Szennyvíztisztítás
nem oldott, darabos szennyezők mechanikus eltávolítása FIZIKAI TISZTÍTÁS
oldott anyagok + finom lebegő szilárd anyagok + mikroorganizmusok + szerves anyagok lebontása, eltávolítása BIOLÓGIAI ÉS KÉMIAI TISZTÍTÁS
Települési szennyvizek tisztításának módszerei Tisztítási technológiák csoportosítása minőség (hatékonyság) szerint: Elsőfokú vagy mechanikai tisztítás: fizikailag elválasztható, darabosabb úszó és lebegőanyagok eltávolítása -segítségükkel tudjuk megvédeni a tisztító műtárgyait, Görgetett, részben úszó nagyobb tárgyak, fa és kődarabok, homok, felúszó zsíros, olajos részek, Műtárgyak: kőcsapda, durva, majd finomabb rácsok, szűrők, homok és zsírfogó
Fizikai szennyvíztisztítás berendezései -Kő-kavicsfogó (5-20 cm) -Rács (6 mm – 5 cm) -Homokfogó -Zsírfogó -Ülepítők
-Zsírfogó
A rácsszemét szállítása
Rácsszűrő tisztítása
-Ülepítő (< 0,2 mm; víznél nehezebb szemcsék, valamint úszó- és lebegőanyagok kiválasztására) Alkalmazása: a) önálló mechanikai tisztítóberendezésként b) elő- és utóülepítőként biológiai és kémiai tisztítórendszereknél Utóülepítő Æ szennyvíziszap Iszapsűrítő akna, Iszapprés
Típusai: -Hosszanti átfolyású, négyszögletes -Sugárirányú átfolyású, kör alaprajzú (Dorr ülepítők) -Függőleges átfolyású tölcséres
Ülepítés hatásosságának növelése: flokkulálás (pelyhesítés) derítés - flotálás flokkulálószerek: FeSO4, FeCl3, Al2(SO4)3, KAl(SO4)2
Méretnövelés!
Másodfokú, biológiai tisztítás: -szennyvízben: oldott és kolloid állapotú szerves anyag -a mikroorganizmusok tevékenységén alapuló folyamat, oxigén jelenlétében a természetes öntisztuláshoz hasonló aerob folyamat szerves vegyületek lebontása
mikroorganizmusok növekedése mineralizáció
-80-90%-os hatásfok
Harmadfokú tisztítás: a szennyvízben maradó oldott ásványi anyagok egy részét -nitrogént és foszfort, -nehezen kivonható nehézfémeket Különösen az érzékeny befogadókba kerülővizek tisztításakor (állóvizek, kis vízhozamú vízfolyások, vízparti üdülőterületek) fontos.
Biológiai szennyvíztisztítás lebegő szerves részecskék, oldott és kolloidális szennyezők lebontása biokémiai úton. Mikroorganizmusok felhasználása
a) Aerob
b) Anaerob
(pl. C ÆCO2 H ÆH2O)
(pl. C,H ÆCH4)
szaprofiták, gombák, élesztők, baktériumok
fő folyamat: denitrifikáció NO3- Æ N2 (szénforrás, NO3- jelenléte)
-nitrifikáló: NH3 Æ NO2- Æ NO3-Kénfaló: S Æ SO3-, SO42-Vasbaktériumok: Fe(II)-oxid Æ Fe(III)-oxid -Metánoxidálók: CH4 Æ CO2 + 2 H2O
Szabályozó 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 (biocidek)
Biológiai tisztítási technológiák csoportosítása: Gyökérzónás szennyvíztisztítás a szennyvíz a rizómákkal sűrűn átszőtt talajon történő átfolyás során tisztul meg. -növényi tápanyagok, szerves anyagok eltávolítása (növényi felvétel, talajszemcsékhez kötődés és biológiai folyamatok ill. szűrés) során megy végbe. A növényekben a tápanyagok eloszlása függ a terheléstől, valamint a növényi résztől (gyökér, szár, levél). 2% N; 0.4% P, A koncentráció mértéke függ az évszaktól.
1. oldóakna; 2. gyökérágy I.; 3. visszaduzzasztó akna; 4. gyökérágy II.; 5. szűrőakna
Csepegtetőtestes tisztítás: A csepegtetőtestekre kerülő szennyvíz a tölteteken kialakuló biológiai hártya felszínén lassan halad illetve csepeg lefelé. A csepegtetőtest szilárd porózus, nagy felületű anyagon megtelepülő biológiai hártya, a biofilm segítségével bontja le a szennyeződéseket. A szennyvíz oldott szennyezőanyagai és az oldott oxigén a biológiai hártyában az asszimiláló mikroorganizmusok környezetébe diffundál. Eközben sejthártyatömeg keletkezik. A feszín közeli térben heterotróf, a hártya mélyén autotróf baktériumok
Merülőtárcsás biofilmes szennyvíztisztítás oxigénfelvétel
tápanyagfelvétel Előnyei: - a leváló biohártya jól ülepíthető - Denitrifikálás is megvalósítható teljesen bemerített tárcsákkal
Eleveniszapos technológia: - a lebontást végző szervezetek iszappehely formájában a szennyvízben alakulnak ki. -a levegőt vagy befúvatjuk, vagy mechanikus szerkezetekkel oszlatjuk el -végtermék: eleveniszap (mikrobák által képzett biomassza) -nitrát eltávolítását heterotróf --- oxigénhiány -az ammónium oxidációját nitrifikáló autotróf, ---oxigénellátás -a foszfor felvételt a foszfor-akkumuláló heterotróf mikroorganizmusok végzik. Váltakozva kell biztosítani az aerob és anaerob körülményeket. Térben elkülönítve – folyamatos rendszer, vagy Időben elválasztva -- szakaszos betáplálású rendszer
Élőgépes technológia az előző biológiai technológiák ötvözése. -„vissza a természetbe” - de felgyorsítva: a rendelkezésre álló technológia minél hatékonyabb felhasználása. Cél: egységnyi reaktortérben minél több aktív biomassza (egy kritikus koncentrációig, 3000-6000 g/m3 az utóülepítő leválasztási hatékonysága miatt) Intenzifikálási lehetőségek: -a magas eleveniszap koncentrációjú reaktor után nem ülepítőt, hanem membránszűrést alkalmazunk. (két-háromszoros iszap koncentráció; de energiaigényes) -az eleveniszapos reaktort biofilmmel intenzifikáljuk. Ekkor nagy fajlagos felületű hordozó töltetet rakunk a reaktorba, a megtelepedő bakteriális biomassza teszi intenzívebbé a lebontást.
Az Élőgépes technológiai előnyei: -a biológiai sokféleség kihasználása -egyesíti a hagyományos eleveniszapos technológiák és a természetközeli tisztítási módszerek előnyeit -kisebb léptékben is megvalósítható (falvak) Levegőztetett reaktorokból és az azokra telepített 2-3000 fajból álló ökoszisztémából (baktériumok mellett zooplanktonok, különböző növények, sőt, kagylók csigák és halak) épül fel. Sok-cellás felépítésű, az egyes cellákban a lebontás előrehaladásával más és más összetételű életközösség jön létre. Töltet: élő növényi gyökerek – kis térfogatban nagy felület, oxigén + szerves savak segítik a lebontást,
A növények a reaktor üzemi víz felszínétől 4-5 cm-re, rácson vannak telepítve, 30-40 cm mély, 5-6 cm pálcaközű kazettákban. A kazettarácson 1 cm vastag műanyag rács, azon kerámia golyócskák vannak, errre telepítik a növényeket.
Szakaszos betáplálású, eleveniszapos (SBR-rendszer): teljes biológiai tápanyag-eltávolításra alkalmas. (többletfoszfor és összes nitrogén is) A lebontás és folyadék-szilárd anyag elválasztás egyetlen medencében játszódik le. Fázisok: feltöltés (nyers szennyvíz bevezetése) – tisztítás (lebontás) – ülepítés (szétválasztás) – dekantálás (elvezetés)
1. Feltöltés: Nyers szennyvíz lassú bejuttatása a reaktorba. Az iszaprétegben anaerob viszonyok alakulnak ki Æ biológiai foszforeltávolítást elősegíti
2. Tisztítás: 2 reaktortér, a reakció végére kevert rendszer alakul ki. Előtétreaktor (mechanikusan kevert reaktor) Anoxikus/anaerob viszonyok: Szerves a. lebontás, NitrátÆnitrogén
eleveniszapos szennyvíz (szerves szennyezők, ammónia) Visszavezetés oxigénmentesítőn át (nitrát)
Szerves anyag koncentrációcsökkenés a recirkuláció miatt.
Főreaktor (levegőztető reaktor) Aerob viszonyok: AmmóniumÆ nitrát Csökkenő oxigénmennyiség a nitrifikálás következtében.
3. Ülepítés: fázisszétválasztás (tiszta víz és iszap) 4. Dekantálás: a) tisztított víz elvezetése. b) Fölösiszap elvétel Æ iszapsűrítő medencébe, majd az iszapprésre
Beérkező szennyvíz mennyisége éves átlag 1000
Tervezési érték
900 800
[m3/nap]
700 600 500 400 300 200 100 0 2004
2005
2006
2007
2008
2009
év
(a diagramok a Telki szennyvíztelep mérési adataiból készültek)
Nyers és tisztított szennyvíz KOI kr 900 800
Tervezési érték
700
[m g /l]
600 500 400 300 200
Kibocsátási határérték
100 0 2004
2005
2006
Nyers szennyvíz
2007
2008
Tisztított szennyvíz
2009
Nyers és tisztított szennyvíz TN 100 90 80 70
Tervezési érték
50 40
Kibocsátási határérték
30 20 10 0 2004
2005
2006
Adatsor1
2007
2008
2009
Adatsor2
Nyers és tisztított szennyvíz TP 40 35 30 25 [mg/l]
[m g /l]
60
20 15
Tervezési érték 10
Kibocsátási határérték
5 0 2004
2005
2006
Adatsor1
2007
2008
Adatsor2
2009
Az előadáshoz felhasznált főbb irodalmak: Halász J. - Hannus I. – Kiricsi I. :Környezetvédelmi technológia, Szegedi Egyetemi Kiadó, Szeged 2007 Havasfalvi tímea: Élőgépes szennyvíztisztítás - a Telki szennyvíztelep példáján. Szakdolgozat, Szeged 2010. szerkesztés alatt Az Organica honlapja (www.organica.hu) és prospektusai A BME és a Szent István Egyetem honlapján található előadásanyagok http://kemtech.net/tkurzus/06_viz/06main.htm#09
Ajánlott irodalom: Természetközeli szennyvíztisztítás. Pp. 383-393. in: Szűcs et al (szerk): Vízkészletvédelem. Miskolc, Bíbor Kiadó 2009
