A rész: Vízkezelés, csatornázás

2017.03.14.

Vízvédelem KM011_1 2016/2017-es tanév II. félév 5/A rész: Vízkezelés, csatornázás Dr. habil. Zseni Anikó egyetemi docens Széchenyi István Egyetem AHJK, Környezetmérnöki Tanszék

Vízkitermelés • felszíni vizeket: szívóaknákkal, vezetékkel • parti szűrésű vizeket: csáposkutakkal • felszín alatti vizeket: ásott és fúrt kutakkal karsztaknákkal (karsztvizek) forrásfoglalással

1

2017.03.14.

ásott kút

fúrt csőkút

aknakút

törpe csáposkút

2

2017.03.14.

forrásfoglalás

karsztakna

Vízbázisvédelem A jelenlegi ill. jövőbeni ivóvíznyerő helyek védelme érdekében •

védőidomot (felszín alatti vízbázis esetén, 3 dimenziós a földfelszín alatt)

•

védőterületet (felszín alatti vízbázis (a védőidom felszíni vetülete), felszíni vízkivétel és vízilétesítmény esetén) kell meghatározni, kijelölni, kialakítani és fenntartani, hogy a felszíni szennyeződések még hosszabb időtávlatban sem juthassanak le a felszín alatti vizekbe

•

védőövezetek határai: hidrogeológiai, hidrológiai adottságok, a vízbázis termelése, ill. kapacitása és az elérési idő alapján számítással (hidraulikai modellel) kell meghatározni

3

2017.03.14.

Védőterületek •

• •

•

•

Belső védőterület: A kút vagy egyéb vízkivételi hely közvetlen környezete, ahonnan 20 napon belül a kút vízébe kerülhet a szennyező anyag. Külső védőterület: A belső védőterületet a külső védőterület veszi körül. A külső védőterülethez tartozó elérési idő 6 hónapos. Hidrogeológiai "A" védőterület: A hidrogeológiai "A" védőterületről 5 éven belül a kútba kerülhet a szennyező anyag , a szennyezett víz. Hidrogeológiai "B" védőterület: A hidrogeológiai "B" védőterületről 50 éven belül a kútba kerülhet a szennyező anyag, a szennyezett víz. Hidrogeológiai "C" védőterület: Annak a teljes vízgyűjtő területnek a határait jelzi, ahonnan a felszínre hulló csapadék egyáltalán eljuthat a kúthoz.

http://www2.nyuduvizig.hu/?m=95

4

2017.03.14.

5

2017.03.14.

Vízbázisvédelem (folyt.) •

a különböző védőterületek gyűrűszerűen övezik egymást: belső, külső és hidrogeológiai védőövezetek

•

az egyes védőterületeken csak olyan (jogszabályban rögzített) tevékenység végezhető, amely a kitermelés előtt álló vagy a már kitermelt víz minőségét, mennyiségét, valamint a víztermelési folyamatot nem veszélyezteti (a víznyerés helyétől távolodva egyre kevéssé szigorú előírások).

•

Részletesen ld: 123/1997 korm. rend. a vízbázisok, a távlati vízbázisok, valamint az ivóvízellátást szolgáló vízilétesítmények védelméről

•

tiltott pl:

egyes mezőgazdasági tevékenységek (hígtrágya kijuttatása, állattartó telep, növényvédőszer-használat, trágyatárolás, dögkút stb.) hulladéklerakó, szennyvíztelep, szennyvízszikkasztás, temető, gépkocsimosó, -parkoló, -szerviz stb., új lakóterület kialakítása, új út, új vasút létesítése

6

2017.03.14.

A vízbázisvédelem feladatai • a vízbázisok alapállapotának felmérése (diagnosztika) • a vízbázisok biztonságba helyezése (esetleges szennyező tevékenységek felszámolása, a zavartalanság biztosítása) • a vízbázisok biztonságban tartása, biztonságos üzemeltetése

Ivóvíz-tisztítás • Követelmények – szabványok – WHO guidelines – EU direktívák – Országos szabványok – Az egyes komponensek max. megengedhető koncentrációt határozzák meg – felülvizsgálatok, szigorítások • Ha nem felel meg a szabványnak: – másik vízbázis – regionális rendszer – vízkezelés

7

2017.03.14.

Nem kívánatos komponensek eltávolítási sorrendje Kórokozó mikroorganizmusok Mérgező anyagok Mikroszennyezők Zavarosságot okozó anyagok (pl. lebegőanyag, alga) Prekurzorok (egy másik vegyületet előállító reakcióban vesznek részt) 6. Íz- és szagrontó anyagok 1. 2. 3. 4. 5.

A technológia kialakításának szempontjai • Problémás komponensek • Vízmennyiség (gazdaságossági szempontok) • Hálózat kiterjedtsége (mennyi idő alatt jut el a legtávolabbi fogyasztóhoz a víz)

8

2017.03.14.

A vízkezelés technológiai alapfolyamatai • Oxidáció, redukció • pH és pufferkapacitás szabályozása • Kémiai kicsapás (oldott  csapadék) • Adszorpció • Fázisszétválasztás (gáz-folyadék, szilárd-folyadék) • Membrános eljárások • A technológiák a fenti folyamatok kombinációjával alakulnak ki.

Oxidáció és redukció • Céljai: – Szennyezőanyag oldhatatlanná alakítása – Szennyezőanyag kevésbé toxikus formába alakítása – Mikroorganizmusok inaktiválása: fertőtlenítés – Oldott szennyeződések, íz- és szaganyagok eltávolítására • Az ivóvíztisztításban használt oxidálószerek: – Oxigén, ózon, klór, kálium-permanganát, klór-dioxid, klór-aminok stb. • Fertőtlenítés: – Baktériumok, vírusok, protozoák – Klór, ózon, klór-dioxid – ! Fizikai úton is lehet: UV sugárzás

9

2017.03.14.

UV fertőtlenítés

pH és pufferkapacitás szabályozás • Hatékonyság változhat a kémhatással, pl. fertőtlenítés, koaguláció-flokkuláció esetében • Víz pufferkapacitása: HCO3- és CO32- ionok mennyisége befolyásolja • CO2 + H2O  H2CO3  H+ + HCO3-  2H+ + CO32• Ha savas hatás éri a vizet: H+ + HCO3-  H2CO3 • Ha lúgos hatás éri a vizet: OH- + HCO3-  CO32- + H2O

10

2017.03.14.

Kémiai kicsapás (oldott  csapadék) • •

A vízben oldódó anyagok oldhatatlan alakúvá válása Vegyszer hozzáadásával, pH megváltoztatásával – Az oldhatatlanná vált szennyezőanyag ezt követően szilárdfolyadék fázisszétválasztással eltávolítható – Pl. vízlágyítás mész (Ca(OH)2), szóda (Na2CO3), Na3PO4 hozzáadásával

•

Koagulációval, flokkulációval – Koaguláció: a kolloidszemcsék elektromos semlegesítése és mikropelyhek képződése (kémiai művelet) – Flokkuláció (pelyhesítés): több kisebb koagulált szemcse összetapasztása, a szemcsék ülepíthető nagyságúra növelése pelyhesítésnek nevezzük. A flokkulálás mechanikai művelet, amit keveréssel segítünk elő. – Pl. 3 vegyértékű vas- és alumínium-sók hozzáadásával (Al2(SO4)3, Fe2(SO4)3

Koaguláció és flokkuláció http://player.slideplayer.hu/8/2211773/#

11

2017.03.14.

Adszorpció • Gázok és oldott anyagok megkötődése szilárd anyagok felületén – Reverzibilis, azaz megfordítható folyamat – Adszorbens: ahol az oldott anyag megkötődik – Adszorptívum: az az anyag, amely megkötődik az adszorbensen

• Nagy fajlagos felületű anyagok (1000-1200 m2/g) – Zeolitok: ammónium eltávolítására – Ioncserélő műgyanták: vízlágyításra – Aktív szén (por alakban vagy granulátumként): szerves anyag eltávolítására – GEH (granulált vashidroxid): arzén eltávolításra

Adszorpció aktívszénen

12

2017.03.14.

http://player.slideplayer.hu/8/2211773/#


13

2017.03.14.


Fázisszétválasztás (gáz-folyadék) • Gázok (metán, szén-dioxid) eltávolítása • Leggyakrabban alkalmazott eljárás: levegőztetés • A víz oxigénnel telítődik • Két folyamat egyidejűleg: – A gázok elhagyják a vízteret – A redukált állapotú komponensek egy része oxidálódik a levegő oxigénjének hatására

14

2017.03.14.

A víz levegőztetési módjai

Fázisszétválasztás (szilárd-folyadék) • Durva és finom szilárd részecskék eltávolítása • Durva fázisszétválasztás: – Gerebszűrés – Makroszita szűrés – Mikroszita szűrés – Homokfogó – Ülepítés – Flotálás • Finom fázisszétválasztás: – Gyorsszűrés • Szűrés előtt a kolloid részecskéket szűrhető formára kell hozni (pl. kémiai kicsapatással)

15

2017.03.14.

Nyitott (gravitációs) dobszűrő

Mikroszita szűrés

16

2017.03.14.

Flotálás

Homokfogó

17

2017.03.14.

Hosszanti átfolyású ülepítő medence

Ülepítés

18

2017.03.14.

Nyitott szűrők

Zárt szűrők

19

2017.03.14.

Szűrés gyorsszűrés: kis, részben kolloidális méretű lebegő anyagok (4-10 m/h) lassú szűrés: biológiai-, íz-, szaganyagok (0,1 m/h)

Zárt gyorsszűrő

Membrános eljárások • Mikroszűrés (lebegő, szilárd részecskék, pórusok: 0,1 – 1 µm) • Ultraszűrés (makromolekulák, pórusok: 1-1000 nm) • Nanoszűrés • Fordított ozmózis (ionok, kis molekulák) • Elektrodialízis Membránszűrés: a szennyező anyag elválasztása – Szennyező (magas koncentrációban) – Permeátum (a membránon keresztüljutott víz)

20

2017.03.14.

21

2017.03.14.

Membrános eljárások az ivóvízkezelésben • felszíni vizek kezelésekor: membránokkal: vírus, baktérium, lebegőanyag, szerves anyag, színanyagok eltávolítása • felszín alatti vizek esetén: membránokkal: vas-, mangántartalom, arzéntartalom eltávolítása • Az oldott anyagokat oldhatatlan formába (csapadékképzés) kell vinni • A membrán felülete érzékeny, mechanikus hatásoktól óvni kell • A membrán felülete sosem száradhat ki • A membránfelületen a mikroorganizmusok elszaporodnak

http://slideplayer.hu/slide/2087730/

22

2017.03.14.



23

2017.03.14.

Spirál membránok

Kívülről befelé szűrő membrán, alacsony vákuum mellett üzemel (6,9-55,2 kPa)


24

2017.03.14.



25

2017.03.14.



26

2017.03.14.

Fordított ozmózis

• • • •

sótalanítás kazántápvíz technológiai víz nitrátmentesítés

Nyomás hatására A-ból (szennyező anyagot tartalmazó oldat) B-be (tiszta víz) áramlik a víz


27

2017.03.14.



28

2017.03.14.

Felszín alatti vizek: vastalanítás

Fe oxidáció

Fe eltávolítás

Csökkentett átmérő

víz

tározás

Nyomás alatti levegőztetés

Oxigén injektálás

Felszín alatti vizek: gázmentesítés és vastalanítás

gázmentesítés és Fe oxidáció

Fe eltávolítás

tározás

29

2017.03.14.

Felszín alatti vizek: vas- és mangántalanítás

Fe oxidáció Fe és Mn eltávolítás

tározás

• Szűrő a Mn eltávolítására • Bedolgozott szűrőréteg: MnCl2 és KMnO4 oldattal kezelt szűrő  a MnO2 réteg katalizálja a mangán oxidációját a levegő oxigénje által

Felszín alatti vizek: gázmentesítés, vasés mangántalanítás CO2-mentesítés: levegőztetéssel

Vastalanítás: levegőztetés (oxidáció → csapadékként kicsapódik) Mangántalanítás: oxidáció, katalizátorral: KMnO4-tal vagy MnO2 a szűrő felületén

30

2017.03.14.

szűrőanyag

A szőgyei vízkezelő mű nyitott szűrője vízszóró rózsák

Győr-Révfalui Vízmű: kutak

31

2017.03.14.

Győr-Révfalui Vízmű: a szűrők épülete

Győr-Révfalui Vízmű: szűrők

32

2017.03.14.



33

2017.03.14.

Győr-Révfalui Vízmű: szivattyúház


34

2017.03.14.

A

kitermelt víz raktározása:

• vízműtelepi mélyvíztározó • magastározó (víztorony)

 A víz szállítása és szétosztása: • csővezetékekkel

A csatornázás technológiája  csatornák típusa: • gravitációs csatornák (szennyvízátemelők beiktatása) • kényszeráramoltatású csatornák  nyomócsatornák  vákuumcsatornák csapadék-elvezetés:  zárt csőrendszer

 nyitott árokhálózat

35

2017.03.14.

Vákuumos szennyvízcsatorna rendszer

Csatornahálózat típusok • • • •

egyesített elválasztott javított vegyes (egyesített) javított elválasztott

rendszerű csatornahálózat

36

2017.03.14.

Egyesített rendszerű csatornázás sematikus diagramja Csatornázott területről elfolyó víz

Qszennyvíz Települési szennyvíz

Egyesített csatorna

Qcsapadékvíz Tisztítást igénylő csapadékvíz

Tisztítást nem igénylő csap.víz

Kevertvíz tisztítása és tározása

Forrásokból, kutakból stb. elfolyó víz

Szennyvíztisztító telep

Befogadó: vízfolyás, tó

Javított vegyes (egyesített) rendszerű csatornázás sematikus diagramja Csatornázott területről elfolyó víz


Egyesített csatorna


Kevertvíz tisztítása és tározása




Tározás, beszivárogtatás, hasznosítás és elfolyás


37

2017.03.14.

Elválasztott rendszerű csatornázás sematikus diagramja Csatornázott területről elfolyó víz


Szennyvíz csatorna






Csapadék -víz csatorna


Javított elválasztott rendszerű csatornázás sematikus diagramja Csatornázott területről elfolyó víz


Szennyvíz csatorna




Csapadék víz tisztító és tározó

Csapadék -víz csatorna



Befogadó: folyó, tó

38

2017.03.14.

Az egyesített rendszerű csatornázás előnyei • nagyobb vízelvezetési biztonság a nagyobb szelvény miatt • egy fogyasztói bekötés szükséges • a csapadékvíz-kezelés részben megvalósul • az egy vezeték nyilvántartása, üzemeltetése, fenntartása egyszerűbb • az egy vezeték helyigénye kisebb • összességében kisebb beruházási költség • általában gravitációs elvezetés

Az egyesített rendszerű csatornázás hátrányai • kisebb lejtés miatt feliszapolódási veszély • kevésbé rugalmas új terület bevonása esetén • rugalmasabb szennyvíztisztítási technológia szükséges, az érkező víz minőségének változása miatt • zápor esetén túlterhelődhet a szennyvíztisztító

• közműalagútban a nagy szelvényű gravitációs csatornák általában nem helyezhetők el • kevésbé ütemezhető a beruházás, ezért nagy tőke szükséges hozzá

39

2017.03.14.

Az elválasztott rendszerű csatornázás előnyei • újabb szennyvíztermelők csatlakoztathatók • a csatornák nagyobb lejtése miatt kedvezőbbek a szennyvíz lefolyásának feltételei • a szennyvíztisztító telep terhelése egyenletesebb • kényszeráramoltatású csatornahálózat  közműalagútban elhelyezhetők • több különböző műszaki megoldás lehetséges a kivitelezésre • a beruházás jobban ütemezhető

Az elválasztott rendszerű csatornázás hátrányai • a szennyvízcsatornákat önöblítő képességük fenntartása miatt nagyobb lejtéssel kell megépíteni, öblítő akna, átemelés lehet szükséges • ha a két csatornahálózatot nem egyidejűleg építik ki, előfordulhat szabálytalan fogyasztói bekötés • a csapadékvíz tisztítatlanul kerül a befogadóba, ha nem épül záportározó külön e célra • a két hálózat nyilvántartása, üzemeltetése, fenntartása költségesebb és munkaerőigényesebb • a kényszeráramoltatással működő, átemelőkkel összekapcsolt szennyvízelvezető hálózat szakszerűbb üzemeltetése szükséges • a teljes kiépítés általában nagyobb beruházási költségű

40

A rész: Vízkezelés, csatornázás

Recommend Documents