Proven wastewater treatment technology using nanofiber filter membranes

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F46747885%3A24220%2F23%3A00011293" target="_blank" >RIV/46747885:24220/23:00011293 - isvavai.cz</a>

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Ověřená technologie čištění odpadních vod s využitím nanovlákenných filtračních membrán

Original language description

Výsledek typu ověřená technologie byl zaměřen na ověření stabilního chování ČOV EKO BRS BIO a kvalitu výstupních vod. Dále byly ověřeny návrhy přípravy a výroby kompozitních membrán s nanovlákennou vrstvou. Proces filtrace byl modelován s využitím SW Geodict a byla navržena gramáž nanovlákenné vrstvy tak, aby byla zajištěna požadovaná kvalita záchytu částic o rozměrech větších než 300 nm a současně byl zajištěn i požadovaný průtok filtrované vody. Proto bylo připravena sada vzorků lišících se volbou materiálů pro přípravu kompozitní membrány a způsobem její laminace. Tyto vzorky pak byly podrobeny dvěma etapám filtračních testů a mikrobiologickému hodnocení kvality filtrace. Výzkumná činnost projektu byla zaměřena na výzkum, vývoj a optimalizaci soustavy pro zajištění nejvyšší dosažitelné kvality účinnosti čištění odpadních vod z připojených objektů (rodinných domů, penzionů, firem, škol, školek a dalších objektů, které není možné připojit na kanalizaci). Soustava je složena ze dvou modulů. První modul je čistírna odpadních vod (dále ČOV), kterou vyrábí firma Bazénplast, s.r.o. a která vypouští předčištěné vody s nízkými hodnotami chemického a biologického znečištění. Následně odpadní voda natéká po dávkách cca 250 litrů za každých 6 hodin do filtračního boxu vybaveného sadou filtračních membrán s nanovlákenou funkční vrstvou. Úkolem tohoto boxu je významný záchyt částic o velikostech větších než 300 nm včetně bakterií. Přípravu těchto membrán a ověření jejich funkce byl úkol, který plnil kolektiv řešitelů na Technické univerzitě v Liberci (TUL). Ověřená technologie filtračních vlastností užitých membrán byla orientována na hodnocení kvality filtrace především pomocí nefelometru s hodnotami zákalu NTU (Nephelometric Turbidity Units) a dále na hodnocení průtoku přepočteného na 1 m2 membrány. Rozdíly mezi membránami byly dány jednak použitým polymerem pro výrobu nanovlákenné vrstvy a její gramáže. Dále byly odlišnosti dány volbou podkladové vrstvy, typem adhesní sítky a pojením buď laminací nebo tepelným lisováním. Takto bylo pro testování připraveno celkem 21 variant membrán označených jako S1 – S21. Jednotlivé testy pak byly provedeny na dvou typech testovacích tratí. První z nich byla laboratorní, bez možnosti revitalizace membránového vzorku a s provozem udržení tlakového spádu na membráně na hodnotě 10 kPa respektive i v režimu klesajícího tlaku od 10–3 kPa. Zde dolní hodnota pak stanoví tlakový spád na částečně zanesené membráně, který průtok zastaví. Druhá trať byla již poloprovozní zařízení a umožňovala revitalizaci membrány s užitím vzduchových bublinek. Tato trať byla ve vertikálním uspořádání stejná se zařízeními, na kterých byly provedeny poloprovozní testy (tedy výška membrány cca 1 m, šířka membrány 0,3 m, plocha vzorku 0,6 m2). Volné průtoky přes nanovlákenné filtrační membrány se pohybují od 0,4-0,8 l/min/m² Tento průtok je samozřejmě závislý na kvalitě nátokové vody. Uvedené hodnoty tedy platí pro jednorázové testy odebrané a dovezené ČOV vody v laboratoři na TUL. Z laboratorních výsledků vyplývá, že po přečištění vody v ČOV prudce klesá biologická a chemická spotřeba kyslíku, obsah nerozpuštěných látek sušených při 105°C, celkový fosfor a dusík. Po filtraci na filtru naopak ostatní hodnoty lehce stoupají a jsou chaotické. Tuto skutečnost lze vysvětlit tím, že v průběhu filtrace je část chemických prvků sorbována na strukturu membrány a nelze stanovit dobu, kdy je tato sorbovaná vrstva uvolněna zpět do filtrátu. Výsledky z nefelometru ukazují podobné hodnoty na odtoku z filtračního boxu opatřeného filtry z nanovláken a to i při nízkých hodnotách na přítoku. Průtoky vody z ČOV přes membrány ukazují hodnoty od 0,4-1,2 l/min/m².

Czech name

Ověřená technologie čištění odpadních vod s využitím nanovlákenných filtračních membrán

Czech description

Výsledek typu ověřená technologie byl zaměřen na ověření stabilního chování ČOV EKO BRS BIO a kvalitu výstupních vod. Dále byly ověřeny návrhy přípravy a výroby kompozitních membrán s nanovlákennou vrstvou. Proces filtrace byl modelován s využitím SW Geodict a byla navržena gramáž nanovlákenné vrstvy tak, aby byla zajištěna požadovaná kvalita záchytu částic o rozměrech větších než 300 nm a současně byl zajištěn i požadovaný průtok filtrované vody. Proto bylo připravena sada vzorků lišících se volbou materiálů pro přípravu kompozitní membrány a způsobem její laminace. Tyto vzorky pak byly podrobeny dvěma etapám filtračních testů a mikrobiologickému hodnocení kvality filtrace. Výzkumná činnost projektu byla zaměřena na výzkum, vývoj a optimalizaci soustavy pro zajištění nejvyšší dosažitelné kvality účinnosti čištění odpadních vod z připojených objektů (rodinných domů, penzionů, firem, škol, školek a dalších objektů, které není možné připojit na kanalizaci). Soustava je složena ze dvou modulů. První modul je čistírna odpadních vod (dále ČOV), kterou vyrábí firma Bazénplast, s.r.o. a která vypouští předčištěné vody s nízkými hodnotami chemického a biologického znečištění. Následně odpadní voda natéká po dávkách cca 250 litrů za každých 6 hodin do filtračního boxu vybaveného sadou filtračních membrán s nanovlákenou funkční vrstvou. Úkolem tohoto boxu je významný záchyt částic o velikostech větších než 300 nm včetně bakterií. Přípravu těchto membrán a ověření jejich funkce byl úkol, který plnil kolektiv řešitelů na Technické univerzitě v Liberci (TUL). Ověřená technologie filtračních vlastností užitých membrán byla orientována na hodnocení kvality filtrace především pomocí nefelometru s hodnotami zákalu NTU (Nephelometric Turbidity Units) a dále na hodnocení průtoku přepočteného na 1 m2 membrány. Rozdíly mezi membránami byly dány jednak použitým polymerem pro výrobu nanovlákenné vrstvy a její gramáže. Dále byly odlišnosti dány volbou podkladové vrstvy, typem adhesní sítky a pojením buď laminací nebo tepelným lisováním. Takto bylo pro testování připraveno celkem 21 variant membrán označených jako S1 – S21. Jednotlivé testy pak byly provedeny na dvou typech testovacích tratí. První z nich byla laboratorní, bez možnosti revitalizace membránového vzorku a s provozem udržení tlakového spádu na membráně na hodnotě 10 kPa respektive i v režimu klesajícího tlaku od 10–3 kPa. Zde dolní hodnota pak stanoví tlakový spád na částečně zanesené membráně, který průtok zastaví. Druhá trať byla již poloprovozní zařízení a umožňovala revitalizaci membrány s užitím vzduchových bublinek. Tato trať byla ve vertikálním uspořádání stejná se zařízeními, na kterých byly provedeny poloprovozní testy (tedy výška membrány cca 1 m, šířka membrány 0,3 m, plocha vzorku 0,6 m2). Volné průtoky přes nanovlákenné filtrační membrány se pohybují od 0,4-0,8 l/min/m² Tento průtok je samozřejmě závislý na kvalitě nátokové vody. Uvedené hodnoty tedy platí pro jednorázové testy odebrané a dovezené ČOV vody v laboratoři na TUL. Z laboratorních výsledků vyplývá, že po přečištění vody v ČOV prudce klesá biologická a chemická spotřeba kyslíku, obsah nerozpuštěných látek sušených při 105°C, celkový fosfor a dusík. Po filtraci na filtru naopak ostatní hodnoty lehce stoupají a jsou chaotické. Tuto skutečnost lze vysvětlit tím, že v průběhu filtrace je část chemických prvků sorbována na strukturu membrány a nelze stanovit dobu, kdy je tato sorbovaná vrstva uvolněna zpět do filtrátu. Výsledky z nefelometru ukazují podobné hodnoty na odtoku z filtračního boxu opatřeného filtry z nanovláken a to i při nízkých hodnotách na přítoku. Průtoky vody z ČOV přes membrány ukazují hodnoty od 0,4-1,2 l/min/m².

Type

Z_tech - Verified technology

CEP classification

—

OECD FORD branch

10511 - Environmental sciences (social aspects to be 5.7)

Project

<a href="/en/project/EG21_374%2F0026360" target="_blank" >EG21_374/0026360: Modular system for house wastewater treatment</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2023

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Internal product ID

202307.26360.AV2

Numerical identification

—

Technical parameters

Sledování technických parametrů bylo zaměřeno především na průtoky filtračním boxem a kvalitu částicové filtrace především hodnocené zákalem a mikrobiální kontaminací. Z hlediska průtoků byly měřeny hodnoty od 0,5 litrů/m2/min do cca 2 litrů/m2/min. Tento průtok významně závisí na zákalu filtrované vody a je možné tyto hodnoty průtoku navýšit využitím sacího čerpadla. Kvalita filtrace byla kontrolována především mikrobiologickými testy, které prokázaly řádové snížení kontaminace o 2 až 3 řády. Kontaktní osoba Jiří Maryška (jiri.maryska@tul.cz)..

Economical parameters

Výsledek ověřené technologie může být uplatněn v soustavě pro terciální čištění domovních odpadních vod. Ověřování technologie bylo zaměřeno jednak na stabilitu provozu jednotlivých modulů zařízení pro úpravu odpadních vod, ale pak především na kontrolu funkčnosti filtračních membrán z hlediska záchytu především mikroorganismů. Výsledky této ověřené technologie funkčnosti filtračních membrán s nanovlákennou vrstvou pak mohou být uplatněny v licenční smlouvě pro výrobu filtračních elementů, která může být nabídnuta firmě, která má pro takovou výrobu vybavení resp. bude mít zájem takové vybavení pořídit jako investici. Filtrační elementy pak mohou být uplatněny nejen při terciálním čištění komunálních vod, ale i při výrazném snížení mikrobiologické kontaminace průmyslových vod např. v nápojovém průmyslu. Budeme-li však uvažovat uplatnění pro malé domovní čistírny s výkonem 1 m3/den bude pro terciální vyčištění denního objemu připraven filtrační modul, jehož cena v současných kalkulacích nepřesáhne 50 tis. Kč..

Application category by cost

—

Owner IČO

46747885; 03304361

Owner name

Technická univerzita v Liberci; Bazénplast s.r.o.

Owner country

CZ - CZECH REPUBLIC

Usage type

V - Výsledek je využíván vlastníkem

Licence fee requirement

—

Web page

—