2016.04.04.
Vízvédelem KM011_1 2015/2016-os tanév II. félév 5/B rész: Szennyvíztisztítás Dr. habil. Zseni Anikó egyetemi docens Széchenyi István Egyetem AHJK, Környezetmérnöki Tanszék
Kommunális szennyvíztisztítás
I. mechanikai (elsődleges) tisztítás II. biológiai (másodlagos) tisztítás) III. fizikai-kémiai (harmadlagos) tisztítás
Szennyvíztisztító telep elvi ábrája
1
2016.04.04.
I. Mechanikai tisztítás: cél: durva szennyezőanyagok, ülepíthető és finom lebegőanyagok eltávolítása
1. rácsok (durva szemét)
Kézi tisztítású pálcás rács (Öllős,1994)
Gépi tisztítású íves rács
2
2016.04.04.
Mechanikus tisztítású síkrács
győri szennyvíztisztító - rácsok
3
2016.04.04.
2. homokfogó: szennyvíz sebessége lecsökken kb. 30 cm/s-ra, homokszemcsék kiülepednek
Homokfogó
Vízszintes átfolyású, iker elrendezésű homokfogó keresztmetszete
Légbefúvásos, uszadékgyűjtős homokfogó keresztmetszete
4
2016.04.04.
Zsírfogó • ha a homokfogóban nem távolíthatók el megfelelő mértékben a zsíros anyagok
• kellően kis átfolyási sebesség
a győri szennyvíztisztító telep homokfogójának épülete a felújítás előtt
5
2016.04.04.
rács: az épületben
zsírfogó
homokfogó (győri szennyvíztisztító, felújítás előtt)
a levegőbefúvás ezeken a csöveken át történik
az olajfogót a homokfogótól elválasztó lemezek
az üres homokfogó
6
2016.04.04.
az olajfogót a homokfogótól elválasztó lemezek
a homokfogóról kikerülő szennyvíz ezeken a csöveken jut a föld alatt az ülepítőmedencékbe
7
2016.04.04.
győri szennyvíztisztító – homokfogó: felújítás után
Ülepítés • 0,2 mm-nél kisebb, víznél nehezebb anyagok • 1 cm/s áramlási sebesség • az ülepítőmedencék az önálló mechanikai szennyvíztisztításon kívül biológiai és kémiai tisztítóberendezéseknél elő- és utóülepítőként használatosak
8
2016.04.04.
Hosszanti átfolyású, ikerelrendezésű ülepítő
terhelés: 150-2000 m3/nap mélység: 1,5-2,5 m, szélesség: 40-80 m fenéklejtés a zsomp felé: 1-2%, kotrószerkezet: 1-3 cm/s
Hosszanti átfolyású ülepítő
9
2016.04.04.
Sugárirányú ülepítők
•
terhelés: 300-400 m3/nap
•
d = 18-40 m
•
h = 1,5-2,5 m
•
h/d = 1:20-1:25
•
fenéklejtés: 2-3%
•
kotrószerkezet: max. 6 cm/s (utóülepítőknél: max. 3 cm/s)
Dorr-ülepítő
Dorr-ülepítők – Miskolci szennyvíztisztító telep
10
2016.04.04.
ülepítőmedence (Dorr-típusú) (győri szennyvíztisztító)
iszapkaparó lemezek a szennyvíz itt folyik be
az iszapkotró körbeforgó hídja
a medence alja középpontosan enyhén lejt (iszapkotrás)
a víz itt folyik ki a medencéből (fogazott bukóél, gyűjtőcsatorna)
üres ülepítőmedence (győri szennyvíztisztító)
11
2016.04.04.
győri szennyvíztisztító – Dorr-ülepítő, bukóél
győri szennyvíztisztító – Dorr-ülepítő, bukóél
12
2016.04.04.
Függőleges átfolyású tölcséres ülepítők • utóülepítőként használják • d≤8m • V ≤ 100 m3
dortmundi-ülepítő
Graever-ülepítő
13
2016.04.04.
Az ülepítés elősegítése •
flokkulálás: flokkulálószerekkel kisebb szemcséket összetapasztják, nagyobb szemcse már le fog ülepedni (nagy molekulatömegű láncpolimerek) lakossági szennyvizek előülepítésénél nem használják: polielektrolit maradéka megváltoztatja a víz viszkozitását rontja az oxigénbevitel lehetőségét az eleveniszapos részben nem előnyös a maradék koaguláló hatás
•
derítés: vegyszerekkel az oldott állapotú anyagokból csapadékot képeznek, ami leülepedik (vas(III)- és alumínium sók)
•
flotáció: vegyszer + alulról átbuborékoltatják a vizet, olaj-, zsírcseppek felülúsznak
II. Biológiai szennyvíztisztítás cél: szervesanyag-eltávolítás, nitrifikáció biokémiai úton 1. mesterséges módszerek: a, csepegtetőtestes; b, eleveniszapos; c) biofilmes + utóülepítés kell mindháromnál 2. természetes vagy természet közeli módszerek
• mikroorganizmusok hatása: – enzimekkel lebontják a nagy szerves molekulákat – felfalják és szervezetükbe beépítik vagy energiaforrásként felhasználják • aerob (szaprofiták: gombák, élesztők és baktériumok (nitrifikáló-, kénfaló-, vas-, metánoxidáló-baktérium)) • anaerob (denitrifikáló baktériumok)
14
2016.04.04.
Csepegtetőtest - biológiai hártya a töltőszemcsék felületén - alulról átszellőzés
műanyag töltet bazalt-tufa, salak, habkő, tégla, speciális műanyagtöltet Utóülepítés!
15
2016.04.04.
Eleveniszapos szennyvíztisztítás • legelterjedtebb • eleveniszapos medence: lebegőágyas, folyamatosan táplált bioreaktor, amelyben pelyhes szerkezetű eleveniszapként lebegnek a vízben a
mikroorganizmusok
Eleveniszapos technológia
16
2016.04.04.
• • •
anaerob reaktor: nincs levegőbevitel szerves anyagot mikroorganizmusok felveszik (KOI csökken) O2 mentes környezetben a sejten belüli szervesanyagoxidáció nem indul el • a szervesanyag-felvétel energiát igényel: ATP bontás víz foszfátkoncentrációja megemelkedik • • •
aerob reaktor: levegőbevitel történik az akkumulált szerves anyag elégetése a felszabaduló energiát ATP-ben megkötik (vízből foszfort felveszik) • a sejtszaporulatban (eleveniszapban) felszaporodik a foszfor • a folyamatosan eltávolításra kerülő fölösiszappal eltávolítják a foszfort is
17
2016.04.04.
anoxikus reaktor: • cél: nitrogén eltávolítás • nincs levegőbevitel • oxigént csak kémiailag kötött formában (NO3--ban) tartalmaz a víz • NO3- forrás: belső iszaprecirkuláció • a levegőztetett medencében nitrifikálódott a szennyvíz ammónia- és szerves nitrogén-tartalma • a baktériumok a nitrát-ion oxigénjét használják a légzéshez • denitrifikáció: a felszabaduló N2 gáz távozik
18
2016.04.04.
• iszapnövekmény: fölösiszap, visszatáplálás • keverés: az élő iszap lebegésben tartása • levegőztetés (felületi levegőztetők, mélylevegőztetők, ejektoros levegőztetők) • a szennyvíztisztítás energiaköltségének mintegy 5065%-a a levegőztetőknél jelentkezik, ezért fontos a jó hatásfok, a jó szabályozás biztosítása
Vasbeton eleveniszapos medence (felülnézet)
19
2016.04.04.
keverőlevegőztető
Levegőztető berendezések
Eleveniszapos rendszerek technológiája • folyamatos átfolyású rendszerek (megfelelő iszaprecirkulációval) kiépítése történhet: – csőreaktor – tökéletesen kevert tankreaktor jelleg
20
2016.04.04.
az árnyékolás az adott térrész(ek) levegőellátását érzékelteti: minél világosabb, annál több az oldott oxigén egyenletes eloszlású levegőbefúvatás, a betáplálási pont környékén nagy oxigén-igény van, ezért lecsökken a koncentrációja
ahol kevesebb levegőt adagolnak be, ott a kisebb keveredés miatt megnő az iszap tömörödésének, kiülepedésének kockázata
21
2016.04.04.
22
2016.04.04.
gyors felhígulás: - csökken a szennyvíziszap lemérgeződésének lehetősége - ugyanakkor nő annak az esélye, hogy a szennyvíz csak részben tisztul meg megoldás: reaktorkaszkád
• kis és közepes szennyvíztisztító telepeken • lóversenypálya alak, trapéz keresztmetszet
oxidációs árok
• mélység: 0,9-1,25 m • fenékszélesség: 1-2,5 m
← keverés, levegőztetés
23
2016.04.04.
24
2016.04.04.
Csatornamedencés levegőztető • nagyobb tisztítótelepek • nagyobb méret, vasbeton
25
2016.04.04.
Eleveniszapos medence – Miskolci szennyvíztisztító telep
győri szennyvíztisztító – az előülepítés után osztó műtárgyak kormányozzák a vizet az eleveniszapos medencékbe
26
2016.04.04.
győri szennyvíztisztító – eleveniszapos medencék (recirkuláltatják a vizet: anoxikus – aerob – anoxikus)
győri szennyvíztisztító – aerob eleveniszapos medence (levegőztetett)
27
2016.04.04.
győri szennyvíztisztító – anoxikus eleveniszapos medence
Legjellemzőbb biológiai eredetű üzemeltetési probléma: Fonalasodás
28
2016.04.04.
Fonalasodás
Fonalasodás, habképződés
29
2016.04.04.
A fonalasodás kezelésének lehetőségei • Prevenció: rendszeresen elvégzett mikrobiológiai vizsgálat
• Egységes Mikrobiológiai Vizsgálati Rendszer (EMVIR): Magyar szabadalom: módszer és eljárási rend települési szennyvíztisztító telepek optimális oldottoxigénkoncentrációjának és iszapterhelésének biológiai visszacsatolásokkal történő beállítására
Indikáció Az általános indikáció elve: • Minden élőlény megjelenését és elterjedését a környezet rá ténylegesen ható tényezői befolyásolják. • egy adott élőlény jelenlétéből (vagy hiányából) következtethetünk a környezet állapotára (biológiai vízminősítés) • Az élőlények valamely környezeti faktorral szemben szűk-, illetve tág tűrésűek lehetnek. • Az Egységes Mikrobiológiai Vizsgálati Rendszer (EMVIR) a fénymikroszkóppal azonosítható, bizonyos környezeti tényezőre nézve leginkább a szűk tűrésű élőlények és élőlénycsoportok indikációjára épül.
30
2016.04.04.
Az eleveniszap indikátorszervezeteinek csoportjai •
• • •
Fonalas baktériumok: jól azonosíthatók morfológiai, valamint festődési (Gram, Neisser) tulajdonságaik alapján Csillós egysejtűek: helytülő formáik, valamint szabadon úszó genusaik mozgásuk, és morfológiai bélyegeik alapján jól meghatározhatók Ostoros egysejtűek: egyes genusaik mozgásuk alapján azonosítható a legegyszerűbben (pl.: Bodo sp.) Többsejtűek: a kerekes-, és fonálférgek, kevéssertéjűek, medveállatkák, és csillóshasúak képviselői.
Hogyan, és mit jeleznek ezek az élőlények az eleveniszapban?
31
2016.04.04.
Ezen a réten élnek-e rágcsálók?
Ha csak ennyi információ áll rendelkezésre, nehéz biztos választ adni…
Így már könnyebb dolgunk van…
32
2016.04.04.
Ebben az iszapban aktívak-e a nitrifikáló baktériumok?
Egy rápillantással nem lehet megállapítani…
Az Aspidisca genus fő táplálékai a nitrifikáló baktériumok
33
2016.04.04.
Milyen a hőmérséklet ezen a területen?
Ennyi információ alapján nem lehet pontosan megállapítani…
Így már pontosabban megállapítható …
34
2016.04.04.
Gátolják anaerob hatások az eleveniszapunkat a működésben?
Nem állapítható meg biztosan…
A Beggiatoa sp. fonalas baktérium anaerob hatások jelenlétét indikálják
Magabiztosan megállapítható az anaerob gátlás jelenléte!
35
2016.04.04.
győri szennyvíztisztító – hosszanti átfolyású utóülepítő a biológiai tisztítás után az eleveniszap ülepítésére
győri szennyvíztisztító – hosszanti átfolyású utóülepítő a biológiai tisztítás után az eleveniszap ülepítésére (a vízben a lebegő eleveniszap látszik)
36
2016.04.04.
győri szennyvíztisztító – hosszanti átfolyású utóülepítő a biológiai tisztítás után az eleveniszap ülepítésére
győri szennyvíztisztító – az utóülepítés után megtisztult vizet a Mosoni-Dunába vezetik el
37
2016.04.04.
győri szennyvíztisztító – az utóülepítés után megtisztult víz
Az eleveniszapos szennyvíztisztítás alapvető problémái •
az ammónium oxidáló autotróf mikroorganizmusok (nitrifikálók) lassú szaporodása
•
a heterotróf nitrát redukció (denitrifikáció) korlátossága
•
a heterotrófok nagy iszaphozama
•
lakossági szennyvizeknél: – elfolyó vizek összes nitrogéntartalmára előírt szigorú határérték betartása • télen: nitrifikáció lelassulása (lehűl a szennyvíz) • nyáron: nitrát redukciójához szükséges szerves tápanyag hiánya • lakosság kis vízfogyasztása tömény szennyvizek
•
ipari szennyvizeknél: – a szennyvíz biológiailag nehezen vagy alig bontható szerves szennyezőinek nagyobb részaránya (nagy maradék KOI)
38
2016.04.04.
A denitrifikáció problémája • • • • • • • •
az eleveniszapos eljárások denitrifikációs hatásfoka döntően a nitrátos iszapos víz recirkulációjának mértékétől függ az iszaprecirkuláció korlátossága miatt a nitrát eltávolítási hatásfoka is korlátos egyik megoldás: utódenitrifikáció kiépítése (ld. Bardenpho technológia ábrája) nagy beruházási és üzemeltetési költség többlet szerves tápanyag igény újabb két további medencetér keverése, levegőztetése szükséges másik megoldás: szimultán csepegtetőtestek alkalmazása nincs kellő térfogati teljesítmény az egységnyi térfogatban lévő kis biomassza tömeg miatt (fajlagos felület: bazalt töltet: 50 m 2/m3, műanyag: 200-250 m2/m3)
Öt iszapteres utódenitrifikációs Bardenpho technológia
Kárpáti, 2009
2. anoxikus medencében: külső tápanyag adagolás kell a denitrifikációhoz pótlevegőztetés: nitrogén kiűzése, 2. anoxikus zónában képződő ammónium nitrifikációjához
39
2016.04.04.
Denitrifikáció a csepegtetőtestek biofilmjében • •
• • • • •
biofilm hordozón kialakuló 0,5-2 mm-es vastagságú biofilm külső, oxigénnel jól ellátott részben (0,1-0,2 mm): szerves anyagból CO2 és biomassza alakítása, ammónium oxidációja történik (oxigént elfogyasztják eközben!) nitrát átjárja az egész biofilmet mélyebb, oxigénhiányos rétegben: denitrifikáció mikroorganizmus szelekció a biofilmben: oldott és finom lebegő tápanyagok, oxigén, ammónium, nitrát, foszfát biofilmbe való bejutási sebességeinek különbözőségei nitrifikáló teljesítményük arányos az adott térfogatban működő biofilm felületével csepegtetőtestekben ez korlátozott (ld. előbb) biofilm nagyobb darabjai leválnak, de ez döntően elhalt sejtek sejtfalanyaga fajlagosan csak kis iszapmennyiség az eltávolított szennyező anyagra vonatkoztatva! eleveniszapos rendszer nagy iszaphozama
Kárpáti, 2009
40
2016.04.04.
Biofilmes szennyvíztisztítás •
• • •
Biofilmek előnye: nagyobb fajlagos felület, mint a csepegtetőtestekben, és kisebb iszaphozam, mint az eleveniszapos rendszereknél a főágban a nitrifikációt javíthatja, különösen a hidegebb vízhőmérsékletnél, egyidejű iszaphozam csökkentés mellett az eleveniszap és a biofilm vegyes kialakítása hozta igazán a jobb és olcsóbb N-eltávolítást Technológiák – Eleven iszapos rendszerbe merülő rögzített biofilm hordozók (elárasztott biofilmek) – Fajlagos nitrifikációs teljesítmény növelése mozgó biofilmmel – Fajlagos nitrifikációs teljesítmény növelése nitrifikáló szűrőkkel – Mozgó ágyas hibrid rendszerek főági nitrogéneltávolítás intenzifikálására – Biofilmes rendszerek a nitriten keresztül történő nitrogéneltávolításra
Eleveniszapos rendszerbe merülő rögzített biofilm hordozók (elárasztott biofilmek)
Kárpáti, 2009
41
2016.04.04.
Kárpáti, 2009
elárasztott álló ágy, műanyaglemezes biofilm hordozóval
42
2016.04.04.
Fajlagos nitrifikációs teljesítmény növelése mozgó biofilmmel
forgótárcsás megoldás: mozgó biofilmes rendszer, részlegesen elárasztva
(Svájc)
Kárpáti, 2009
Kárpáti, 2009
több sorba kapcsolt forgótárcsás egység (USA)
43
2016.04.04.
Mozgó ágyas hibrid rendszerek • • • • • •
új típusú, 1-2 centiméteres, strukturált hordozó, nagy fajlagos felülettel, vízhez közeli sűrűség előállítása nem különösebben nehéz műszakilag az iszapos víztől egyszerűen visszatarthatók hibrid rendszerben szeparáltan is működtethetők (anaerob vagy anoxikus zónákban nincs) ülepítőbe nem kerül be levegőbevitel hagyományosan
Kárpáti, 2009
Németo: poliuretán habszivacs kockák
44
2016.04.04.
Mozgó ágyas hibrid rendszerek (folyt.) •
fajlagos felület: 800-1000 m2/m3
•
térfogat hányaduk az iszapos vízben: 50-60%
•
400 m2/m3 biofilm felület
•
ami 1-1,5 mm biofilm vastagság esetén, csak a belső felületet véve figyelembe maga is 0,2-0,3 m3 iszap
•
denitrifikáció az eleveniszapban is!
•
ez másfél-kétszeresére növeli az iszaptömeget, a szerves anyag
Kárpáti, 2009
lebontó teljesítményt, sőt a biofilm révén a nitrifikáló teljesítményt is a biofilm nagyobb iszapkora révén
Kárpáti, 2009
45
2016.04.04.
Természet-közeli szennyvíztisztítási technológiák • a szerves anyag lebontása energiaigényes levegőbevitel nélkül, a természetes öntisztulási folyamatokra alapozva valósul meg • ugyanúgy mikroorganizmusok végzik a lebontást • oxigén utánpótlás lassúbb: – diffúzió – algák fotoszintézise – makrofitonok fotoszintézise • hosszabb tartózkodási idő • nagyobb helyigény
Természet-közeli szennyvíztisztítási technológiák • beruházási, működési költségük kisebb, mint az eleveniszapos technológiáké • működtetésükhöz különösebb szaktudás nem kell • energiaigényük csekély • zömében környezetbe illő, környezetbarát technológiák • korábban a biológiailag tisztított szennyvíz utótisztítására • eleveniszapos biológiai fokozat kiváltása • házi szennyvíztisztítás • háztartási szemétlerakó helyek csurgalékvizének tisztítása
46
2016.04.04.
Természet-közeli szennyvíztisztítási technológiák Szilárd hordozójú rendszerűek: • • • • •
szennyvízszikkasztás szennyvízöntözés homok- vagy talajszűrés gyors beszivárogtatás gyökérzónás/növényágyas szennyvíztisztítás
• az üzemi vízszint a felszín alatt van • eljárások közti különbség: makrofitonok részvétele, megengedhető fajlagos terhelés nagysága
Szennyvízszikkasztás •
a világon a legelterjedtebb természet-közeli módszer
•
USA: 20 millió db
•
családok, kisebb közösségek szennyvizének kezelése csatornázatlan területeken
•
a szerves anyag, lebegő anyag és a foszfor eltávolítása közel 100%-os, az ammónium teljes mértékben nitrifikálódik, az összes nitrogén eltávolítása kb. 40%
•
helytelenül megépített szennyvíztároló aknák (szikkasztóként működnek) talajvíz szennyezése
•
3 rész: – előülepítő – biológiai tisztítást biztosító egység – felszín alatti elosztó csőhálózat
47
2016.04.04.
Szennyvízöntözés •
oxidációs tavakban vagy más módon biológiailag tisztított szennyvizet haszonnövény kultúrák öntözésére használják
•
a száraz területeken elterjedt utótisztítási eljárás (nagy párolgás miatt azonban talaj elszikesedhet!)
•
hidegebb éghajlaton: szennyvíztározó tó szükséges
•
nehezen szabályozható a növények tényleges tápanyagszükségletének fedezése is, ezért fennáll a talajvíz szennyezés veszélye (főként a nitrát szennyezés)
•
a nyitott rendszer miatt a tisztított víz minősége nem ellenőrizhető
•
elterjesztését nem javasolják, csak egyedi specifikus alkalmazások
•
hazánk: nyárfás szennyvíz elhelyezés
48
2016.04.04.
Magyarországi gyakorlat Árkos elosztás Drénhálózat
Talajszűrés és lassú homokszűrés •
az öntözéses szennyvíztisztításhoz hasonló kis terhelésű módszer
•
különbség: legfontosabb cél a szennyvíztisztítás
•
száraz területeken a talajvízhiány pótlása is kiegészítő cél
•
a talaj vízvezető képessége határozza meg az alkalmazható legnagyobb hidraulikai terhelést
•
talajszűrés: nyitott rendszer, a tisztítás hatékonyságáról kevés adat
•
lassú homokszűrés: zárt rendszer (homokszűrő árok vagy mező)
49
2016.04.04.
Gyors beszivárogtatás •
a lassú homokszűréstől csak a hidraulikai terhelésben tér el
•
a nagy hidraulikai terhelhetőség miatt helyigénye kicsi
•
tisztítási mechanizmus hasonló
•
szennyvizet egy homokkal töltött földmedencébe engedik, az átszivárgás során tisztul meg
•
vegetáció jelenléte nem szükségszerű, de ha van, jelentősége a tápanyag eltávolításban sokkal kisebb, mint a homokszűréses eljárásban
•
szakaszos üzemeltetés (terheléses és száraz periódusok szűrőágy eltömődésének veszélye csökken)
•
talajvíz felé általában nyitott (megsüllyesztik vagy drénezik a talajvíztükröt)
•
hatékonyság megfelelő, így ha szigetelés vagy pl. vízzáró altalaj
•
biológiailag tisztított szennyvíz utótisztítása
•
ülepített szennyvíz tisztítása
50
2016.04.04.
Gyökérzónás/növényágyas tisztítás • •
•
az egyik legelterjedtebb természet-közeli szennyvíztisztítási technológia földmedencében lévő szilárd hordozóra (talaj, homok, sóder, kő) vízi-, mocsári növényeket telepítenek ülepített vagy biológiailag tisztított szennyvizet vízszintes vagy függőleges irányban átvezetik a szűrőágyon a tisztított szennyvizet összegyűjtik, elvezetik
•
növényzet szerepe:
•
– oxigénutánpótlás – a talaj vízvezető képességének megőrzése a talajpórusok elzáródásának megakadályozásával (megnövekedett baktérium tömeg elzárja a pórusokat) – a tápanyagfelvétel kevésbé fontos
•
talajbaktériumok élettevékenysége a fő
•
alkalmazás: ► 50-1000 LE, elválasztott csatornahálózat kiszolgálása ►
egyedi szennyvíztisztító kisberendezések (50 LE, kb. 8 m3/nap)
LE = lakosegyenérték • átlagos szociális feltételek között egy személy után keletkező szennyvízmennyiség (150-400 l/nap) biológiai tisztításához szükséges oxigén mennyisége, amit a BOI5 alapján határoznak meg: ez a helyi adottságoktól függően 20-70 g O2/nap • mértékegységül választott:
1 LE = 60 g O2/nap (BOI5-ben mért)
51
2016.04.04.
Gyökérzónás/növényágyas tisztítás (folyt.) Előtisztítás (ülepítő-, oldómedencék) •
(feliszapolódás, szagártalom, elosztó kavicsréteg eltömődése)
Növényágy • • • • • • •
talajtest: homokos kavics, áteresztő képesség: k= 10-4-10-3 m/s vízzáró szigetelés a növényágy fenekét a legmagasabb ismert vízszint sem érheti el vízszintes átfolyású növényágy: 50 cm talajtest függőleges átfolyású növényágy: 80 cm talajtest vízszintes felület fagyvédelem
Kacorlak: nádágy Zalakaros, Zalakomár: nemes-nyáras
Vízszintes felszín alatti átfolyású gyökérmező hosszmetszete 5
1
7
8
4
2
3
6
9
1. mechanikailag tisztított szennyvíz, 2. elosztó zóna nagyméretű kövekkel, 3. szigetelő fólia, 4. töltet (talaj, kavics, homok, vagy zúzott kő), 5. növényzet, 6. az elfolyó víz gyűjtőcsöve, 7. gyűjtő zóna nagyméretű kövekkel, 8. a vízszint a túlfolyó magasságának állításával szabályozható, 9. elfolyó víz A leggyakrabban ültetett növényfajok: nád (Phragmites australis), pántlikafű (Phalaris arundinacea), vízi harmatkása (Glyceria maxima), gyékény (Typha sp.), sás, káka, kardliliom, békalencse
52
2016.04.04.
Nád-gyökérzónás, függőleges átfolyású tisztító szerkezete SZAKASZOS BETÁPLÁLÁS A TELJES FELÜLETEN
KEMÉNY CSŐ PERFORÁLT CSŐ
durva homok
25 cm 6 mm mosott kavics 12 mm mosott kavics
~ 8 cm
30-60 mm mosott kavics
~ 15 cm ~ 10 cm ~ 15 cm
GRAVITÁCIÓS VÍZELVEZETÉS
1 %-OS LEJTÉS LDPE SZIGETELŐ
DRAIN CSŐ HÁLÓZAT
NAGY KÖVEK
tisztítás szakaszos ütemben talaj pórustere újra megteljen levegővel
Gyökérzónás/növényágyas tisztítás • korábban nem voltak egységes tervezési és működési irányelvek működtetési paraméterek közt jelentős különbség • szennyvíz tartózkodás ideje: 1 nap - 2 hónap • fajlagos felületigény: 0,9 m2/LE - 23 m2/LE • eltávolítási hatásfokukra vonatkozóan is elég szélsőségesek az adatok – BOI5: 51-96% – LA: 60-98% – N: 10-88% – P: 11-94%
53
2016.04.04.
54
2016.04.04.
X. VII.-IX. balról jobbra IV.-VI. balról jobbra I.-III. balról jobbra
55
2016.04.04.
Természet-közeli szennyvíztisztítási technológiák Vizes rendszerűek: • csörgedeztetéses rendszer (overland flow) • szennyvíztisztító tavak - ülepítő (anaerob) tavak - nem levegőztetett (fakultatív tavak) - levegőztetett (aerob) tavak - utótisztító tavak
• úszó- vagy lebegő vízinövényes szennyvíztisztítás • természetes vagy mesterséges nádastó (wetland) • üzemi vízszint a felszín felett • vízinövények (algák, makrofitonok) aktív részvétele
Csörgedeztetéses rendszer •
átmenetet képez a szilárdalapú és vízalapú rendszerek között
•
általában teraszos vagy lejtős terepadottságok esetén alkalmazzák
•
a szennyvíz a talaj fölött vékony rétegben lefelé folyva tisztul meg különböző folyamatok révén: kiülepedés, adszorpció, szűrés, koprecipitáció (több komponens együttes leválása, kicsapódása), mikrobiális átalakulás és lebomlás
•
a terület aljára érkező szennyvizet összegyűjtik és elvezetik
•
hazánkban nem alkalmazzák
56
2016.04.04.
Csörgedeztetés
Tavas szennyvíztisztítás Alkalmazás: házi szennyvíz v. ahhoz hasonló ipari szennyvíz tisztítására tápanyag eltávolításban fő szerep: algák A szennyvíztavak előnyei: • • • •
tájba illő kialakíthatóság egyszerű, költségkímélő építési mód kevés gépi szükséglet csekély karbantartási költség a rendszeres üzemeltetési ellenőrzés mellett • évente v. többévente jelentkező iszapeltávolítási igény • nagy pufferkapacitás lehetőség csapadékvíz együttes kezelésére is
57
2016.04.04.
Tavas szennyvíztisztítás A szennyvíztavak hátrányai: • viszonylag nagy területigény • ingadozó tisztítási teljesítmény az évszak- és időjárásfüggő változások miatt • szagártalom lehetősége • alkalmanként nagy algafejlődés, nemkívánatos algaelúszás eltávolítási hatásfok: • BOI5,KOI: 80% körüli, a szezonális ingadozás kicsi • N, P: 40-50%, a szezonális ingadozás nagy
58
2016.04.04.
Heréd község (Hatvan közelében) összegyűjtött szennyvizének megtisztítását egy természetközeli, oxidációs tavas tisztítórendszer végzi
A szennyvíztavak típusai Ülepítő (anaerob) tavak: • • • • • • • • • • •
nyers szennyvízből ülepíthető anyagok leválasztása, leülepedett iszap rothasztása csapadékvíz kezelés is tófenék mélypont felé lejt (h 1,5 m) rézsűburkolás bevezetéshez: elosztó berendezések (merülőfal, terelőfal) rács és homokfogó előtte 50%-os szerves szennyeződés csökkenés iszap kitermelés: rendszerint évente altalaj védelme, szigetelés átfolyási idő: legalább 1 nap VLE 0,5 m3/LE
59
2016.04.04.
A szennyvíztavak típusai Nem levegőztetett (fakultatív) szennyvíztavak • • • • • • • • • • • • •
nagy kiterjedés, csekély mélység (kb. 1 m) 1000 LE alatt ALE 15 m2/LE biológiai tisztítás; csapadékvíz kezelése is O2 bevitele csak természetes folyamatok által (klíma-függő) felső vízréteg rendszerint aerob fenekén ill. bevezetésnél: anaerob lehet 2-3 egységből álljon bevezetéseknél elosztó berendezések kifolyásoknál merülőfalak, szűrőgátak: úszó- és lebegő anyagok visszatartása átfolyási idő: 20 nap összekötő- és kifolyási berendezések: hetente ellenőrzés, tisztítás iszapeltávolítás: több évente
60
2016.04.04.
A szennyvíztavak típusai Levegőztetett (aerob) szennyvíztavak •
nyers v. mechanikailag tisztított szennyvízzel táplálják
•
biológiai tisztítás
•
műszaki levegőztető berendezés
•
területigény csökken
•
5000 LE alatt
•
célszerű két egymás után kapcsolt egység
•
vízmélység: 1,5-3,5 m
•
átfolyási idő: legalább 5 nap
•
tisztító és fenntartási munkák
•
iszapeltávolítás: 4-10 évente
61
2016.04.04.
A szennyvíztavak típusai Utótisztító tavak • biológiailag tisztított szennyvizekkel táplálják • lebegő anyagok, maradék szerves terhelés, szervetlen tápanyagok, higiéniai állapot javul • rendszerint mesterséges levegőztetés nélkül • 1-2 m-es vízmélység • holt terek ne legyenek (alga-elszaporodás) • célszerű a tófelületet több független tóra osztani • 1-5 napos átfolyási idő • 5-10 évente iszapeltávolítás
62
2016.04.04.
Úszó- vagy lebegő vízinövényes szennyvíztisztítás •
tápanyag eltávolításban fő szerep: makrofitonok
•
vízililiom, Piscia Tratiotes, Alternanthera sp., Lemna sp., Myrophyllum heterophyllum, Elodea nutellii, E. canadensis
•
a növények sűrű gyökérzetén rögzül a baktériumtömeg
•
növényeket rendszeresen aratják
•
előny, hogy a hidraulikai terhelésingadozásokra kevésbé érzékeny, az eltömődés veszélye nem áll fenn
•
ha a növényfedettség 100%-os, algásodás nem jelentkezik
•
hátrány: vízinövények felszíni vizekbe is szétterjedhetnek
•
ülepített és biológiailag tisztított szennyvíz tisztítására is
Élőgépes szennyvíztisztítási technológia (Living machines)
Élőgépek-metszet (sorba kapcsolt reaktorok, mindben más típusú baktériumok más-más szennyeződéstől tisztítanak: aerob, anaerob, anoxikus körülmények)
63
2016.04.04.
Élőgépek rendszer technológiai ábrája. 1. szennyvíz bevezetés, 2. anaerob reaktor, 3. anoxikus reaktor, 4. zárt aerob reaktor, 5. nyitott aerob reaktor, 6. nyitott aerob reaktor, 7. ülepítő, 8. levegőztetett biológiai szűrők, 9. fúvó, levegőztető vezetékek, 10. fölösiszapelvétel és iszaprecirkuláció, 11. tisztított szennyvíz
Az élőgépek biotikus közösségének eloszlása
64
2016.04.04.
Élőgépek (Harbor-Park, Nagytétény, Mo.)
Magyarországon működő élőgépek szennyvíztisztítási technológia helyei
65
2016.04.04.
Noszvaj - két település szennyvizét kezelő tisztító
66
2016.04.04.
Nádastó •
felépítésben hasonló a gyökérzónás telephez
•
különbség: a vízszint a talaj felett van
•
vízmélység: 10-50 cm
•
a tisztítási folyamat nagy része a víztérben folyik, és nem a talajban
•
a telepített növények is hasonlóak a kétféle rendszerben
•
meglévő természet-közeli és mesterséges nádastavakat is használnak szennyvíztisztításra
•
biológiai tisztítás után alkalmazzák általában, de ülepített szennyvizek tisztítására is alkalmas
•
BOI5, LA: megfelelő eltávolítási hatásfok
•
ÖN, ÖP: 50% körüli eltávolítási hatásfok
67
2016.04.04.
68
2016.04.04.
IV. Harmadlagos (fizikai-kémiai) tisztítás célok/eszközök: •
finom lebegőanyag eltávolítása: homokszűrő, mikroszűrő
•
foszfor eltávolítása: vegyszeres kicsapás
•
nitrogén eltávolítása: ioncserélő, molekulaszita, algás tóban denitrifikáció
•
sótalanítás: fordított ozmózis, elektrodialízis, desztilláció
•
baktérium- és víruseltávolítás: aktív szén adszorpció, klórozás, ózonizálás
•
stb.
Fertőtlenítés • klórozás
klórozó-fertőtlenítő (tartózkodási idő: kb. 15 perc)
69
2016.04.04.
Fertőtlenítés • ózonozás • UV
Sugár-intenzitás mérővel és tisztító szerkezettel ellátott, csatorna szakaszba meríthető UV sugárzó egység
70
