Transcript Fertőtlenítés

EJF Építőmérnöki Szak (BSC)
Települési vízgazdálkodás I.
9.előadás
Fertőtlenítés, utóklórozás, ammóniamentesítés, membrán eljárások,
szerves mikro szennyezők
eltávolítása
Dittrich Ernő
egyetemi adjunktus
PTE-PMMK Környezetmérnöki Tanszék
Pécs, Boszorkány u. 2. B ép. 039.
[email protected]
1
Fertőtlenítés


Fertőtlenítés célja: baktériumok elölése, vírusok inaktiválása
Általában a tisztítási technológia legvégén helyezkedik el a
fertőtlenítés, melynek okai:



Az egyéb oxidálószer hatását csökkentő redukáló anyagok jó
része már le van választva a vízből
Az egyes technológiai elemek sorén további mikroszervezetek
kerülhetnek a vízbe
Fertőtlenítés történhet:








Klórral (Cl2)
Natrium-Hipoklorittal (NaOCl)
Klórdioxiddal (ClO2)
Ózonnal (O3)
UV-vel
(Kálium-permanganáttal (KMnO4))
(Ezüst-ionokkal)
(Forralással)
2
Fertőtlenítés klórral I.

A klór-gáz vízben oldódik és disszociál az
alábbi egyenletek szerint. A disszociáció
mértéke függ a pH-tól és a hőmérséklettől.
Cl2  H 2 O  HOCL  H   Cl 
HOCL  OCL  H 
ClO   H 2O  HOCL  OH 
Cl2  2OH  ClO   Cl 



Az OCl- (hipoklorit-ion), HOCl (hipoklóros
sav), és a Cl2-gáz baktericid hatásúak.
A HOCl jobb hatásfokú fertőtlenítő szer. Cél
a pH semleges vagy savas pH-n tartása,
mert akkor képződik a legnagyobb
mennyiségben HOCl.
A fertőtlenítési hatásfok a reagenssel való
kontaktidővel, illetve a reagens dózis
növelésével nő.
3
Fertőtlenítés klórral II.
Maradék aktív klór – adagolt klór közötti kapcsolat:

1-es görbe: nincsenek a vízben redukáló vegyületek: maradék
és aktív klór értéka azonos

2-es görbe: nitrogén vegyületek nélküli redukáló vegyületek
vannak jelen a vízben: maradék klór kevesebb mint az adagolt
klór
4
Fertőtlenítés klórral III.
5
Fertőtlenítés klórral IV.
6
Fertőtlenítés nátriumhipoklorittal

Klóros oxidációval történő fertőtlenítés,
vízhez adagolva hipoklóros sav
keletkezik
NaOCl  H 2O  HOCl  NaOH


Kis vízműveknél nem gazdaságos a
klórgáz alkalmazása
A hipó aktív klórtartalma a tárolási idő
alatt csökken
7
Klórozási melléktermékek


Fertőtlenítési
melléktermékek: karcinogén,
rákkeltő anagok

Trihalometánok (THM)

Haloecetsavak (HAA)

Haloacetonitrilek (HAN)

Haloketonok (HK)

Klórpikrin

Klórhidrát

Cianogén-klorid
Keletkezésük:
huminanyagok,
fulvinanyagok és aminosavak
klórral történő reakciójakor
képződnek


Fertőtlenítési
melléktermékek II: szagot
okozó anyagok

Klór-fenol
Keletkezésük: szerves
anyagok, fenol
származékok klórral
történő reakciójakor
8
THM-prekurzorok eltávolítási
lehetőségei




Koaguláció: 20-50%
GAC-szűrés: 20% (kb. 6 hónapig)
Ózonos oxidáció UV sugárzással
kobinálva
Reverz ozmózis 90-100%
9
Klór-dioxid (ClO2)








Kb. 30%-al gyengébb oxidáló szer mint a Cl2-gáz
Nem képez THM vegyületeket
Nem lép reakcióba ammóniával
Ezért általában nagy ammónium vagy nagy szervesanyag
tartalmú vizek fertőtlenítésére alkalmazzák
Uszodákban kiegészítő fertőtlenítő szerként adagolják
Azonban keletkezhet klorit (ClO2-)és klorát (ClO3-). A klorit
mérgező anyag, a WHO által javasolt határértéke ivóvízben
0,2 mg/l.
A WHO ajánlás betartása esetén a maximális Klór-dioxid
dózis 0,8 mg/l lehet.
A klór-dioxidot helyszínen állítják elő (általában hipóból vagy
klórgázból)
10
Ózonos fertőtlenítés (O3)







Nagyon hatékony fertőtlenítőszer
Instabil vegyület a fertőtlenítés szokványos eseteiben, ezért
hosszú távon nem fejt ki fertőtlenítő hatást
Savas közegben hatékonyabban fertőtlenít az ózon
Az ózon szerves vegyületek feldarabolásával jelentősen
növelheti a hálózati víz BDOC, AOC tartalmát
Drága az előállítása
Helyszínen állítják elő ún. ózon generátorokban
Az előállítása elve: oxigén gázból nagyfeszültségű elektromos
kisülés alkalmazásával
11
UV-fertőtlenítés





Meghatározott hullámhosszú ultraibolya sugárzás
erős fertőtlenítő hatású
Nem kémiai, hanem fizikai úton történő inaktiválás
Fertőtlenítési hatékonyság független a pH-tól
Csak a sugárzás időtartama alatt fejti ki hatását
Csak pár cm vastag vízrétegben fejti ki a hatását
12
Fertőtlenítőszerek
összehasonlítása
Klór
Klórdioxid
Ózon
Hatásidő
több óra
több nap
néhány perc
Előállítás
klórgáz, hypo
levegő vagy
vagy elektrolízis HCl és NaClO2 oxigén, villamos villamos energia
(közönséges só)
energia
Fertőtlenítési
hatékonyság
közepes
pH-függés
FRT-ek *
erős
nagyon pH
nincs
függő
trihalogénmetán
ok, klóraminok,
klórfenolok és
klorit
más AOX-ok,
klorid
UV
nincs tartós
hatás
a legerősebb
közepes - erős
alacsony
nincs
középnyomású
bromid jelenléte sugárzónál nitrit
esetén bromát jelenléte
esetén nitrát
13
* FRT-ek : Fertőtlenítési reakciótermékek
Oxidáció szempontú
összehasonlítás
Klór
Oxidáció
Oxidáció
Oxidáció
Lebontás
Lebontás
Lebontás
fémek jelenléte
esetén pl. vas,
mangán,
arzénszennyezésű
ivóvíz
szerves
szennyezettségű
ivóvíz
kellemetlen szag a
légmosókban
klór, klórdioxid vagy
ózon a
termékvízben
trihalogénmetánok
az uszodavízben
klóraminok
az uszodavízben
Klórdioxid
Ózon
UV
+
+
+++
-
-
+
+++
-
-
++
+++
-
-
-
-
+++
-
-
+++
-
-
-
+++
+++
14
Osztályozás: nem megfelelő (-), megfelelőtől a legmegfelelőbbig (+++)
Ammónia mentesítés

Ammónia eltávolítás szükségessége:



Nitrit és nitrát keletkezhet belőle a hálózatban
(nitrit – vér hemoglobinjához kötődik, nitrát –
csecsemők gyomrában képes nitritté
redukálódni)
Csökkenti az aktív klórszintet a hálózatban
Technológiai lehetőségek:




Törésponti klórozás + aktívszén szűrés
Biológiai ammóniamentesítés
Adszorpció zeolit tölteten + regenerálás
pH szabályozás ammónia gáz kihajtással (ipari
szennyvízkezelés)
15
Ammónia mentesítés törésponti
klórozással I.

Ha a vízben ammónia (NH3) vagy ammónium-ion (NH4+) is jelen van,
akkor a klórozás hatására klóraminok keletkeznek. A ammónia és
az ammónium-ion a vízben disszociál:


NH3  H  NH 4

A klóraminok keletkezésének reakcióegyenletei:
Monokklóramin keletkezése:
NH  HOCl  NH 2Cl  H 2O  H
Diklóramin keletkezése:
NH 2Cl  HOCl  NHCl2  H 2O
Triklóramin keletkezése:
NHCl2  HOCl  NCl3  H 2O

4
16

Ammónia mentesítés törésponti
klórozás III.
17
Ammónia mentesítés törésponti
klórozással IV.


A törésponti klórozó egység után aktívszén szűrő
alkalmazása szükséges (Klórozási melléktermékek
eltávolítása)
Technológia előnyei:



Egyszerűen szabályozható
Ammónia eltávolítás garantált
Technológia hátrányai:



Magas üzemköltség
AOX, THM vegyületek az elfolyó vízben
Kloraminok szagkeltő hatása
18
Biológiai ammónia mentesítés I.

Nitrifikáció

4
2
3
NH Nitrosomon


 NO nitrobakte
r  NO
as

Technológiai cél: biológiai nitrifikáció
elősegítése





Magas oldott oxigénszint
Felvehető szerves szén jelenléte
Megfelelő vízhőmérséklet
pH
Fertőtlenítő szer ne legyen a rendszerben!
19
Biológiai ammónia mentesítés II.


A nitrifikáció előidézése általában
levegőztetett kavicsszűrőben történik (aerob
fixfilmes bioreaktor)
Technológia előnyei:



Alacsony üzemköltség
Nincs vegyszerigénye
Technológia hátrányai:




Hatásfok bizonytalan
Nitrit lépcsőn megrekedhet a folyamat
Befertőződés
Leszakadó biofilmről további technológiai elemmel
gondoskodni kell
20
Ammónia mentesítés
adszorpcióval


Zeolit töltet ammóniát megköti
Regenerálni kell:



Törésponti klórozással
Biológiai nitrifikációval
Mivel Mg és Ca-ionokat is megköt,
ezért a víz keménységének
növekedésével a hatékonyság
csökken
21
RO-berendezések




Vízkezelésben legelterjedtebben használt
membrán eljárás
Nanoméret nagyságrendű pórusméretű
membránokat alkalmaznak
A nagyméretű molekulák és a vírusok sem
tudnak áthatolni rajta
Főbb felhasználási területek:



Sótalanítás
Fertőtlenítés
Utótisztítás
22
Utótisztításról

Utótisztítási igények:






Íz és szagkeltő anyagok, mikroszennyezők
THM, AOX (Abszorbeálható szerves halogének)
BDOC, AOC tartalom
Vírusok
Hormonok
Technológiai lehetőségek:


Keletkezés illetve átjutás mérséklése a technológián belül

Kontaktidő, oxidálószer típus és dózis optimalizálása

Koagulációs folyamatok optimalizálása

Adszorpciós hatékonyság növelése
Utótisztítás

Aktív szén szűrés

Kombinált oxidáció és fertőtlenítés (pl. ózon+UV+utóklór)

Membrán eljárások alkalmazása
23
Egy kis gyakorlat I.
24
Egy kis gyakorlat II.
25
Egy kis gyakorlat III.
26
Egy kis gyakorlat IV.
27
Egy kis gyakorlat V.
28
Felhasznált irodalom








(http://www.aquadocinter.hu/themes/Vandorgyules/pages/4sz
ekcio/dombay.htm)
Somlyódy László et al: Víztisztítás. BME-VKKT, Budapest,
2007.
www.prominent.hu
www.ecoviz.eu
www.tankonyvtar.hu/konyvek/kornyezettechnika
http://www.vattenteknik.hu
Ollős Géza: Víztisztítás-üzemeltetés. Egri Nyomda Kft.
Horváthné Farsang Ágota: Vízkezelés, szennyvízkezelés.
www.ttk.nyme.hu/fldi/Documents/Farsang%20Ágota/.../vízkez
elés.ppt
29
Köszönöm a megtisztelő
figyelmet!
30