Odpadové Fórum, Hustopeče 2015 PRAKTICKÁ APLIKACE FOTOCHEMICKÝCH A FOTOKATALYTICKÝCH PROCESŮ PŘI DEKONTAMINACI VOD Pavel Mašín , - Dekonta, a.s Radim Žebrák - Dekonta a.s Petr Klusoň, - ÚCHP AV ČR Olga Šolcová , - ÚCHP AV ČR Odpadové Fórum, Hustopeče 2015

Obsah prezentace Představení obou technologií AOP (pokročilé ox. procesy) – fotochemické H2O2/UV a fotokatalytické TiO2/UV oxidace Principy obou metod Uspořádání reaktorů a pilotní dekontaminační stanice Testování na lokalitách Představení výsledků Vzájemné porovnání fotochemické a fotokatalytické oxidace Závěr

Fotochemická oxidace H2O2/UVC Princip: Rozklad H2O2 působením UV záření (254 nm) na hydroxylové radikály → silné oxidační činidlo H2O2 2 OH˙ OH˙ + H+ + e- ↔ H2O (E0 = 2,80 V) hν Fotoreaktor: ► křemenná trubice délka 1200 mm, Ø 160 mm, ► prstenec s 20 germicidními zářivkami - 36 W ► průtok ~ 35 l/min ► zdržení v ozařované zóně ~ 40 s

Pilotní jednotka RECHEBA Sanační jednotka v přepravním kontejneru ( šířka, délka, výška 2,4 x 3 x 2,6 m) Možné připojení na libovolnou nádrž či ICB barel Plně automatizovaný provoz, PLC panel

Vstupní kontaminace Sanační jednotka RECHEBA instalována na lokalitách s následujícím složením znečištění podzemních vod: Lokalita 1 Lokalita 2 benzen anilin nitrobenzen Konc. [mg/l] 500 - 750 10 - 35 30 - 120 TCE PCE Cis 1,2 DCE TOC Konc. [mg/l] 80 - 150 15 - 35 3 - 8 50

Pilotní instalace na lokalitě Čerpání kontaminované vody z vrtu Odsazení od jílovitých a jiných částic, Případné odstranění Fe a Mn (písková filtrace) či metoda elektrokoagulace Cirkulace vody z IBC barelu skrz fotoreaktory

Vody Borsodchem - kinetika degradace I.

Vody Borsodchem - kinetika degradace II.

Vody Předlice ClU - kinetika degradace

Fotokatalytická oxidace TiO2/UV Princip: Ozařováním povrchu TiO2 vznik aktivních hydroxylových radikálů či iontů superoxidů, ozařování širokospektrální UV výbojkou 250 – 600 nm ► Elektrony redukují O2 na superoxidový radikál O2˙ ► Hydroxylace vakancí ve valenčním pásu → OH ˙

Pilotní fotokatalytický reaktor TiO2/UV Popis a parametry reaktoru: V ose reaktoru UV výbojka o příkonu 2 500 W v křemenné trubici Vestavba kovových prstenců potažených TiO2 Prstenec v řezu tvar rovnoramenného trojúhelníka s úhlem 30 až 45° Kontinuální průtočný systém, Užitný objem reaktoru 3,5 l Adsorpční povrch TiO2 2860 m2

Vstupní kontaminace Sanační jednotka RECHEBA instalována na lokalitách s následujícím složením znečištění podzemních vod: Lokalita 1 - městská ČOV Sledované látky: Bisfenol A, 4 - nonylfenol, estron , estriol, 17β -estradiol, 17α –ethynylestradiol, irgasan Přirozený výskyt v odtoku ČOV v desítkách ng/l → vody byly dospikovány na hodnoty 500 až 800 ng/l. Lokalita 2 – farmaceutická výroba Danazol Norethisteron Konc. [mg/l] ~ 5 ~ 6

Dekontaminační stanice TiO2/UV Aplikace na lokalitě 1) Městská ČOV ( dočišťování vypouštěných OV) 2) Odpadní vody z farmaceutického průmyslu

Vliv průtoku na degradaci endokrinních disruptorů

Časová stabilita fotokatalytického TiO2/UV reaktoru

Vody z farmaceutického průmyslu

Porovnání obou procesů: fotochemická x fotokatalytická oxidace Fotochemická oxidace H2O2/UV Výhody: Vysoce účinná oxidační metoda Nespecifická oxidace, rozklad prakticky všech organických látek Robustní technologie Menší energetická náročnost Nevýhody: Nutnost manipulace s oxidačním činidlem H2O2 Některé látky působí jako optický filtr Citlivost na rozpuštěné kovy Fe, Mn Fotokatalytická oxidace TiO2/UV Výhody: Žádné oxidační činidlo Výhodná pro látky, které ve fotochemii představují optický filtr Menší citlivost na obsah rozpuštěných kovů Nevýhody: Méně razantní oxidace Vysoká energetická náročnost Možnost zanášení povrchu katalyzátoru TiO2 (rekativace)

Implementace do komerční praxe Technologie fotochemické oxidace H2O2/UVC Zvýšení výkonové kapacity → změna konstrukčního uspořádání, Vývoj analytického systému pro on-line sledování účinnosti čištění vody a optimalizaci dávkování H2O2 (např. absorbance , obsah Cl- apod.) Zařízení RECHEBA chráněno národním užitným vzorem č. 24 538 Technologie fotokatalytické oxidace TiO2/UV Potenciálně možné využití jako konečný stupeň úpravy pitných vod (eliminace zbytkových ED – legislativa), či farmaceutické vody Technologie chráněna národním patentem č. 304 681

Závěr Pro dekontaminační a čistírenskou praxi je jednoznačně nejvhodnější technologie fotochemické H2O2/UVC oxidace , která umožnuje: Rozklad většiny rozpuštěných org. kontaminantů až na cílové produkty CO2 a H2O Zcela uzavřený systém, eliminace úniku par do ovzduší Vysoce účinnou dezinfekci vyčištěné vody Splnění nejpřísnějších limitů obsahu kontaminace ve vyčištěné vodě

Děkuji za pozornost Poděkování: Projekty TAČR: TA01020804 Děkuji za pozornost Poděkování: Projekty TAČR: TA01020804 TA04020130 Projekt MPO TIP: FR-TI1/065