Study of hybrid membrane processes for separation of heavy metals from water and wastewater

Abstract

The removal of heavy metals from industrial waste water or from groundwater is a big challenge for the industry. It';s not possible to discharge industrial wastewater contaminated with heavy metals directly into rivers, water reservoirs or into the sea, because the heavy metals present a considerable danger to the ecosystem. Indirect discharge of this wastewater into municipal sewage treatment plants may have a major effect on the activated sludge and hinder the efficiency of the plants. The state-of-the-art processes, such as chemical precipitation, ion-exchange bed filtration, adsorption bed filtration and membrane processes have numerous shortcomings for treating this type of contaminated water. Furthermore, problems are encountered in metal reuse procedures as well as in the disposal of concentrates or sludge. In the present work the new hybrid membrane processes for separation of heavy metals from water and wastewater with the objective of the re-use of water and metals were studied. The focus of the work was to characterise the used bonding agents and to study the new hybrid processes in bench scale under real industrial conditions for two different applications: 1. Removal of AsF6- from groundwater using the hybrid process consisting of sorption and micro membrane filtration. 2. Removal of heavy metals from wastewater of the copper foil production using the hybrid process consisting of sorption, flotation and submerged membranfiltration.

Die Abtrennung von Schwermetallen aus Industrieabwasser oder Grundwasser stellt die Industrie vor eine große Herausforderung. Das belastete Abwasser kann nicht direkt in Flüsse oder das Meer eingeleitet werden, da die Schwermetalle ein großes Risiko für die Umwelt darstellen. Auch die Indirekteinleitung in städtische Klärwerke ist nicht ohne Weiteres möglich, da die Schwermetalle eine toxische Wirkung auf den Belebtschlamm haben können. Die bekannten Prozesse, wie z.B. chemische Fällung/Flockung, Ionenaustausch oder Membranprozesse weisen unzählige Probleme bei der Behandlung dieser Abwässer auf. Diese Probleme können u.a. dazu führen, dass die Metalle nicht wiederverwertet werden können und als schwermetallhaltiger Schlamm entsorgt werden müssen. In dieser Arbeit wurden neue Hybrid-Prozesse zur Abtrennung von Schwermetallen aus Wasser und Abwasser mit dem Ziel das Wasser als auch die Schwermetalle der Wiederverwertung zuzuführen untersucht. Der Fokus der Arbeit lag dabei in der Charakterisierung der benutzen "bonding agents'; und in der Untersuchung der neuen Hybridprozesse mit realen Wasser für zwei Anwendungen: 1. Entfernung von AsF6- aus belastetem Grundwasser mittels des Hybridprozesses bestehend aus Sorption und Mikrofiltration. 2. Entfernung von Schwermetallen aus Abwasser aus der Halbleiterindustrie mittels des Hybridprozesses bestehend aus Sorption, Flotation und getauchter Membranfiltration.