німеччини. ZeroTrace спрямований на оптимізацію використання активованого вугілля для видалення слідів речовин зі стічних вод. Дослідницька група застосовує комплексний підхід, який також включає дослідження управління інноваціями і збереження ресурсів. Тому з самого початку дослідники проаналізували різні чинники, що стимулюють інновації в цій області.

Герке та її команда вивчають можливість використання гранульованого активованого вугілля з поновлюваних матеріалів, таких як деревина або кокосове лушпиння. На відміну від порошкоподібного активованого вугілля, ці гранули можна активувати при обробці за дуже високої температури. Цього заходу достатньо для видалення адсорбованих речовини, а також є можливість запускати сировину на повторне використання. Оскільки кожен дослідницький центр займався свої етапом і кожен процес сфокусований у різних географічних локаціях, то відповідно сировину необхідно постійно транспортувати. Більш того, коли частинки вуглецю змішуються у псевдозрідженому шарі, відбувається сильне стирання, що призводить до значного виснаження матеріалу.

Дана розробка продемонструвала позитивний результат, тому дослідники намагаються локалізувати випробувальний і регенаційний цех на водоочисній станції.

Ідея нового процесу заснована на явищі, відомому як адсорбція з коливанням електричного поля: відпрацьоване вугілля електрично нагрівається до точки, при якій адсорбовані забруднювачі десорбуються, або спалюються. Для реалізації даного комплексу заходів необхідно, щоб активоване вугілля та реактор відповідали певним вимогам. Активоване вугілля повинно мати високу електропровідність, щоб проводити необхідну потужність, але і одночасно мати досить високий електричний опір, щоб нагріватися до необхідної температури при протіканні струму. З цією метою Герке та її команда розробили власний композит із активованого вугілля. Основний матеріал - деревне вугілля, змішане з графітом. Дана суміш підвищує питому електропровідність у три рази, в порівнянні із звичайним активованим вугіллям без погіршення його адсорбційних властивостей. Реактор необхідно побудувати так, щоб він витримував температуру до 650 градусів за Цельсієм. Команда Герке обрала процес безперервної регенерації: ідея полягає в тому, щоб безперервно видаляти невелику кількість відпрацьованого вуглецю з відстійника за допомогою конвеєра, регенерувати його і потім подавати назад в резервуар.

Величезний потенціал та позитивні результати

Композитний матеріал пройшов випробування на очисних спорудах промислового партнера Вупперталь-Бухенхофен, де було доведено, успішну адсорбцію мікроелементів. Щоб перевірити процес регенерації, дослідники встановили прототип реактора у віддаленому місці від очисних споруд. Модельний реактор ємністю від 40 до 50 літрів також продемонстрував позитивні результати випробувань.
Після трьох років випробувань дослідники запевняють: “Наші випробування показали не тільки те, що розроблений нами процес є економічним і конкурентоспроможним”. В даний час партнери обговорюють можливості наступних проєктів із залученням досвідчених фахівців на території очисних споруд.

За даними: https://cutt.ly/tkFxBUY