Környeztettechnikai alapmőveletek •
Rá vagyunk utalva a természetes környezetünkre, hiszen anyagot, energiát nyerünk belıle, terméket állítunk elı, egyszóval fogyasztunk és élünk • Ezen folyamatok során szennyezzük a levegıt, a szennyvizet, hulladékot termelünk és közvetlenül vagy közvetve károsítjuk természetes és épített környezetünket • A természetes állapot fenntartása érdekében 1. A korában okozott környezeti károkat a lehetıségekhez mérten fel kell számolni 2. A termelés, fogyasztás és az életvitel során a környezet károsítását minimálisra kell csökkenteni • A környezetvédelmi technológiáknak e kettıs célkitőzést kell szolgálniuk
Környeztettechnikai alapmőveletek • A mőveletek a levegı-, víz-, szennyvíz-, talaj-, és hulladékkezelés során alkalmazott mőveleteket jelentik • A mőveletek során az anyagban valamilyen fizikai vagy fizikai-kémiai változás következik be – Pl:ülepítés (amikor a folyadékban vagy gázban lebegı szilárd szemcse leülepedik a gravitációs erıtér hatására)
• Folyamatok során az anyagban kémiai, biokémiai, vagy biológiai változások, átalakulások játszódnak le – Pl. kémiai kicsapás, amikor a kémiai komponenseket reagensek adagolásával csapadékká alakítjuk át
• Eljárás a mőveletek és a folyamatok célszerően összeállított sorozata • Technológia a mőveletekkel és folyamatokkal kapcsolatos tennivalók részletes ismertetése a hozzájuk tartozó készülékek, mőtárgyak és mőszerek leírásával együtt
A legfontosabb környezetvédelmi technológiák • • • •
Levegıtisztítási Ivóvíz tisztítási Ipari víz tisztítási Szennyvíztisztítási (kommunális, települési, ipari, mg-i) • Talajtisztítási • Hulladékkezelési (település, ipari) technológiák
Környeztettechnikai mőveletek,folyamatok • A környezeti elemek megóvása, szennyvizek kezelése és/vagy tisztítása és a hulladékkezelés során elvükben azonos mőveletekkel, folyamatokkal találkozhatunk • Az alkalmazott berendezések azonban lényegesen eltérhetnek, hiszen a kezelésre, tisztításra kerülı anyagok összetétele, tulajdonságaik (méret, sőrőség, fizikai-kémiai sajátság) nagyon eltérıek lehetnek • A mőveleteket és folyamatokat általában az azokban fellépı, jellemzı hatások (erıhatás, hajtóerı) és a változásokat leíró törvények alapján csoportosítjuk • Van pár mővelet ami több csoportba is besorolható pl. a szárítás, ami kalorimetrikus mővelet (hı hatására párolog el az anyag víztartalma) ugyanakkor diffúziós mővelet is, mert a vízmolekuláknak ki kell diffundálni a pórusokból, majd át kell lépni a szilárd- levegı határfelülen a levegıbe, amely elszállítja a párát
Mőveletek és folyamatok csoportosítása Erıhatás, törvények
Mőveletek
Folyamatok
1. Mechanikai mőveletek
Ütés, nyomás, vágás stb. Szilárd testek mechanikája
Aprítás Fajtázás Osztályozás Szilárd anyagok szállítása
Tömörítés Granulálás Tárolás Szilárd anyagok szállítása
2. Hidrodinamikai mőveletek
Mozgó folyadékok és gázok energiája Hidrodinamika törvényei
Ülepítés Szőrés
Centrifugálás Flotálás Folyadék keverése Folyadék szállítása
3. Kalorikus (hıátadási mőveletek)
Hımérséklet különbség Hıtani törvények
Melegítés Hőtés Hıcsere Égetés
Bepárlás Lepárlás Szárítás
4. Diffúziós (anyagátadási) folyamatok
Koncentráció különbség Komponensátadás törvényei
Extrakció Adszorpció Abszorpció Stripping
Membránszőrés Fordított ozmózis Dialízis
5. Kémiai folyamatok
Kémiai reakciók Reakciókinetika törvényei
Semlegesítés Hidrolízis Oxidáció
Kicsapás Koaguláció Ioncsere
6. Biológiai folyamatok
Mikroorganizmusok tevékenysége
Aerob biológiai lebontás Anaerob biológiai lebontás
Erıhatás, törvények
Mőveletek
Folyamatok
1. Mechanikai mőveletek
Ütés, nyomás, vágás stb. Szilárd testek mechanikája
Aprítás Fajtázás Osztályozás Szilárd anyagok szállítása
Tömörítés Granulálás Tárolás Szilárd anyagok szállítása
2. Hidrodinamikai mőveletek
Mozgó folyadékok és gázok energiája Hidrodinamika törvényei
Ülepítés Szőrés
Centrifugálás Flotálás
Hımérséklet különbség Hıtani törvények
Melegítés Hőtés Hıcsere Égetés
3. Kalorikus (hıátadási mőveletek)
Folyadék keverése Folyadék szállítása Bepárlás Lepárlás Szárítás
Erıhatás, törvények
Mőveletek
Folyamatok
4. Diffúziós (anyagátadási) folyamatok
Koncentráció különbség Komponensátadás törvényei
Extrakció Adszorpció Abszorpció Stripping
Membránszőrés Fordított ozmózis Dialízis
5. Kémiai folyamatok
Kémiai reakciók Reakciókinetika törvényei
Semlegesítés Hidrolízis Oxidáció
Kicsapás Koaguláció Ioncsere
6. Biológiai folyamatok
Mikroorganizmusok tevékenysége
Aerob biológiai lebontás Anaerob biológiai lebontás
Elsıfokú (mechanikai) tisztítás Cél
Durva szennyezıdés eltávolítás
Finom lebegı szemcsék eltávolítása
Mővelet
Szőrés
Ülepítés
Homokfogás
Derítés, koagulálás
Olaj és zsír lefölözés
Berendezés
Rácsok, sziták
Ülepítı medencék
Homokfogó medencék
Keverık, flokkulátorok
Olaj és zsír fogó
Másodfokú (biológiai tisztítás) Cél
Szervesanyag eltávolítása, nitrifikáció
Mővelet
Csepegtetıtöltetes rendszer
Iszapos rendszer
Diszperz rendszer
Anaerob rothasztó
Berendezés
Csepegtetıtest+ Utóülepítı
Levegıztetı medence+ utóülepítı recirkuláció
Fakultatív stabilizációs hı
Főtött rothatsztó
Harmadfokú (fizikai kémiai tisztítás) Cél
Finom lebegı, kolloid szemcsék és foszfor eltávolítása
Nitrogén eltávolítása
Oldott anyagok, baktériumok és vírusok eltávolítása
Mővelet
Homokszőrés, Denitrifikáció mikorszőrés, derítés, kicsapás
Ioncsere
Adszorpció, oxidáció
Berendezés
Homokszőrı, mikorszőrı Keverı+ülepítı
Ioncserélı oszlopok
Aktív szén oszlopok, klórgázadagoló, ózonizáló
Anaerob csepegtetıtest
Az eljárások során alkalmazott technológiai elvek • A mőveletek ill. folyamatok során anyag-/és vagy energiaátadás következik be a különbözı fázisok közt • Az egyes fázisokban az anyagok állapota is megváltozik, például az oldott anyag kicsapása, szemcsés kolloidok pelyhes anyaggá alakítása • A folyamatok jó része idı- és energiaigényes • Az eljárások hatékonysága a technológiák gazdaságosságát alapvetıen meghatározzák • A hatékonyság érdekében a folyamatok jellegétıl függıen nyitott vagy zárt rendszerben alkalmazhatunk: • Egyenáramú, ellenáramú, keresztáramú, örvényáramú anyagáramoltatást • Felületnövelést, folyamatos, félfolyamatos és szakaszos üzemmódot • A berendezések gazdaságos üzemmódja az ellenáramú áramoltatás nagy felületen és folyamatos üzemmódban
Termék és melléktermék • A környezetvédelmi technológiák is gyártástechnológiáknak tekinthetıek • Alapanyaga a szennyezett levegı, szennyvíz, szennyezett talaj illetve hulladék • A termék a környezetet nem károsító tiszta levegı, tisztított víz és talaj, megsemmisített, hasznosítható vagy biztonságosan elhelyezhetı hulladék • Mint minden gyártástechnológiában itt is keletkeznek melléktermékek, ezek a kivont szennyezıanyagok • A mőveleti eljárás, illetve alkalmazott technológia akkor tekinthetı korszerőnek, ha 1. Melléktermékek – Nem vagy csak kis mennyiségben keletkeznek – Közvetlenül vagy másodnyersanyagként hasznosíthatók – Könnyen lerakhatók
2. Az anyag és energiafelhasználás optimális 3. A technológia egyszerő, áttekinthetı, szabályozható, megbízható és biztonságos üzemő
Mechanikai mőveletek • A mechanikai mőveletek és eljárások többsége elıkészítései célokat szolgáló elválasztási mővelet • A kezelésre kerülı anyagok (szennyezett levegı, szennyvíz, szennyezett talaj illetve szilárd és folyékony hulladékok) nagyon heterogén összetételőek a szennyezıanyagok eredetét, tulajdonságait és a hordozó közeget tekintve • A kezelésre, tisztításra alkalmas berendezések száma nagy, a technika és a technológiák fejlıdésével állandóan bıvül, változik
A fizikai mőveletek és eljárások során az anyagok, szennyezı anyagok • • • • • • •
Méretét Alakját Sőrőségét Hımérsékletét Mechanikai szilárdságát Felületi töltését Nedvesíthetıségét
• • • • • •
Nedvességtartalmát Elektromos vezetését Polaritását Színét Reflexióját Fényabszorpcióját kell ismernünk
Elıkészítı mőveletek • Az elıkészítı mőveletek célja az anyagok fizikai átalakítása, a szállítás, kezelés, felhasználás, tisztítás és/vagy lerakás elıtt • A következı mőveletek gyakorlatilag a hulladékkezelés elıkészítı mőveletei: – Aprítás – Rostálás – Tömörítés – Darabosítás – Beágyazás • Jó elıkészítéssel növelhetı a kezelési mővelet eredményessége és hatékonysága
Az aprítás • Célja a hulladék méretének csökkentése, a különbözı komponensek elıkészítése az elválasztásra a további kezelés elısegítése érdekében • A hulladék szemcse és darabméretének csökkentése mechanikai és termikus módszerekkel végezhetı, továbbá száraz vagy nedveseljárással • Környezeti hımérsékleten vagy mélyhőtött állapotban • Durva aprítás 100-150 mm a finom aprítás 10-12 mm szemcseméretet eredményez • A berendezés kiválasztásakor figyelembe kell venni a beadagolandó hulladék nedvességtartalmát, hımérsékletét, keménységét, darabosságát, ill. szemcseméret-eloszlását, valamint hogy milyen további kezelést kíván, ill. hogy mekkora méretcsökkenést akarunk elérni vele (aprítási fok) • Az aprítási fok az aprítógépre feladott és az aprítógépbıl kilépı anyag jellemzı, vonatkoztatási szemcseméretének a hányadosa:
x0 A= x
A vonatkoztatási szemcseméret a gyakorlatban rendszerint a 80 %-os szemcsenagysághoz tartozó méret, amikor is a feladott, illetve a megtört anyag 80 %-a az X méretnél kisebb mérető
Kétrotoros kalapácsos aprító kialakítása 1. forgórész kalapácsokkal; 2. hornyolt törılemezek
Szennyvíztisztításban a rácsszemét finom felaprítására
Rostálás • 1. 2. 3.
A rostálást több célból alkalmazzák a hulladékkezelés során. Fıként a méret szerinti osztályozásra, de használják elválasztási feladatok elvégzésére, továbbá az adott hulladék finom szemcsés vagy durva szennyezı anyagainak eltávolítására is. • A hulladék kezelése során leginkább a – dobrostát és a • A dobrostát elsısorban elválasztási és tisztítási célra – vibrációs rostát hasznáják. a vibrációs rostát mindhárom célra, fıként azonban méret szerint osztályozásra használják
Rostálás • Az adott célra legmegfelelıbb géptípus kiválasztásához ismerni kell a – hulladék fizikai jellemzıit (pl. méret, alak, sőrőség, folyási tulajdonságok, hımérséklet, nedvességtartalom), – az adagolás átlagos és legnagyobb sebességét, – az osztályozandó anyag szemcseméret-eloszlását – és a végtermék megkívánt méreteloszlását, • valamint a kapcsolódó technológiai folyamat meghatározó jellemzıit – az elérni kívánt célokat és feladatokat, – nedves-vagy szárazrostálás szükségességét, – kapcsolódó berendezések paramétereit, üzemidıt stb. • Az adott feladatra legalkalmasabb rostatípus és -kapacitás kiválasztásához többnyire elızetes kísérletre van szükség
Telepített forgó dobrosta kialakítása 1. anyagfeladás; 2. tisztított anyag kihordása; 3. rostafelület; 4. támgyőrő; 5. hajtómő; 6. fogaskoszorú; 7. fogaskerék; 8. védıburkolat; 9. poros levegı elszívása; 10. alapozás és támasztógörgık
A tömörítés • A tömörítés során a laza állapotú, nagy pórustérfogatú szilárd hulladékot a lehetıség szerinti legkisebb térfogatra sajtolják össze. • A mővelet célja egyrészt a kisebb költséggel járó győjtıhelyen való tárolás és szállítás, másrészt a hulladék elıkészítése a további kezeléshez. • A tömörítést mindenkor megfelelı nyomóerıvel, többnyire kötıanyag hozzáadása nélkül végzik. • Az aprítatlan, eredeti állapotú hulladék kötıanyag hozzáadása nélküli tömörítését nevezzük bálázásnak. • Az aprítással elıkészített, esetenként kötıanyag hozzáadásával végzett tömörítés a brikettálás.
• A bálázópréseket a viszonylag homogén összetételő hulladék (papír-, textil-, mőanyag-, fa-és fémhulladék) tömörítésére, ritkábban a heterogén települési és termelési hulladékkeverékek tömörítésére alkalmazzák. • A bálázóprések vertikális és horizontális elrendezésben, a tömörítendı anyag jellemzıit figyelembe vevı, szerkezeti megoldásban, igen változatos kialakítással készülnek.
• A brikettálást fém-és faforgács-, valamint települési szilárd hulladékhoz alkalmazzák. • A brikett készítésére a horizontális elrendezéső, ellen nyomólapos vagy kéthengeres megoldású prések használatosak. A fémforgácsok melegen végzett brikettálásának fejlesztése folyamatban van. • A feladatra a legmegfelelıbb tömörítı berendezés kiválasztásához alapvetı fontosságú a • hulladék anyagi jellemzıinek (darabnagyság, összetétel, nedvességtartalom stb.) • és mennyiségének, valamint a • felhasználás céljának pontos ismerete.
• A darabosítás során a finom szemcsés, aprítással elıkészített szilárd hulladékból préseléssel, sajtolással vagy termikus módszerrel nagyobb, szabályos vagy szabálytalan szemcséket állítanak elı. • A cél általában a további kezelés megkönnyítése. • A darabosítás fogalomkörébe tartozik a hıre lágyuló mőanyaghulladék agglomerálása és regranulálása(=‘szemcsézés), valamint az aprított szerves hulladék pelletizálása(homogén, finom szemcsés anyaghalmaz létrehozása). • Az agglomerációs és a regranuláló eljárások a különféle poliolefin anyagú, elızetesen osztályozott (típus azonos) és legfeljebb kismértékben szennyezett mőanyagfólia-hulladék kezelésére alkalmasak
Agglomeráló gépcsoport felépítése 1. elıaprító vágómalom; 2. adagolótartály; 3. csigás adagolómő és tárcsás tömörítıgép; 4. utóaprító vágómalom; 5. ventilátorok; 6. leválasztó ciklonok
Pelletizálóprések elve a) négygörgıs matricával dolgozó prés kialakítása (ház nélkül) 1. hidraulikus görgınyomás szabályzó; 2. görgık; 3. fıtengely; 5. csigahajtómő b) kétgörgıs győrős matricával dolgozó prés elve 1. pelletizálandó anyag; 2. győrős matrica présfuratokkal;3. vágókések
Hidrodinamikai mőveletek • Diszperz heterogén, szilárd-folyadék rendszerek elválasztásának három legfontosabb alapmővelete: - ülepítés, - a szőrés, - centrifugálás • Célok: a szuszpenzió (zagy) iszaptartalmának növelése - szilárdanyag-tartalom töményítésével, - tiszta folyadék kinyerésével.
Ülepítés • Az ülepítés szilárd- folyadék rendszerek szétválasztására, sőrőségkülönbség alapján, gravitációs erıtér hatására • Az ülepítés során a folyadékban lebegı, a folyadék sőrőségénél nagyobb sőrőségő szemcséket vagy pelyheket választjuk le gravitációs erıtérben
A süllyedı testre G súlyerı, Ff felhajtóerı, és Fs közegellenálási erı hat. Ha egy d átmérıjő, gömb alakú részecskét vizsgálunk, melynek sőrősége ρs és a közeg sőrősége ρ, akkor erıegyensúly esetén felírhatjuk a következıket: G – Ff = Fs azaz:
Ülepítés • Célja lehet: • Derítés: a lebegı anyagtartalom csökkentése, tiszta folyadék fázis kinyerése • Iszapsőrítés: a zagyok, iszapok víztartalmának csökkentése a szárazanyag tartalom növelése • Alkalmazása: felszíni vizek, szennyvizek, csapadékvizek lebegıanyag tartalmának csökkentése, és az ülepítésekor keletkezı iszap szárazanyag tartalmának növelésére • Alkalmas még gázokban (levegıben) lebegı durva porok (10m-nél nagyobb átmérıjő szemcsék) leválasztására is
Ülepítés elvi sémája és a Dorr ülepítı
Dorr ülepítı
