Transcript Biológiai szennyvíztisztítás

Természeti erőforrások
védelme
Szennyvízkezelés
A szennyezés csökkentésének
technológiai lehetőségei
Szennyvíztisztítási technológia
Forrás: Thyll, 2000
www.drv.hu
Ipari szennyvizek



Közvetlenül, tisztítatlanul általában nem
vezethetők élővizekbe, /befogadókba,/ valamint
nem keverhetők a települési szennyvízzel,
Az ipari szennyvizek a tevékenységtől függő,
jellegzetes összetételt mutatnak. Kezelésüket,
tisztításukat a keletkezés helyén kell megoldani.
Sok esetben célszerű az ipari szennyvizet
előkezelés után keverni települési szennyvízzel és
végleges tisztítását így elvégezni.
A települések szennyvizét csatornahálózatok
gyűjtik és vezetik el.


Osztott szennyvízhálózatról beszélünk, ha a
csapadékvizet
és
az
egyéb
települési
szennyvizeket külön-külön csatornarendszerben
gyűjtik.
Egyesített a szennyvízhálózat, ha a
különválasztás nem történik meg, a kommunális
és a csapadékvizet együtt vezetik el.
A települési szennyvíztisztítás technológiai
elemei
A szennyvizek tisztítási lépcsőit a gyakorlat három fő csoportba
sorolja:
 a mechanikai tisztítás, ezen belül


a biológiai szennyvíztisztítás, ezen belül



mechanikai előtisztítás,
a különféle elven működő mesterséges egy-és többlépcsős
tisztítási módok,
a különféle természetes tisztítási módok (tavas, talajszűrés,
öntözés),
a III. tisztítási fokozat



tápanyag-eltávolítás (P, N)
szennyvíz-fertőtlenítés
fizikai-fiziokémiai eljárások (pl. fordított ozmózis stb.).
A szennyvíztisztítás elsődleges feladata:

a szennyező-anyagok eltávolítása ( szerves
anyagok, a nitrogén- és foszfor tartalmú
vegyületek eltávolítása)
 széndioxiddá, nitrogénné és kiülepíthető
szennyvíziszappá
Szennyvízelvezetés



gyűjtés
kezelés
elvezetés ill. elhelyezés
Füzes ér
Abonyi szennyvíztisztító
szennyvize (2006)
A Füzes ér
a tisztított szennyvíz
beengedése után
Szennyvíztisztítási technológia
Forrás: Thyll, 2000
Szennyvíztisztítás



Elsődleges tisztítás
 Önállóan csak ritkán felel meg
Másodlagos tisztítás
 A nem ülepíthető kolloidok és oldott szervers
anyagok eltávolítása
Harmadlagos tisztítás
 Létrejött sók, még megtalálható tápelemek
eltávolítása
Mechanikai
szennyvíztisztítás
Kő és kavicsfogók szennyvízrácsok


A szennyvízrácsok (durva és finom rács)
 A rácsok által visszatartott BOI5 szerves anyag
csökkenés 6-7 %-ra tehető.
Szitaszűrők
 A lyukbőségtől függően 5-10 %-os BOI5 és 520 %-os lebegőanyagban kifejezett szerves
anyagcsökkentéssel lehet számolni.
Kő és kavicsfogók szennyvízrácsok
A rácsszemét könnyen rothadó, erős szaghatással
bíró anyag, amely külön kezelést igényel.
 elégetés
 deponálás
 rothasztás
Homokfogók


Szemcsés ásványi anyagok eltávolítása
Magas
szervesanyag-terhelés
esetén
a
homokfogókat homokmosó berendezésekkel
egészíthetik ki, szerves anyag tartalom
csökkentésére.
Ülepítők



Az ülepítők a szennyvízben lévő ülepíthető
lebegőanyagot ülepítik,
a biológiai oxigénigény csökkentését is
fokozzák,
 Az átmérő növekedés - flokkuláció
 ülepedés sebesség - átmérő növekedés
anyagok
kiülepítésének
meghatározására
kísérleteket végezni - ülepítőhenger
Ülepítők

Átfolyás
 Vízszintes
 Függőleges
 Radiális
HOSSZANTI ÁTFOLYÁSÚ (LIPCSEI) ÜLEPÍTŐ
Forrás: Tamás, 1998
Biológiai szennyvíztisztítás






még magas szerves és lebegő anyagtartalom
mesterséges vagy természetes biológia folyamatok.
A biológiai szennyvíztisztítás biokémiai
reakciókon alapul.
aerob illetve anaerob tisztítás
lebontási termékeik, kis molekulájú stabil
vegyületek, mint például CO2, CH4, NH3, stb.
A szerves anyagnak a sejtekbe beépült része
ülepítéssel eltávolítható
Biológiai szennyvíztisztítás



Aerob, anaerob rendszerek
Természetes és/vagy mesterséges körülmények
között
Műszaki megoldás szerint
 Fixfilmes
 Természetes és mesterséges diszperz
 Vegyszerrel kombinált rendszerek
Aerob folyamatok




Állandó oxigénellátás - levegőztetéssel
Biokémiai folyamatok: természetes, vagy
mesterséges úton
A
folyamatok
alapfolyamatait
tekintve
lényegében azonosak és technológiailag
kombinálhatóak.
A mesterséges berendezések segítségével
azonban a folyamatok kisebb helyen és
gyorsabban játszódhatnak le, amelynek az ára a
magasabb energia és üzemeltetési költsége.
A biológiai tisztításban előálló zavarok okai




elégtelen levegőztetés,
a levegőztető vagy utóülepítő medence falára
rakódott, és rothadásnak indult iszap,
holt terek kialakulása,
a rendszerbe bejutott toxikus anyag
Anaerob rothasztás - előnyei



A
szerves
anyagot
átalakítja
stabil
végtermékekké, amely mellékterméke metán és
szén-dioxid.
Az aerob kezelésnél lényegesen kisebb a
keletkező
iszap
mennyisége,
így
a
szennyvízproblémából nem lesz iszapprobléma.
Energiafogyasztás helyette energiatermelés
biogáz formájában.
Hátrányai





Kevésbé elterjedt és ismert technológia
Összetett és bonyolult biológiai folyamat
Érzékenyebb a toxikus anyagokra
Mezofil, termofil tartományban hatékony, ezért
sokszor fűteni kell, (csak magas szerves
szennyezettségű szennyvizek esetén)
Nem kell mechanikus levegőztetni
Forrás: Tamás, 1998
Forrás: Tamás, 1998
Biológiai szennyvíztisztítás



Aerob, anaerob rendszerek
Természetes és/vagy mesterséges körülmények
között
Műszaki megoldás szerint
 Természetes és mesterséges diszperz
 Fixfilmes
 Vegyszerrel kombinált rendszerek
Természetes és mesterséges diszperz

Eleveniszapos biológiai tisztítási eljárás
Eleveniszapos biológiai tisztítás
Eleveniszapos
biológiai
tisztítás
Forrás: http://www.debreceni-vizmu.hu/szennyviz/szennyviz.html
Elfonalasodott szerkezet
Flokkulens szerkezet
Optimális szerkezet
Biológiai szennyvíztisztítás



Aerob, anaerob rendszerek
Természetes és/vagy mesterséges körülmények
között
Műszaki megoldás szerint
 Természetes és mesterséges diszperz
 Fixfilmes
 Vegyszerrel kombinált rendszerek
Fixfilmes aerob és anaerob rendszerek

A csepegtetőtestes szennyvíztisztítás
Forrás: Tamás, 1998
Forrás: Tamás, 1998
Biológiai tisztítás

A biológiai tisztító rendszereket
szempontjából:
 kis terhelésű rendszerek ,
 közepes terhelésű rendszerek és
 nagy terhelésű rendszerek
terhelés
Tavas szennyvíztisztítás



Egyszerű és rugalmas eljárás
Oldott, az ülepíthető szennyező anyagok és a
patogén szervezetek eltávolítására
A mechanikai tisztítás után önállóan is
használható, illetve utótisztítási folyamatok
elvégzésére is alkalmas
Előnyei





A patogén szervezetek eltávolítsa jó hatásfokú,
beruházási, üzemeltetési, fenntartási költségei
alacsonyak, külső energiára nincs szükség,
Hatékonysága
azonos
a
hagyományos
szennyvíztisztításéval, vagy meghaladja azt.
Természetes folyamatokon alapszik.
Mesterséges rendszereknél rugalmasabban képes
alkalmazkodni a szerves anyag terhelés
változásaira.
Költséges berendezések nem szükségesek,
iszapkezelési és elhelyezési probléma csekély.
Hátrányai




Minden más szennyvíztisztítási eljárással
szemben viszonylag nagy területet igényel.
Időszakos szagemisszió jelentkezhet.
A tisztítás bizonyos mértékig az éghajlati
tényezőktől is függ.
Időszakonként nagymértékű algaszaporodást
jelenthet mely a befogadót szennyezheti.
Aerob tó



kis mélységű tó,
teljes mélységében az aerob lebontáshoz
gyakorlatilag mindenkor elegendő oxigén áll
rendelkezésre.
Oxigén:
 diffúzió révén
 algák termelik
 mechanikai felszíni levegőztető berendezések
vagy a tófenékből kiinduló sűrített levegős
rendszerek
Anaerob tó



A tó mélységében oldott oxigén nincs.
részleges szennyvíztisztítást biztosít,
Az anaerob tavakat elsősorban a tisztítórendszer
első lépcsőjeként a nagy szervesanyag tartalmú
(pl.
élelmiszeriparú)
szennyvizeinek
előtisztítására célszerű alkalmazni.
Forrás: Tamás, 1998
Forrás: Barótfi, 2000
Tavas szennyvíztisztítás


A tervezéstől és üzemeltetéstől függően a tavas
rendszer a BOI5 50-95 %-t képes eltávolítani.
Tavak üzemeltetése:
 Szagcsökkentés
 Makronövényzet szabályozása
 Úszó vegetáció szabályozása
 Algák szabályozása
Gyökérágyas tisztítási rendszerek

Vízinövényekkel telepítenek be valamilyen
szennyvíztisztító sekély medencét, ahol a lassan
átszivárgó és átfolyó szennyvíz a gyökérzónán
áthaladva, mechanikai illetve biológiai tisztításon
esik keresztül.
Élőgépes szennyvíztisztítás
Forrás: Tamás, 1998
Forrás: http://www.korte-organica.hu
Az élőgép működési sémája
Forrás: , http://www.korte-organica.hu
Kémiai utótisztítás


A kémiai tisztítás megoldásai az alábbiak:
 Koaguláció- A vegyszerek gyors bekeverése
eredményeként a nagyon finom részecskék
mikropelyhekké tömörülnek.
 Flokkuláció – A koaguláció után következő
folyamat, amikor a szennyvizet gyengén kell
keverni,
így
már nagyobb pelyhek
keletkeznek.
Pl.: alumínium-szulfát, mész, ferriklorid stb.
Nitrogéneltávolítás


A nagyobb vízminőség igényű befogadók
esetében követelmény
A nitrogéntartalmú vegyületek esetén a következő
káros hatásokkal számolhatunk:
 Ammónia toxicitás a halakra,
 klóros
fertőtlenítés
hatékonyságának
csökkenése,
 káros közegészségügyi-hatás
 szennyvíz-újrahasznosítási
lehetőségeinek
csökkenése.
Forrás: Tamás, 1998
Foszforeltávolítás


A foszfor eltávolítás kémiai (pl.: alumíniumsók,
mész felhasználásával), biológiai és fizikai
módszerekkel lehetséges.
A legtöbb szennyvíz esetében az oldhatatlan
foszfor kb. 10%-a távolítható el az előülepítővel.
Forrás: Tamás, 1998
A szennyvíziszap általános összetétele
Hasznosítható
anyagok
Iszapvíz
Aprított őrölt ásványi
részecskék
Szerves anyag
Tápanyagok
Nyomelemek
Korlátozó
összetevők
Mérgező anyagok
Patogének
Iszapvíz
Iszapvíz
Szabad vagy könnyen
eltávolítható
pórusvíz
(70%)
Kapilláris víz (20%)
Pehelyrészecskék
nedv.
tart. (2%)
Sejtben kémiailag kötött
víz (8%)
A szennyvíziszap általános összetétele
Hasznosítható
anyagok
Iszapvíz
Aprított őrölt ásványi
részecskék
Szerves anyag
Tápanyagok
Nyomelemek
Korlátozó
összetevők
Mérgező anyagok
Patogének
A szennyvíziszap kezelés célja az anyag
nedvességtartalmának csökkentése, bűz,
szagártalom, fertőzőképesség csökkentése
illetve megszüntetése.
A szennyvíziszap minősége jellemző az adott
településre,
leginkább
a
tisztításra
technológiára, s így településenként változhat.
A tipikus mikroorganizmus szám a különböző
szennyvízkezelések függvényében
Mikrobák
Tisztítatlan
szenny
-víz/
100 ml
Elsődleges
tisztítás/
100 ml
Másodlagos
tisztítás/
100 ml
Fekál
coliform
108
10 7
Szalmonella
8000
Shigella
Enterikus vírus
Harma
d-lagos
tisztítás/
100ml
Mechanikai
szennyvíztisztitóból származó
szennyvíziszap/
g
Rothasztott
szennyvíziszap/g
106
<2
10 000 000
106
800
8
<2
1800
18
1000
100
1
<2
220
3
50000
15000
1500
0,002
1400
210
Sűrítés
Célja: az iszap víztartalmának meghatározott
mértékű csökkentésével magának a kezelendő
iszap mennyiségének a csökkentése
Sűrítés

Gravitációs sűrítés



Flotációs sűrítés



levegő befúvással
vegyszerrel
Dinamikus sűrítés



természetes úton
mesterséges keverő berendezéssel ellátott sűrítő
vibrációs hatással
centrifugálással
Szűréssel történő sűrítés

membrán szűrés
Kondicionálás
Célja:
 az iszap víztartalmának csökkentése,
 a fellelhető szerves anyag stabilizálása,
 a különféle patogén baktériumok számának
csökkentése, elpusztítása
Kondicionálás

Fizikai kondícionálás
pasztőrözés
 termikus kondícionálás
 mosatás




Kémiai kondícionálás
Aerob iszapstabilizálás
Anaerob iszapstabilizálás – rothasztás (CH4,
CO2)





Iszap fertőtlenítése
Szennyvíziszap víztelenítése
Szennyvíziszap szárítása
Szennyvíziszap komposztálása
Szennyvíziszap mezőgazdasági
történő hasznosítása
területen
komposzt


olyan szerves anyagok, amelyek szilárd vagy
folyékony szerves hulladékból, illetve a
hozzájuk kevert ásványi anyagokból irányított
bomlási folyamatokon keresztül készültek
a folyamat során az anyag aerob
mikroorganizmusok segítségével bomlik le,
alakul át. Ezt követően nagy molekulájú
humuszanyagok épülnek fel.


Biogáz:
 A szerves anyagok anaerob lebomlásakor
keletkező légnemű anyag,
 Fő összetevője a metán
Metán:
 „Klímagáz”, üvegházhatást okozó gáz
 Hatása 1 CH4 ~ 22 CO2
 Éghető gáz
 Fűtőértéke: ~ 23,12 MJ/ m3
 Üvegházhatást okozó gáz és megújuló
energiaforrás
A modellben lejátszódó folyamatok
feltételrendszere a következő:






levegőtől (oxigéntől) elzárt körülmények,
a lebontandó szerves anyagok,
a szerves anyag – folyadék megfelelő aránya,
a mikroorganizmusok kívánatos törzsei,
a biológiailag meghatározott, optimális
hőmérséklet,
a rövid időtartamú lebontás végetti állandó
keverés


Biogáz:
 A szerves anyagok anaerob lebomlásakor
keletkező légnemű anyag,
 Fő összetevője a metán
Metán:
 „Klímagáz”, üvegházhatást okozó gáz
 Hatása 1 CH4 ~ 22 CO2
 Éghető gáz
 Fűtőértéke: ~ 23,12 MJ/ m3
 Üvegházhatást okozó gáz és megújuló
energiaforrás
Különböző eredetű, kezeletlen biogáz összetétele
és fűtőértéke
Alapanyag
Metán
tartalom
(%)
CO2
tartalom
(%)
Fűtőérték
(MJ/m3)
Települési
hulladék
50 %
50 %
18,5
Állati
trágya
65 %
35 %
24
Szennyvíz
iszap
70 %
30 %
26
A modellben lejátszódó folyamatok
feltételrendszere a következő:






levegőtől (oxigéntől) elzárt körülmények,
a lebontandó szerves anyagok,
a szerves anyag – folyadék megfelelő aránya,
a mikroorganizmusok kívánatos törzsei,
a biológiailag meghatározott, optimális
hőmérséklet,
a rövid időtartamú lebontás végetti állandó
keverés
savas fázis
baktérium
metán fázis
baktérium
H2, CO2
ecetsav
szerve
s
anyag
NH4+, H2S stb.
propionsav
vajsav
alkohol
stb.
H2,
CO2
ecetsav
baktérium
biogáz
60–70 %
metán
30–40 %
CO2



pszichrofil
zóna,
azaz
a
környezeti
hőmérsékleten termelő biogáz-berendezés
mezofil zóna, azaz a +28 .… +36 C között
termelő biogáztelep,
termofil zóna, azaz +48 …. +53 C
hőmérsékleten termelő telep
Termofil rothasztás - előnyei




A szerves anyag átalakulása gyorsabb, elsősorban
a hidrolízis gyorsabb lefolyása következtében.
Szerves anyagok átalakulása, stabilizálása
tökéletesebb.
A rothasztott iszap víztelenítési tulajdonságai
javulnak.
Patogén kórokozók redukciója tökéletesebb.
Hátrányai




Az energiaszükséglet nagyobb. (Esetenként fűtés
szükséges.)
A beruházási költségek (szigetelés, hőcserélők
stb.) magasabbak.
Az eljárás üzemelési zavarokra érzékenyebb.
Az anaerob rothasztási folyamatokat a
környezeti miliő pH-ja szintén alapvetően
befolyásolja.
Technológia üzemmódját
 folyamatos,
 szakaszos
a feldolgozandó hulladék szárazanyag-tartalmának
függvényében lehet megválasztani
Az alapanyag szárazanyag-tartalma szerint
megkülönböztethetjük:




a nedves (0,5-1 % szárazanyag-tartalom),
a szuszpenziós (5-15 % szárazanyag-tartalom),
a félszáraz (15-24 % szárazanyag-tartalom),
és a száraz (25 % feletti szárazanyag-tartalom)
eljárásokat.
folyamatos eljárás (hígtrágya, szennyvíz)



kisebb energiaveszteség a fermentor fűtésénél,
egyszerű lecsapolás, újratöltés,
teljes automatizáció lehetősége