Studii privind epurarea avansat a apelor uzate prin ultrafiltrare n vederea recirculrii n industrie

Ing. George Brjoveanu, Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing. Carmen Teodosiu Teza de doctorat aduce contribuii originale la studiul aplicrii ultrafiltrrii ca proces de epurare

avansat pentru recircularea apelor uzate, avnd la baz un concept unitar de realizare a cercetrilor i prezint un studiu experimental privind investigarea influenei parametrilor operaionali i a caracteristicilor apelor uzate asupra performanelor unui sistem de ultrafiltrare utilizat pentru epurarea avansat a efluenilor n vederea recirculrii. Rezultatele experimentale sunt completate cu modelarea matematic a procesului, identificarea mecanismelor de retenie a poluanilor prin ultrafiltrare, simularea comportrii procesului n condiii extreme de operare precum i cu analiza posibilitilor de integrare a acestui proces cu procesele de epurare convenional. Teza de doctorat este organizat n cinci capitole, nsumeaz 181 de pagini i conine 121 figuri, 36 de tabele i 173 de referine bibliografice.

n primul capitol al lucrrii au fost puse n eviden cteva aspecte legate de importana recirculrii apelor uzate n industrie ca instrument de baz n implementarea conceptelor moderne ale managementului integrat al resurselor de ap. De asemenea, tot n primul capitol au fost trecute n revist principalele avantaje i particulariti ale procesului de ultrafiltrare care l recomand drept soluie fezabil i eficient pentru implementarea programelor de recirculare a apelor uzate n industrie. n ultima parte a primului capitol este prezentat industria de celuloz i hrtie ca principal beneficiar al implementrii procesului de ultrafiltrare n vederea recirculrii apelor uzate.

Strategia i programul experimental prezentate n capitolul al doilea au fost concepute astfel nct s fie posibil realizarea unui studiu coerent privind analiza factorilor de influen asupra performanelor tehnico-economice ale procesului de ultrafiltrare i a propus realizarea mai multor serii de experimente de ultrafiltrare n diferite condiii de operare pe dou tipuri de membrane de ultrafiltrare tubulare polimerice anisotropice (una din polisulfon cu capacitatea de retenie molecular de 20000 Da, cealalt din polietersulfon modificat cu capacitatea de retenie molecular de 6000 Da), pe o instalaie de concepie proprie, la nivel de laborator, cu ape uzate sintetice coninnd mai multe tipuri de poluani i n concentraii diferite, dar care au simulat compoziia unui efluent general provenit de la o unitate integrat de producere a celulozei i hrtiei.

Rezultatele experimentale sunt prezentate n capitolul al treilea i au scos n eviden dependena performanei procesului de ultrafiltrare de caracteristicile membranei n corelaie cu caracteristicile apei uzate, precum i de condiiile de operare, n special de starea de curire a membranelor de ultrafiltrare. Rezultatele experimentale au condus la formarea de ipoteze privind mecanismele de reinere a poluanilor i respectiv privind apariia fenomenelor responsabile de scderea fluxului de permeat (n cazul testelor cu ape uzate coninnd solide n suspensie i coloizi), verificarea acestor ipoteze realizndu-se prin modelarea matematic a rezultatelor experimentale. Pentru ambele membrane, rezultatele experimentale au demonstrat eficiena procesului de ultrafiltrare n eliminarea poluanilor de tip solide n suspensie i coloizi, pentru prima membran gradele de epurare fiind de peste 95%, iar pentru a doua membran de 100%. n ceea ce privete rezultatele experimentale cu ape uzate coninnd compui organici refractari (poluant model 4-clorfenol), acestea indic faptul c eficiena eliminrii este mai sczut dect n cazul solidelor n suspensie i a coloizilor, aceasta prezentnd o tendin de scdere pe parcursul unui test de ultrafiltrare, n funcie de condiiile operaionale, de starea de curire a membranelor i de concentraia iniial a poluantului model, de la 90% pn la 5%.

Capitolul al patrulea al tezei de doctorat este dedicat modelrii matematice a procesului de ultrafiltrare. Modelul matematic utilizat ia n considerare ca principal fenomen responsabil pentru scderea fluxului de permeat formarea depunerilor la suprafaa membranelor de ultrafiltrare i mecanismul de filtrare pe turt i a fost testat pentru verificarea tuturor datelor experimentale rezultate n testele cu ape uzate sintetice coninnd solide n suspensie i coloizi. Deoarece datele experimentale generate n diverse condiii urmresc suficient de fidel modelul matematic utilizat, a fost posibil utilizarea acestuia pentru a simula comportarea membranelor de ultrafiltrare n condiii de operare specifice aplicaiilor pe scar larg.

Ultimul capitol al acestei lucrri aduce n discuie integrarea procesului de ultrafiltrare n cadrul unor procese convenionale de epurare, i prezint aplicarea unei metode de selecie multicriterial pentru determinarea unei variante tehnologice optime de epurare avansat n vederea recirculrii efluenilor industriali. Activitatea tiinific din cadrul tezei de doctorat (selectiv) Articole tiinifice (ISI i BDI) 1. Cailean D., Barjoveanu G., Musteret C.-P., Sulitanu N., Manea L.R., Teodosiu, (2009), Reactive Dyes Removal from Wastewater by Combined

Advanced Treatment, Environmental Engineering and Management Journal, 8, (3), 503-511 2. Barjoveanu G., Teodosiu C., (2009), Priority Organic Pollutants Removal by Ultrafitration for Wasteswater Recycling, Environmental Engineering and

Management Journal, 2009, 8 (2), 277-287 3. Barjoveanu G., Teodosiu C., F.Ungureanu, 2006, Modelling and Simulation for the Prediction of Ultrafiltration Process Performances in Wastewater

Treatment, Environmental Engineering and Management Journal, 5 (4), 609- 624 4. Barjoveanu G., Teodosiu C., 2006, Advanced Treatment for Pulp and Paper Wastewater Recycling by Membrane Processes, Environmental

Engineering and Management Journal, 5 (2), 145-167 5. Teodosiu C., Barjoveanu G., Lupu L., Volf. I., 2007, Evaluation of process technologies for advanced treatment and recycling of industrial effluents,

Conference Excellence Research A way to ERA, Section Environment and Health, Ed. Tehnic, Bucuresti,62-1 62-6, ISSN 1843- 5904 BREVETE DE INVENIE (1): 1. Teodosiu C., Barjoveanu G., Manea L.R., Bertea A. P., Musteret C. P., Cailean D., Procedeu integrat de ultrafiltrare-ultrasonare pentru epurarea

apelor uzate, cerere de brevet nr. A00453/2008