A biológiai szennyvíz tisztítás alapjai
Roboz Ágnes Budapesti Corvinus Egyetem PhD hallgató
Először is mik azok a mikroorganizmusok? • A mikroorganizmusok vagy mikrobák mikroszkopikus (szabad szemmel nem látható) élőlények. • A mikroorganizmusok között akadnak baktériumok, gombák, növények (Algák) és állatok (Protozoák), de a vírusokat és a prionokat, mint élettelen képződményeket nem sorolják közéjük. • Általában egysejtűként hivatkozunk rájuk de akadnak közöttük többsejtűek és szabad szemmel is látható élőlények.
Akkor kik is ők?
Saccharomyces cerevisiae E. Coli
Paramecium
Mucor circenelloides
Miért is van rájuk szükségünk a szennyvíz tisztításnál? ! !
• Mert a mikroorganizmusok a szaporodásuk során a szennyvízben lévő szerves anyagot felhasználják új sejttömeg előállítására. Ezáltal azt megtisztítják.
Tápanyag igény (aerob) C + H + N + P + O2 + (vitaminok, ásv. anyagok, nyomelemek) ! !
Mikroorganizmusok
!
Új sejttömeg + CO2 + H2O + N2 + egyéb szervetlen sók + nem bontható anyagcsere termékek
Az aerob szubsztrát légzés megvalósításának útjai Kémiai
Energiaforrás
Fény
Heterotrofók
Szerves
Autotrofok
Széndioxid
Szénforrás
KEMOORGANOTRÓF FOTOORGANOTRÓF Legtöbb baktérium,gomba…mi
Bíbor (nem kén-)baktérium. Néhány eukarióta alga
KEMOLITOTRÓF FOTOLITOTRÓF H-,S-,FeDenitrifikálóbaktériumok
Zöld növények, eukarióta algák (fényben) Blue/green algák Cianobaktériumok Fotoszint.baktériumok
Mikrobák szaporodása A valóság az hogy a végtelenségig nem tudnak szaporodni a mikroorganizmusok mert valaminek történnie kell. Mégpedig: 1. 2. 3.
TÁPANYAG LIMITÁCIÓ TOXIKUS METABOLIT TERMÉK(EK) HELYHIÁNY
Mikrobák a szennyvíztisztításban (szabályzó paraméterek) • • • • • • • •
hőmérséklet - hőátadás pH oldott oxigén – levegőztetés átadási felület - keverés ásványi tápanyagok (N, P, K, Mg) mikroelemek (Fe, Cu, Co, …) nehézfém-mérgezés (galvánüzem) toxikus szerves vegyületek
Mikrobák a szennyvíztisztításban
Bordetella Bacillus
Clostridium
Streptococcus Staphilococcus
Salmonella
A szennyvíz • Kommunális szennyvíz eredete: mosás, mosogatás fürdés, WC-öblítés, takarítás, öntözés • Mit is tartalmaz? 99%-a víz 1%-a oldott vagy diszpergált szennyezés(baktériumok, tápanyagok (nitrogén, foszfor), fémionok, olaj, zsír …), de ez az 1% teljesen használhatatlanná teszi a vizet.
Szennyvíz tisztítás fejlődése • 1900-ig: elszivárogtatás, csatornázás, élővízbe vezetés • 1900-tól: aerob eljárások, eleveniszapos lebontás • 1940-től: anaerob technológiák megjelenése, iszapkezelés • 1960-70: fizikai/kémiai módszerek intenzifikálása • 1980-tól: biológiai, biokémiai módszerek fejlesztése N – P eltávolítás kombinált módszerekkel intenzifikált mikróbakultúrák katalitikus, szuperkritikus oxidációs eljárások
A teljes szennyvíztisztító rendszer
Elő-tisztítás
Ipari Szennyvíz Előtisztítás
Csatornahálózat üzemeltetés
Rácsszűrés Homokfogás
Iszap Zsír, olaj
Csatornaiszap
Rácsszemét Homok-anyagok
Elhelyezés, Hasznosítás
Települési szennyvíz
A teljes szennyvíztisztító rendszer
Biológiai (vagy kémiai) szennyvíztisztítás Utóülepítés Utótisztítás Fertőtlenítés Befogadó
Iszap Iszap
Elhelyezés, Hasznosítás
Iszap
Kezelés
Előülepítés és/vagy flotáció
Rácsszűrés
Gépi tisztítású íves rács
Homokfogás
Ülepítés
Hosszanti átfolyású ülepítőmedence
Ülepítés (Dorr)
Biológiai szennyvíz tisztítás lehetőségei:
• • • • •
Gyökérzónás szennyvíztisztítás Szennyvízöntözés Tavas szennyvíztisztítás Csepegtetőtestes szennyvíztisztítás Eleveniszapos szennyvíztisztítás
Gyökérzónás szennyvíztisztítás
Szennyvízöntözés
Tavas szennyvíztisztítás
Csepegtetőtestes szennyvíztisztítás • A lényege, hogy a szennyvizet egy mozgó-forgó elosztó rendszer a csepegtetőtest felszínére egyenletesen szétosztja. A csepegtetőtestre kerülő szennyvíz egy része gyorsan mozog a makropórusokban, azonban a szennyvíz legnagyobb része a maradék a biológiai hártya felszínén lassan halad illetve csepeg lefelé. • A biológiailag bontható anyagok eltávolítás a gyors mozgású szennyvízből bioszorpció és koaguláció révén a lassú mozgású szennyvízhányadból pedig az oldott komponensek fokozatos lebontása révén a biológiai hártyában jön létre.
Csepegtetőtestes szennyvíztisztítás • A csepegtetőtest szilárd porózus, nagy felületű anyagon megtelepülő biológiai hártya, a biofilm segítségével bontja le jó hatásfokkal ülepített szennyvíz lebegő, továbbá kolloidális és oldott szennyeződéseit. A szennyvíz oldott szennyezőanyagai és az oldott oxigén a biológiai hártyában az asszimiláló mikroorganizmusok környezetébe diffundál. Eközben sejthártyatömeg keletkezik. A hártya vastagsága függ az aerob réteg alatti anaerob rétegtől is. A biológiai hártyában általában a hártya felszín közeli térben heterotróf baktériumok, a hártya mélyén pedig autotróf baktériumok vannak jelen.
A csepegtetőtesten lejátszódó folyamatok
A csepegtetőtestek töltete • A töltőanyag általában természetes bazalttufa, vagy porózus válogatott salak. Újabban mesterséges műanyagból öntenek, préselnek nagy felületű elemeket, amely természetes anyagok helyettesítésére képesek.
Csepegtetőtest
Töltött oszlop szerkezete és működési elve
Csepegtetőtest
Töltetes oszlopok (New York)
Eleveniszapos szennyvíztisztítás • A csatornában összegyűjtött szennyvizet tisztítótelepekre vezetik, ahol a befogadó szerinti követelményeknek megfelelő minőségűre tisztítják. A világon legelterjedtebben alkalmazott szennyvíztisztítási eljárás az eleveniszapos technológia.
Eleveniszapos szennyvíztisztítás • A szennyvizet az előzetes kezelás után a bioreaktorba vezetik. A bioreaktorban helyezkedik el az ún. eleveniszap biomassza, egy heterogén mikroorganizmus szuszpenzió. A bioreaktorokban megtörténik a szennyezőanyagok biológiai eltávolítása (vö. Monod kinetika). A szuszpenzió ezek után az utóülepítőbe kerül, ahol elválasztják a biomasszát a tisztított víztől. Az utóülepítési lépés hatékonysága az egész technológia hatékonyságát befolyásolja, hiszen a biomassza önmagában is szennyező (BOI, KOI, N és P tartalmat képvisel). Az elfolyó vizet ezután fertőtlenítőbe (pl. klórozó) vezetik, majd beeresztik a befogadó vízbázisba. Az utóülepítőben kiülepített iszap egy részét eltávolítják a rendszerből (fölösiszap elvétel), a másik részét recirkuláltatják a bioreaktorokba.
Eleveniszapos szennyvíztisztítás
Technológiai lehetőségek • Teljes oxidációs rendszer: A teljes oxidációs rendszernél hosszú levegőztetési időt (t>15 óra) és alacsony biológiai terhelést (Tb< 0,1 kg BOI/k • Fél-folyamatos aerob rendszer: A szennyvíz, eleveniszapos tisztítása és ülepítése ugyanabban a levegőztető reaktorban történik. Ezt követi a 18-20 órás levegőztetés, majd az 1-2 órás ülepítés és a dekantálás (ürítés).
Technológiai lehetőségek • Szelektorok alkalmazása: Az alkalmazott szelektorok aerob, anoxikus és anaerob kialakításúak lehetnek. !
• Két-lépcsős eleveniszapos technológia (TSAS): A TSAS technológia tulajdonképpen két, sorba kötött eleveniszapos egység (I. lépcső: levegőztető + utóülepítő, II. lépcső: levegőztető + utóülepítő).
Köszönöm a figyelmet!
