Magyar-szerb határon átnyúló szakmai együttműködés az arzénmentes ivóvízért (IPA projekt) Melicz Zoltán EJF Baja MaSzeSz Konferencia, Lajosmizse, 2012. május 30-31.
Arzén – Magyarország
Forrás: ÁNTSZ (2000)
Arzén és ammónium - tudásplatform • Eötvös József Főiskola (Baja) és az Újvidéki Egyetem • IPA pályázat (ARSENICPLATFORM) • EU finanszírozás • Tudásplatform - együtt gondolkozás, a technológiai fejlesztésekhez szükséges ismeretanyagok bővítése MaSzeSz KONFERENCIA, Lajosmizse, 2012.05.31.
Mit? • tisztítási eljárások/technológiák fejlesztése • fontos vízminőségi paramétereknek a hatását vizsgáljuk (különböző tisztítási eljárások esetén) • tisztítási folyamatok hatásfoknak növelése, a biztonságos, és kedvező költségek melletti üzemeltetés feltételeinek biztosítása, hatékony tisztítóegységek fejlesztése.
MaSzeSz KONFERENCIA, Lajosmizse, 2012.05.31.
Kinek? • a szakma (pl. a vízmű szolgáltatók és víztisztítás-technológia tervezők) számára, technológiai fejlesztésekhez/átalakításokhoz • Hatóságok • Tervezők/beruházók
MaSzeSz KONFERENCIA, Lajosmizse, 2012.05.31.
Mit tudunk most? • • • •
Számos eljárás alkalmas lehet Nem biztos, hogy jók (messziről jött ember…) Sok kis vízműnél van gond Már folyik a vízminőség javító program végrehajtása…
MaSzeSz KONFERENCIA, Lajosmizse, 2012.05.31.
Alkalmazott technológia
Arzén-eltávolító mechanizmus
Koaguláció és szilárd/folyadék fázisszétválasztás
kicsapatás adszorpció koprecipitáció
Aktivált alumínium-oxidon történő adszorpció
adszorpció
Granulált vas-hidroxidon történő adszorpció
adszorpció
Ioncserés eljárás
speciális adszorpció
Meszes vízlágyítás során történő arzén adszorpció a csapadék felületén, koprecipitáció eltávolítás Membrán technológiák
nyomás hatására történő szilárd/folyadék fázisszétválasztás (előtte koaguláció) vagy: oldott As eltávolítása (RO, nanoszűrés)
Arzén eltávolítása koagulációval + szilárd folyadék fázisszétválasztás
Lépései: Oxidáció Koaguláció (szilárd formává történő átalakítás) Szilárd/folyadék fázisszétválasztás (ülepítés, szűrés)
MaSzeSz KONFERENCIA, Lajosmizse, 2012.05.31.
Az eltávolítás hatékonyságát befolyásoló tényezők • arzén oxidációs száma • pH • alkalmazott koaguláns • koaguláns dózis • egyéb szennyezők (pl. foszfát, szilikát)
Forrás: Laky, D.. 2010) MaSzeSz KONFERENCIA, Lajosmizse, 2012.05.31.
Az alkalmazott koaguláns típusa FeCl3 koaguláns
membránszűrt As (ug/L)
250
Al2(SO4)3 koaguláns 200
Bopac koaguláns
Ezen eredmények azt mutatják, hogy a vas-klorid lényegesen hatékonyabb koagulálószer mint az alumínium-szulfát
150 100 50 0 0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
mmol Me/L
As(V) eltávolítása FeCl3, Al2(SO4)3 és Bopac koagulánsokkal ~ 200 µg/L kezdeti arzénkoncentrációról (budapesti csapvízből készített modell oldat)
Forrás: Laky, D.. 2010)
MaSzeSz KONFERENCIA, Lajosmizse, 2012.05.31.
Szervesanyag tartalom hatása az arzéneltávolításra
oldott A s (ug/L)
250
KOI = 12,7
200
KOI = 1
150 100 50 0 0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
mmol Fe/L
Arzenát eltávolítása vas-klorid koagulálószerrel csepeli nyersvízből (KOI = 1 mg/L) és hortobágy-szásztelki nyersvízből (KOI = 12,7 mg/L) készített modell oldatokból (arzén koncentráció ~ 200 µg/L) Forrás: Licskó I.. MaSzeSz KONFERENCIA, Lajosmizse, 2012.05.31.
Foszfát koncentráció hatása 70
0,38 mg /L kezdeti PO4-P koncentráció
60
0,27 mg /L kezdeti PO4-P koncentráció As (µg/L)
50
0,17 mg /L kezdeti PO4-P koncentráció
40 30 20 10 0 0
1
2
3
4
5
6
Fe (mg/L)
Három különböző kezdeti foszfátkoncentráció (0,38; 0,27; 0,17 mg PO4-P/L) Azonos kezdeti arzénkoncentrációk (58 µg/L) Növekvő koaguláns dózisok (vas-klorid: 0 – 5,7 mg Fe3+/L)
Forrás: Laky, D.. 2010)
Aktivált alumínium-oxid lényegében adszorpció:
a szelén, fluorid, klorid és szulfát rontja a hatásfokot pH szabályozás szükséges a hatékony arzenát adszorpcióhoz Van elég nyersanyag? Regenerálás bonyolult (kis vízműveknél) Hatásfoka gyorsan romlik a többszöri regenerálással „Brine-víz” elhelyezési problémák
Membrántecnológiák
Ultraszűrés, nanoszűrés, fordított elektrodialízis Nagy vízveszteség Egyszerű üzem Ár?
MaSzeSz KONFERENCIA, Lajosmizse, 2012.05.31.
Ammónium eltávolításra szolgáló technológiák Stripping (kihajtás, kilevegőztetés) Adszorpció Ioncsere Fordított ozmózis Mikrobiológiai oxidáció Törésponti klórozás Forrás: Licskó, I. (2009) MaSzeSz KONFERENCIA, Lajosmizse, 2012.05.31.
Törésponti klórozás –Jól kézben tartható, szabályozható –Az ammónium ionok csaknem teljesen kivonhatók a vízből
MaSzeSz KONFERENCIA, Lajosmizse, 2012.05.31.
Hátrányok –Nagy mennyiségű klór kell hozzá –THM (trihalo-metán) és AOX (adszorbeálható szerves halogének) vegyületek - egészség –Szerves mikroszennyező anyagok eltávolítása (pl. adszorberrel) MaSzeSz KONFERENCIA, Lajosmizse, 2012.05.31.
THM és AOX • Mennyiségük a víz minőségétől függ: – elsősorban a víz szerves anyag tartalmának, minőségének, a klórdózisnak és a kontakt-időnek függvénye – A törésponti klórozás helyének és időtartamának meghatározása helyszíni vizsgálatokat igényel
MaSzeSz KONFERENCIA, Lajosmizse, 2012.05.31.
Ammónium eltávolítás nitrifikációval Előnyök – Nincs melléktermék (???) – Nem kell vegyszereket adagolni – Biológiai rendszert alkalmazunk (ez hátrány is) – Költségkímélő eljárás Hátrányok – A folyamat nem szabályozható – NO2- képződés – Nincs a kezünkben megfelelő ellenőrzési és vezérlési módszer Forrás: Licskó, I. (2009)
Adszorpció • Bizonyos zeolitok (montmorillonit, mordenit) előnyben részesítik az ammónium ionokat az ioncsere adszorpció során • Adszorpciós kapacitásuk korlátozott • Kimerülésüket követően regenerálhatók (NaCl, NaOCl) • Az ammónium ion mellett jelentős a Ca és Mg megkötő képesség • A regenerálások számának növekedésével csökken az ammónium ion megkötő kapacitás Üzemszerű használatra nem alkalmasak
Ioncsere - műgyanták – Nem szelektívek az ammónium ionra, mint a zeolitok, ezért lényegesen gyengébb a megkötődésük, mint zeolitokon – A kétértékű ionok megkötődése lényegesen hatékonyabb – Befertőződés (mikroorganizmusok megjelenhetnek) – Hatékonyság nem elég nagy
Membrántechnológia – fordított ozmózis (RO) – Alig maradt a vízben „valami” – még mindig drága (beruházás, üzemelés, pótlás) – „Ágyúval verébre?” – Hatásfoka: attól is függ, alkot-e az ammónium komplexeket más vegyületekkel: ha igen, könnyebb eltávolítani (akár 99%)!
MaSzeSz KONFERENCIA, Lajosmizse, 2012.05.31.
Az IPA projekt tervezett (főbb) lépései • Adatgyűjtés – hazai vízművek • Kísérleti eszközök fejlesztése – félüzemi berendezések • Technológiai vizsgálatok (laboratóriumi és félüzemi szinten) • Arzéntartalmú iszap kezelése, stabilizáció (Újvidéki Egyetem) • NOM vegyületek és élettani hatások (Újvidéki Egyetem)
További tervek - IPA • Kistérségi rendszerek fejlesztése (Szerbia) – Mintaterület (Észak-bánáti régió) – NOM vegyületek hatásai – Költséghatékonysági vizsgálatok
MaSzeSz KONFERENCIA, Lajosmizse, 2012.05.31.
