2. Junior szimpózium 2011. december 9. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Mélységi víz tisztítására alkalmas komplex technológia kidolgozása biológiai ammónium- mentesítés alkalmazásával Készítette: Takó Szabolcs Témavezető: Dr. Laky Dóra
zS Arzén zAmmóniumion zNitrition
TDK dolgozatom célja y Mélységi vizek tisztítására alkalmas (komplex)
technológia kidolgozása y Megfelelő mintaterület
vas (mg/L)
jellemző koncentrációk
2,2-3,6
mangán
ammónium
(mg/L)
(mg/L)
0,64-1,00
0,96-0,60
arzén (μg/L)
12,5-13,4
agresszív szén-
metán
dioxid (mg/L)
(NL/m3)
38-40
~3,7
Kísérlettervezés y Két párhuzamos kísérlet elvégzése, melynek célja annak
vizsgálata, hogy hogyan illeszthető be a biológiai ammóniumion eltávolítás a telep technológiai sorába y Cél: alkalmasak-e a technológiák és melyik elrendezés a
kedvezőbb y Biológiai ammóniumion eltávolítás vizsgálata szervetlen
nitrogénformák mérésével y Vízmű modellezése; folyamatosan üzemelő kísérleti
berendezés hozama: 10L/h
Nitrifikáció y Alapfolyamat:
1. lépés:
NH 4+ + 1,5O 2 = NO 2− + H 2 O + 2 H +
2. lépés:
NO2− + 0,5O2 = NO3−
y Nitrifikációt befolyásoló tényezők
(pH, oldott oxigén, hőmérséklet, fertőtlenítőszer hatása)
A berendezések és a kísérletek ismertetése I. 6
8
7
9 5 3
1
I.
2 10 11
II.
4
Jelmagyarázat: 1 – víztisztító telep kezelt vize, 2 – puffertartály (200 L), 3 – perisztaltikus szivattyú, 4 – túlfolyó, 5 – levegőztető tartály (25 L), 6 – levegő bevezetés, 7 – túlfolyó, 8 – homokszűrő, 9 – állványcső, 10 – túlfolyó, 11 – öblítővíz bevezetés, mintavételi csap
A berendezések és a kísérletek ismertetése II.
Jelmagyarázat: 1 – víztisztító telep nyers vize, 2 – puffertartály (200 L), 3 – perisztaltikus szivattyú, 4 – túlfolyó, 5 – levegőztető tartály (25 L), 6 – levegő bevezetés, 7 – túlfolyó, 8 – homokszűrő, 9 – túlfolyó, 10 – öblítővíz bevezetés, mintavételi csap, 11 – vegyszerbekeverő tartály, 12 – membránszivattyú, 13 – káliumpermanganát tartály, 14 – homokszűrő, 15 – állványcső, 16 – túlfolyó, 17 – öblítővíz bevezetés, mintavételi csap
Helyszíni elrendezés
Az első kísérleti elrendezés
Dátum 2010.08.05
2010.08.04
2010.08.03
2010.08.01 2010.08.02
2010.07.31
2010.07.30
2010.07.29
2010.07.28
2010.07.26 2010.07.27
2010.07.25
2010.07.24
2010.07.23
2010.07.22
2010.07.20 2010.07.21
2010.07.19
2010.07.18
2010.07.17
2010.07.16
2010.07.14 2010.07.15
2010.07.13
2010.07.12
2010.07.11
2010.07.09 2010.07.10
2010.07.08
2010.07.07
2010.07.06
2010.07.05
2010.07.03 2010.07.04
2010.07.02
Koncentrációk (mg/L)
Az első kísérlet mérési eredményei
A vas- és mangán koncentrációk változása 0,25
0,2
0,15 A telepi kezelt mangán tartalma
0,1
0,05
0 A telepi kezelt víz vastartalma
Az első kísérlet mérési eredményei Nitrogén koncentráció (mg/)
Nitrogén formák változása 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0
Ammónuim‐N változása Nitrit‐N változása
Nitrát‐N változása
Dátum
Az első kísérlet mérési eredményei Össznitrogén koncentráció (mg/L)
Az össznitrogén alakulása
1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0
Dátum
A nyersvíz össznitrogén koncentrációja
A kezelt víz össznitrogén koncentrációja
dátum 2010.08.05
2010.08.04
2010.08.03
2010.08.02
2010.08.01
2010.07.31
2010.07.30
2010.07.29
2010.07.28
2010.07.27
2010.07.26
2010.07.25
2010.07.24
2010.07.23
2010.07.22
2010.07.21
2010.07.20
2010.07.19
2010.07.18
2010.07.17
2010.07.16
2010.07.15
2010.07.14
2010.07.13
2010.07.12
2010.07.11
2010.07.10
2010.07.09
2010.07.08
2010.07.07
2010.07.06
2010.07.05
2010.07.04
2010.07.03
2010.07.02
pH‐ érték
Az első kísérlet mérési eredményei A vízkezelés hatása a pH-értékre
8,2 8 7,8 7,6 7,4 7,2 7 6,8 6,6 6,4 Nyersvíz
Kezelt víz
Az első kísérlet mérési eredményei Mészre agresszív CO2 (mg/L)
Az agresszív szén-dioxid csökkentése 50 40 30 20 10 0 Nyers víz
Szűrt víz
Az első kísérlet összefoglalása y A homoktölteten a teljes nitrifikáció lejátszódott (az
ammónium ionok teljes mennyisége nitráttá alakult) y Az agresszív szén-dioxid koncentráció jelentősen
lecsökkent (a maradék agresszív szén-dioxid csökkentésére fermago alkalmazása javasolt) y A kis mennyiségű metán tartalom valószínűleg
kilevegőzött
A második kísérleti elrendezés
A második kísérlet mérési eredményei Koncentráció (mg/l)
A vas koncentráció változása 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
Dátum
nyers víz vastartalma
általunk kezelt víz vastartalma
A második kísérlet mérési eredményei Mangán koncentráció (mg/L)/ az adagolt KMnO4 (mL/h)
A mangán koncentrációk változása és a kálium-permanganát adagolása 1,4
70
1,2
60
1
50
0,8
40
0,6
30
0,4
20
0,2
10
Dátum
0
0
Az általunk adagolt KMnO4 mennyisége A nyers víz mangán tartalma Az első szűrőről lefolyó víz mangán tartalma A második szűrőről elfolyó víz mangán tartalma
A második kísérlet mérési eredményei
Koncentráció (mg/L)
Nitrogénformák változása 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0
Az első szűrő: ammónium‐N koncentrációja Az első szűrő: nitrit‐N koncentrációja Az első szűrő: nitrát‐N koncentrációja
Dátum A második szűrő: nitrit‐N koncentrációja
A második kísérlet mérési eredményei Össznitrogén koncentráció (mg/L)
Az össznitrogén alakulása 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0
Dátum
Nyersvíz össznitrogén koncentrációja
Az első szűrőről lefolyóvíz össznitrogén koncentrációja A második szűrőről lefolyó víz össznitrogén koncentrációja
A második kísérlet mérési eredményei
A második kísérlet mérési eredményei Az agresszív szén‐dioxid csökkenése
Mészre agresszív CO2 (mg/L)
50 40 30 20 10 0 Nyers víz
1. szűrő után
2. szűrő után
A második kísérlet összefoglalása yA
vizsgált technológia alkalmas a mintaterület nyersvízében lévő szennyezők letávolítására (vas, mangán, arzén, ammónium, agresszív szén‐ dioxid)
y Az
említett komponensek megfelelő eltávolítása mellett az eredeti KMnO4 dózist harmadára sikerült csökkenteni
Homokszűrő
Levegőztetett medence
Homokszűrő
KLÓR
KMnO4 (6 mg/L)
Megvalósítható technológiák I.
Homokszűrő
Biztonsági szűrő KLÓR
Levegőztetett medence
KMnO4(2 mg /L)
Megvalósítható (ajánlott) technológiák II.
Konklúzió y A technológia módosítása hozzájárulna a hálózati
vasproblémák megszűnéséhez, hiszen a levegőztetés hatására az agresszív szén‐dioxid tartalom jelentősen csökken y Az ammónium eltávolítás révén a hálózati fertőtlenítés
lényegesen hatékonyabb lenne y Metánkoncentráció csökkenthető y Vegyszerigény jelentősen csökkenthető
(6 mg/L KMnO4 helyett ~ 2 mg/L is elegendő)
A szerzők ezúton fejezik ki köszönetüket a helyi üzemeltető szervezetnek. Anyagi támogatásuk, közreműködő munkájuk és segítségük nélkül ez a kutatás – műszaki fejlesztés nem jöhetett volna létre.
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!
