Transcript Ipari víztisztítás (2012-13 ősz, Takó Szabolcs előadása)

Ipari víztisztítás
Takó Szabolcs
Vízi Közmű és
Környezetmérnöki Tanszék
[email protected]
Mivel fogunk foglalkozni?
Ipari vízhasználatok
• Az ipar a legnagyobb frissvíz használó, a teljes
vízhasználatnak (lakosság + mezőgazdaság + ipar)
kb. 70 %-át teszi ki
• A legnagyobb és a legkellemetlenebb szennyvizek
kibocsátója (75-80 %),
• Az ipari vízhasználat kb. 90 %-a hűtővíz
Vízhasználatok Magyarországon 2004-ben
5000
millió m3 /év
4000
3000
2000
1000
0
Lakossági vízfogyasztás
Mezőgazdasági
vízfogyasztás
Ipari, szolgáltatási
(beleértve a
közületi/intézmányi
fogyasztást is)
vízfogyasztás (hűtővíz
nélkül)
Hűtővíz
Forrás: www.vizeink.hu
Az ipar vízhasználatai (1)
• Nyersanyag (termék alapanyaga)
o A víz gyakran az ipari termék lényeges részét képezi, mennyiségével és
minőségével szemben, a gyártmánytól függően változó követelmények
jelentkeznek.
• Kazántápvíz (gőztermelésre, energiatermelésre vagy fűtés céljából)
o A kazánvizek és tápvizek minőségi követelményei magasak. Általában
többfokozatú tisztítást igényelnek. Az üzemben keletkező kondenzvizek
nagyobb arányú összegyűjtése és visszavezetése (újrahasználata)
célszerű.
• Hűtővíz (a legtöbb vizet az ipar, hűtésre használja: a villamosenergiaiparban, vegyiparban, kohászatban stb.)
o Az elhasznált víz – lehűtése és szükség szerinti tisztítása után –
visszavezethető, vagy – akár melegen – más üzemrészben
fölhasználható.
Forrás: Kelemen L. (2011)
Az ipar vízhasználatai (2)
• Öblítő-,
mosóvíz (a nyersanyagok (konzervipari nyersanyagok, cukorrépa,
nyers gyapjú stb.), valamint csomagolóedények, dobozok, burkolatok
mosására, vagy a technológiai folyamat valamely helyén a kezelt felületekről
a kémiai hatóanyag leöblítésére, lemosására (gépipar, fémtömegcikk-ipar)
használják)
o Az élelmiszeriparban ez a vízfajta többször ivóvízminőséget jelent,
egyéb mosásnál, öblítésnél arra kell tekintettel lenni, hogy a felületről
elpárolgó víz után lehetőleg ne maradjanak vissza lerakódások (a
felületkezeléseknél ez megengedhetetlen), tehát az öblítő-, mosóvíz
keménysége és egyéb oldott és lebegőanyag-tartalma legyen alacsony.
Ugyanakkor a szennyezései gyakran értékes anyagok. Érdemes kinyerni,
és a tisztított víz újrahasználható.
Forrás: Kelemen L. (2011)
Az ipar vízhasználatai (3)
• Szállító víz: az ipar több területén, számos iparágban így a bányászatban,
kohászatban, villamosenergia-iparban, élelmiszeriparban stb. a nyersanyagok,
félkész és késztermékek, továbbá a hulladékok szállítása hidraulikai úton
úsztatással vagy zagyszállítással történik.
o Minőség tekintetében igények általában nincsenek, a mennyiség
azonban legtöbbször tetemes, éppen ezért a víz visszanyerésére,
forgatására törekedni kell, mivel befogadóba tisztítás nélkül nem
bocsátható
• Osztályozó víz (mosó- és szállítóvizek körébe tartozik)
• Oldószer víz (pl.: a cukor kioldása a répaszeletből, a cefre készítése, egyes
növényi kivonatok készítésénél és a különféle kemikáliák gyártása során,
textilfestés, elektrolitek előállítása, festő- és pácoldatok készítése)
o Az ilyen célú vízzel szemben támasztott követelmények – ennek
megfelelően – igen különbözőek. A szennyezőanyagok eltávolítása után
az oldóvíz visszavezetése és újrahasználata előnyös, mert a hatóanyagok
egy része a használt vízben marad.
Forrás: Kelemen L. (2011)
Az ipar vízhasználatai (4)
• Képlékenyítő
víz (a papíriparban és az építőiparban (tégla, kerámia) a
nyersanyagok képlékennyé tételére, formázhatóságára szolgál ez a vízfajta.
o A finom kerámiák készítésénél követelmény a víz (csaknem)
vasmentessége.
• Lazító víz (a textil- (len, kender), cellulóz,- farost-, bútoripar stb., a növényi és
állati rostok és szövetek áztatás, kioldás, vízfelvétel útján történő fellazítására
használja)
o E műveletek után közvetlen újrahasználat alig lehetséges, tekintve, hogy
az elfolyó (szenny) víz magas szervesanyag tartalmú, nehezen tisztítható.
• Egyéb ipari víz (pl.: főző, kristályosító, energiaközvetítő, vákuumlétesítő,
táptalaj víz mikroorganizmusok ipari tenyésztésére stb.) esetenként nagyon
különböző követelményekkel
• Járulékos vízhasználat (az ivó és használati víz, az üzemi konyhák, mosdók,
zuhanyzók, WC-k ellátása, az öltözők, irodák és gyártó helyiségek takarítására,
az üzemi utak, parkok, sportlétesítmények locsolása, tűzivíz.)
Forrás: Kelemen L. (2011)
Célkitűzések
•
•
•
•
Az ipari víz kezelés négy problémás területet
kezel:
Korrózió
Kiülepedés, kirakódás
Mikrobiológiai aktivitás
Maradék szennyvizek ártalmatlanítása
Vízforrások
• Az
ipar számára elsősorban a felszíni vízkészletek és a térszín közeli
talajvizek állnak rendelkezésre
• Ezek
a vizek is gyakran kezelést igényelnek az ipari célra történő
felhasználáshoz
• A vízkészletek hiánya és annak elszennyezése miatt több esetben kötelezik
az ipart, hogy a vízrendszereit teljes mértékben zárja és csak a veszteségek
pótlására szerezhet be vizet
• Ezért
már ma egyre jelentősebb szerepet kap az ipar használt vizeinek
újrahasználatát biztosító vízkezelési technológiák megvalósítása
Forrás: Kelemen L. (2011)
Minőségi igények
• A minőségi igényeket az ipar jellege határozza meg
• Pl. élelmiszeripar: ivóvízminőség
• Gyógyszeripar, elektronikai ipar: extra tisztaságú vizek
• Kazán-tápvizek, hőerőművek vízrendszerei  fokozott lágyítási igény
lép fel
• Bizonyos iparágak azonban az ivóvízminőségnél rosszabb minőségű
vizet használnak fel (pl. bányászat)
• Az alkalmazott technológiák, ld. „Víztisztítás blokk”
• Felszíni víz tisztítására alkalmas technológiai sorok
• Felszín alatti vizek tisztítására bemutatott technológiai egységek (pl.
szűrők, koaguláció)
• Membrántechnológiák
Felszíni-víz tisztítás
előzetes
klórozás
Cl2
PAC koagulans flokkulans flokkulator
Homok
fogó
Nyersvíz
lassú
keverő
RM
(gyors
keverő)
RM
(gyors
keverő)
RM
(gyors
keverő)
ülepítő
medence
Cl2
Tisztavíz
medence
Cl2
Granulált aktívszén adszorber
Ivóvíz szolgáltatás
Ózonozó
medence
gyors
homok szűrő
Cl2
Ipari víz előkészítése
• Vízlágyítás
• Sótalanítás
Vízlágyítás – Lágyítási eljárások
• Víz lágyítása kicsapatással (mésszel, mész-szódával, trisóval)
• Mágneses módszer
• Savas lágyítás
• Termikus eljárások
Forrás: Kelemen L. (2011)
Szén-dioxid – szénsav – hidrogén-karbonát – karbonát
rendszer egyensúlya
Hidrogén- karbonát pufferoló hatás:
HCO3- + H+ ↔ H2CO3
HCO3- + OH-↔ CO3- + H2O
Ha pH ≤ 4,5
Ha 4,5 ≤ pH 8,3
Ha pH ≥ 8,3
A vízben csak CO2 és H2CO3
A vízben jelen van CO2, H2CO3 és HCO3A vízben jelen van HCO3- és CO3-
Vízlágyítás– Meszes lágyítás lassú reaktorban
• Meszes lágyítás
A lassú reaktorral végzett lágyítási eljárásban a kalcium- és magnézium
hidrogén-karbonátot oldott formában tartalmazó vízhez ún.
mészhidrátot ill. kalcium hidroxidot adagolnak ,ami a víz keménységét
okozó (Ca2+, Mg2+) sókkal vízben csak kismértékben oldódó csapadékot
alkot:
Forrás: Kelemen L. (2011)
Vízlágyítás– Meszes lágyítás lassú reaktorban
Forrás: Kelemen L. (2011)
Vízlágyítás– Meszes lágyítás gyors reaktorban
• A gyors reaktorral folyó meszes lágyításban csak a Ca(HCO3)2 reakciója zajlik le
teljesen, és ad csapadékot (CaCO3). Ugyanis a Mg(HCO3)2-ból, hogy Mg(OH)2
csapadék legyen, fajlagosan kétszer annyi meszet kell adagolni. Amennyiben csak
egyszeres mészadagolás történik, az egyébként is lassúbb reakció nem jut el
Mg(OH)2 csapadékképződésig.
• A nyersvíz karbonát keménységének alacsony Mg(HCO3)2 aránya esetén (Mg:Ca
< 1:2) igaz a gyakorlatban ez a reakcióegyenlet. Ebben az esetben a CaCO3
csapadék a lágyítandó vízhez kevert kvarcliszt szemcsékre (Ø 0,2-0,5 mm), mint
kristály magokra kristályosodik rá. A szemcséket a – lassú reaktorénál lényegesen
nagyobb emelkedési sebességű (15-20 m/h) – víz addig tartja lebegésben, amíg a
szemcsék Ø 1,8-2,2 mm méretűek lesznek, amikor is a reaktor fenekén
kiülepszenek. A kiülepedett szemcsehalmazt 1-3 naponként el kell távolítani. A víz
tartózkodási ideje 5-15 min.
Forrás: Kelemen L. (2011)
Vízlágyítás– Mész-szóda lágyítás
• A folyamat lényege, hogy a kalcium-hidroxid kicsapja a víz karbonát
keménységét, a szóda pedig a nemkarbonát-keménységet okozó kalciumés magnézium sóit. A szódaeljárás reakciói:
• Az oldatban maradó MgCO3 a második lépésben mésszel Mg(OH)2-dá
alakul, kiülepíthető.
• A reagensek fölös mennyiségei egymással is reagálnak :
• Tehát a változó keménységet okozó hidrogén-karbonátokat karbonát, ill.
hidroxid alakban kicsapja, a nemkarbonát-keménységet okozó sókat pedig
nátriumsókká alakítja.
Forrás: Kelemen L. (2011)
Mész-szódás lágyítás
szóda
Na2(CO)3
víz
1
3
2
4
6
7
8
5
9
mészhidrát
Ca(OH)2
1 – szódatelítő
2 – szóda oldat
3 – mésztelítő
4 – meszes szuszpenzió
5 – lágyítandó víz
6 – keverős reaktor
7 – ülepítő
8 – lágyított víz
9 – mésziszap
Forrás: Dr. Licskó István
Vízlágyítás trisóval
Na3PO4 → 3 Na+ + PO43-
A keletkező foszfátion a vízben jelen levő
kalcium ionnal reagál
3 Ca2+ + 2PO43- → Ca3 (PO4)2
Vízlágyítás– Mágneses vízkezelés
• Az üzemi vízhálózatba belépő vizet mágneses téren ( permanens-, vagy elektromágnes) áramoltatják át, ahol a vízkő kristályokat (kalcit kristályok) képező Ca2+
ionokra a mágneses flukszus olyan hatást gyakorol, hogy egy ideig nem képesek
szabályos és össze- valamint a fémfalra épülő kristályokat képezni. A mágneses tér
hatására ugyanis a kalcit mikrokristályoknak hiányzik a csúcsuk, ahol a kristályok
össze, vagy a fémfalra tudnak nőni. Ezért a képződött hiányos mikrokristály
szemcsék a vízben úsznak, ugyanúgy, mint a vízkőképződést gátló inhibitorok
alkalmazása esetén. Mivel a finom diszperzió koncentrációja folyton növekszik, ezt
szűréssel csökkenteni kell (részáram szűrés).
• Ez a gátló hatás azonban nem minden víz esetében működik, valószínű, hogy
valamelyik szennyező ion, vagy ion összeállás gátolja. A működés
hatásmechanizmusa még ismeretlen. Jelenleg a berendezéseket általában úgy
tudják eladni, ha előtte kipróbálják pár hónapig.
• A kritikus ionok, vagy víz molekulák, csak bizonyos ideig emlékeznek az őket érő
mágneses hatásra. Tehát egy nagyobb vízhálózatban, a hálózat távolabbi pontján
már megszűnik a kalcit kristály szerkezetét módosító hatás, azaz távolabb egy
másik berendezést is célszerű beépíteni.
Forrás: Kelemen L. (2011)
Savas lágyítás
A víz hidrogén- karbonát tartalmának nem karbonát
tartalmú sókká átalakítására alkalmas a kénsav vagy a sósav.
Ca(HCO3)+ H2SO4 ↔ CaSO4 + CO2 + 2H2O
Na(HCO3) + HCl ↔ NaCl + CO2 + H2O
Korrózió veszélyes eljárás a keletkező CO2 és az adagolt sav
miatt,ezért gondoskodni kell a gáztalanításról, ill. maradék
karbonát keménységet kell biztosítani.
Sótalanítás (1) – Ioncsere
• Az ioncsere szorpciós folyamat, ahol az ioncserélő – pozitív vagy negatív
töltésű ionos aktív csoport – az egyes ionjait a vizes oldatban lévő, azonos
töltésű ionokkal képes kicserélni. A folyamat reverzibilis, az oda-, ill.
visszacsere feltételeink biztosításától függően. Ezáltal biztosítható az
ioncserélő anyagok kimerítése ill. regenerálása.
• Az ioncserélő gyanták akkor képesek ioncserére, ha a kicserélendő
ionoknak nagyobb az affinitása az aktívcsoporthoz, mint a benne lévő
ioné, vagy pedig az oldatban lévő ionok koncentrációja elég nagy ahhoz,
hogy a tömeghatás törvényének érvényesülésével az egyensúly
felboruljon.
o Erősen savas ioncserélők: minden kationt H+-re cserélnek, mivel az
aktívcsoportjának, a szulfoncsoportnak az affinitása a H+-hoz kicsi. Ezért a
regenerálásához erős savra van szükség.
o Az erősen bázisos anioncserélő gyanták kvaterner-ammónium aktív
csoportokat tartalmaznak, amelyek affinitása a OH- -ionokhoz kicsi, ezért azt
bármely más anionra kicserélik. Regenerálásukhoz éppen ezért erős lúgra van
szükség.
Forrás: Kelemen L. (2011)
Sótalanítás (2) – Nátrium-ioncserés lágyítás
• A vízben lévő keménységet okozó Ca++ - és Mg++ - ionokat Na+ - ionokra
cseréli:
• A kimerített Na+ -ioncserélő gyantát általában 10 %-os konyhasó oldattal
regenerálják (ha eléri a lágyvíz a 0,1 nk°-ot). A regeneráláskor a gyanta
abszorbeált Ca++ - és Mg++ -ionjait Na+ -ra visszacserélik.
Forrás: Kelemen L. (2011)
Sótalanítás (3) – Egyáramos részleges sótalanítás
• Az egyáramos ioncsere alkalmazása részleges sótalanítást (alkálimentesítést)
eredményez, ha egy gyenge savas (COOH aktívcsoport) H+ - és egy Na+ioncserélő oszlopot sorba kapcsolnak. A gyengén savas H+ kation-cserélő csak
a hidrogénkarbonáthoz kötött kationokat cseréli H+-ra:
• A Na+ - kation-cserélő a víz maradék állandó keménységét okozó Ca++ -és
Mg++- ionokat cseréli Na+ -ra.
Forrás:Dr. Chovanecz Tibor)
Sótalanítás (4) – Egyáramos részleges sótalanítás
(2lépcsős)
Forrás:Dr. Chovanecz Tibor
Sótalanítás (5) – Teljes sótalanítás, kétlépcsős
sótalanítóvel
• A szulfonsavas (erősen savas) gyanták hidrogénciklusban (R- SO3H) az
összes fémsóval (kationokkal) reagálnak, és szabad savat hoznak létre:
Forrás: Kelemen L. (2011)
Sótalanítás (6) – Teljes sótalanítás,
négylépcsős sótalanítóval
• Négylépcsős
sótalanítót a nagy sótartalmú vizek sómentesítésére
használnak, az ellenionhatás csökkentése céljából. A H+ formájú erősen
savas kationcserélő oszlop után elhelyezett OH- formájú, gyengén bázisos
oszlopot gáztalanító követi, majd ismét erősen savas H+ és erősen bázisos
OH- formájú oszlop:
Forrás:Chovanecz Tibor
Sótalanítás (7) – Kevertágyas sótalanító
• Kevertágyas ioncserélőt általában két-, három- (esetleg négy-) lépcsős teljes
sótalanító után kapcsolnak, ha nagy tisztaságú víz előállítása (szuper tisztavíz)
szükséges, pl. a nagynyomású, korszerű szuperkritikus kazánok tápvízelőkészítésekor, vagy a vegyipari, ill. az elektronikaipari technológiák
„finomvizeinek” előállítását végzik.
• A kevert ioncserélőágy erősen savas kationcserélőt és erősen bázisos
anioncserélőt tartalmaz. A kevertágy úgy működik, mintha nagyszámú kation- és
anioncserélőt kapcsoltunk volna sorba váltakozva, ami az ellenionhatást
minimálisra csökkenti.
• A kevertágyat mégsem alkalmazzák kizárólagosan, hanem csak a kation- és
anionoszlopok után, tehát finomításra. Ennek oka a kevertágyas ioncserélők
nehézkes regenerálása, a gyanta kisebb kapacitása, a nagyobb fajlagos
vegyszerfelhasználás. Hátrányai miatt – ami a nagyobb sótartalmú vizeknél
jelentkezik – csak kis sótartalmú víz kezelésére használják (utószűrő, őrszűrő, stb.).
• A kevertágy regenerálását csak a gyantaágy szétválasztásával lehet elvégezni,
ami a kétféle gyanta eltérő szemnagysága és sűrűsége miatt megvalósítható
(kationszemcsék Ø 0,65-1,25 mm, anionszemcsék Ø 0,25-0,60 mm.)
Forrás: Kelemen L. (2011)
Sótalanítás (8) – Regenerálás
• Az ioncserélő gyantát kimerüléskor regenerálni szükséges, hogy ismételten fel
tudjuk használni.
• A regenerálás – a gyanta aktív csoportjától függően – más-más vegyszerrel
történik.
• Az erősen savas Na+ formájú ioncserélőt 10 %-os konyhasóoldattal regenerálják.
Ca  R 2  2 NaCl  2 Na  R  CaCl
2
Mg  R 2  2 NaCl  2 Na  R  MgCl
2
• Az erősen savas H+ formájú ioncserélőket 6-10 %-os sósavval vagy 6-8 %-os
kénsavval regenerálják.
Ca  R 2  2 HCl  2 H  R  CaCl
2.
Forrás: Kelemen L. (2011)
Sótalanítás (9) – Regenerálás
• Kénsavas regenerálás esetén a keletkező CaSO4 (gipsz) eltömi a gyanta pórusait
és csökken a kapacitása. Ennek elkerülésére NaCl-oldattal előregenerálnak:
Ca  R 2  2 NaCl  2 Na  R  CaCl
2 Na  R  H 2 SO
4
2
 2 H  R  Na 2 SO
4
Forrás: Kelemen L. (2011)
Sótalanítás (10) – Regenerálás
• Az erősen bázisos anioncserélőket NaOH-val (4 %-os oldattal), a gyengén bázisos
anioncserélő gyantát pedig lehet NaHCO3 10 %-os oldatával is regenerálni:
CO
3
 R 2  2 NaOH
 2 OH  R  Na 2 CO
3
Cl  R  NaOH  OH  R  NaCl
SO
4
 R 2  2 NaOH  2 OH  R  Na 2 SO
H 3 SiO
4
 R  NaOH  OH  R  NaH 3 SiO
4
4
Forrás: Kelemen L. (2011)
IPARI SZENNYVIZEK TISZTÍTÁSA
Az ipari használt vizek elhelyezési módjai
• Használtvíz újrafelhasználása; mindenkor az újrahasználó ipari folyamat
igényei, ill. lehetőségei szerint,
• Közcsatornába bocsátás,
• Élővízbe bocsátás (tó, folyó),
• Elhelyezés mezőgazdasági területen (esetleg hasznosítással egybekötve)
Forrás: Kelemen L. (2011)
A közcsatornába bocsátás feltételei
• Az elfolyó szennyvíz a csatornarendszer műtárgyait nem károsíthatja;
• A csatorna légterébe nem kerülhetnek robbanást okozó gázok, gőzök;
• Nem vezethetők közcsatornába olyan szennyvizek, amelyek a karbantartást,
javítást végző dolgozók életét vagy egészségét veszélyeztetik;
• Nem kerülhetnek a csatornába olyan anyagok, amelyek a közcsatornán
levezetésre kerülő összes szennyvíz tisztítására szolgáló szennyvíztisztító
technológia (vagy berendezés) működését akadályozzák, vagy korlátozzák;
• Az üzemi szennyvíz mennyiség bevezetésében nem lehetnek olyan
időszakos ingadozások, ami a közcsatorna-rendszer levezető képességét
meghaladja és ezzel visszaduzzasztást okoz, vagy az áramlási sebessége a
megengedett, elsodró sebesség érték alá csökken, ezáltal csatorna
elrakódást és berothadást idéz elő.
• A vonatkozó rendelet a különböző vízszennyező anyagok közcsatornába
vezetésére minőségi határértékeket szab meg, és ennek túllépését
„csatornabírsággal” szankcionálja
Forrás: Kelemen L. (2011)
Az élővizekbe vezetés feltételei
• Az élővizekbe vezetés feltételei (tavak, folyók) jogilag ugyancsak
szabályozottak;
• Az ipari szennyvízbevezetések feltételei, az élővizekbe vezethető
szennyezőanyagok határértékei, vízminőségvédelmi terület-kategóriánként
meghatározottak;
• Amennyiben valamely ipari üzem élővíz jellegű befogadót károsan
szennyez, vagy a talajon keresztül szennyezhet, a rendeletben megállapított
„szennyvízbírságot” köteles fizetni;
Forrás: Kelemen L. (2011)
Az ipari szennyezőkre jellemző kedvezőtlen hatások (1)
• Oldható szerves anyagok hatása, mely az oldott oxigén hiányának
növekedését okozza. Ez a hatás a vizek redox potenciáljának csökkenését
okozza, a víz minőségét károsan befolyásolja, szaganyagromlást is okoz.
• Toxikus anyagok, elsősorban nehézfémek megjelenése, mely minden
szerves rendszert károsít. A magas ammónia-, szulfid-, fehérje-és zsírtartalom
is toxikus bizonyos mikroorganizmus csoportokra.
• Szín és zavarosságot okozó anyagok, melyek mind esztétikai, mind
tisztíthatósági szempontból kedvezőtlenek.
• A növényi élet számára szükséges tápanyagok túlsúlya, melyek az élővizek
eutrofizációját gyorsítják meg.
• Szerves mikroszennyezők, melyek egy része karcinogén.
• Szerves és szervetlen olajok, melyek esztétikailag kellemetlenek, egyéb
hatásaikban károsan befolyásolják az élővilág élettevékenységét.
Forrás: http://www.tankonyvtar.hu/konyvek/kornyezettechnika/kornyezettechnika-3-5-2-081029-10
Az ipari szennyezőkre jellemző kedvezőtlen hatások (2)
• Savak és lúgok, melyek toxicitásuknál és vízminőséget befolyásoló voltuknál
fogva károsan befolyásolják a befogadókat.
• Légkörbe jutó szag és egyéb anyagok, melyek a környezetszennyezés
lényeges okozói.
• Szuszpendált anyagok, melyek a befogadók fizikai, fiziko-kémiai és biológiai
tulajdonságait módosítják.
• Hőmérsékleti hatások, melyek a befogadók teljes biokémiai folyamatait
lassítják, vagy gyorsítják, ennek következtében módosítják a befogadók teljes
biotópját.
• Radioaktív anyagok, melyek hatásuknál fogva mutációkat (genetikai
hatásokat) okoznak, megváltoztatva a befogadó élővilágát.
• Bakteriális és vírusanyagok befogadóba juttatása.
Forrás: http://www.tankonyvtar.hu/konyvek/kornyezettechnika/kornyezettechnika-3-5-2-081029-10
Az ipari szennyvizek tisztításával kapcsolatos
általános követelmények
• Csak
a technológiai elemek megfelelően kiválasztott kombinációi
alkalmasak a tisztítással szembeni igények megfelelő kielégítésére
• Az
ipari szennyvizek tisztításával egyenértékű feladat (sok esetben még
nehezebb) a szennyvíztisztítás során keletkezett iszapok kezelése,
elhelyezése, esetleges újrahasznosítása.
• Az
ipari gyártástechnológia és a befogadók határozzák meg a
tisztítástechnológiát, a tisztítástechnológiák milyenségét, a felhasználható
technológiai elemek jellegét. A hangsúly az összes környezeti elemen, mint
befogadón van és környezetgazdálkodási szempontból minden befogadó
terhelhetőségét figyelembe kell venni. A szennyvíz tisztítása már az ipari
gyártástechnológia kialakításánál kezdődik.
Forrás: http://www.tankonyvtar.hu/konyvek/kornyezettechnika/kornyezettechnika-3-5-2-081029-10
Bányaipari szennyvizek kezelési technológiái (1)
• A bányavizek szennyeződését a föltárt víztartó réteg jellege szabja meg, a
víz általában ásványi sókkal szennyezett. A szennyvíz szénszemcsékkel, ill. a
jövesztett anyagokkal, továbbá föld és meddőkőzet darabokkal szennyezett.
Oldott szennyezések a huminsavak és Na, Ca, Mg sók. A pirit tartalmú
rétegek savas szennyvizeket, melyek ferroszulfátokat, nem ritkán nikkel,
mangán- és arzénvegyületeket is tartalmaznak. A sótartalom igen tág határok
között ingadozhat, előfordul 200 g/l töménység is.
• A jövesztett anyagot el kell választani a meddőtől (szénmosás,
szénosztályozás, ércdúsítás) ami újabb szennyezőanyag és szennyvízforrás,
mivel e műveletek leggyakrabban nedves közegben történnek. Az apró
szemcsék és a magas kolloidtartalom (agyagásványok, védőkolloidok) miatt a
műveletek meggyorsítására gyakran derítést vagy flotálást kell alkalmazni,
ércdúsításnál esetleg szelektív flotálást különféle szervetlen és szerves
reagensek sorával, amelyek az egyébként is sok szuszpendált anyagot
tartalmazó elfolyó vizeket tovább szennyezik.
Forrás: http://www.tankonyvtar.hu/konyvek/kornyezettechnika/kornyezettechnika-3-5-2-081029-2
Bányaipari szennyvizek kezelési technológiái (2)
• A bányaipar szennyvizeinek minőségét a bánya jellege, a kitermelt anyag
milyensége, a geológiai és hidrogeológiai körülmények határozzák meg.
• A kőszénbányák vize általában jó minőségű, enyhén lúgos (pH = 7–7,5).
• A barnaszénbányák vize savas kémhatású, föld-, szénportartalma van, mely
azonban ülepítéssel könnyen eltávolítható.
• A pirittartalmú rétegekből savas vizek kerülnek a felszínre, mely vizek
gyakran szennyezettek nikkel-, arzén-és mangánvegyületekkel. Ezek
eltávolítása kémiai módszerekkel történhet meg.
• Sok esetben magas a vizek sótartalma (klorid, magnézium), mely
sótartalmat a magas költségek miatt általában nem távolítják el, ilyen
esetben a befogadó vízminősége természetesen kedvezőtlenül változik.
Forrás: http://www.tankonyvtar.hu/konyvek/kornyezettechnika/kornyezettechnika-3-5-2-081029-2
Bányaipari szennyvizek kezelési technológiái (3)
• A bányából kikerülő széntermék meddőanyag-tartalmát le kell választani, a
különböző frakciókat szét kell választani.
• Ez a technológia lehet száraz vagy nedves. A nedves szétválasztás a
fajsúlykülönbség elvét alkalmazza. A nedves szétválasztás egyik megvalósítása
a flotálás.
• A kőszéniparban alkalmazott legegyszerűbb szennyvíztisztítási módszer a
földmedencékben való mechanikai tisztítás. A medencék szakaszos üzeműek,
a kinyert széniszap mint alapanyag, a brikettgyártásnál hasznosítható.
• A széniszap ülepítése egyszintű ülepítővel elvégezhető.
• Az ülepítők hatásfokuktól függően távolítják el a szenet, az elfolyó víz
azonban még tetemes mennyiségű lebegő anyagot tartalmaz. Ezek
leválasztására több vegyszeres technológia ismert, mely technológiák
segédvegyszerek adagolásával és pl. flotálással távolítják el a maradó
lebegőanyagot.
Forrás: http://www.tankonyvtar.hu/konyvek/kornyezettechnika/kornyezettechnika-3-5-2-081029-2
Bányaipari szennyvizek kezelési technológiái (4)
• Az érckitermelés és -dúsítás szennyvizei komplex tisztítás-technológiát
igényelnek.
• Ezen vizeknél az alacsony pH (2,5–3,0) és a magas fémkoncentráció
indokolja a technológia összetettségét. A pH állításával a fémeket
csapadék formájában leválasztják.
Forrás: http://www.tankonyvtar.hu/konyvek/kornyezettechnika/kornyezettechnika-3-5-2-081029-2
Rádioaktív szennyvizek kezelése
• Bepárlással: bepárlást a nagy aktivitású vizekre alkalmazzák és a sűrítményt
folyékony hulladékként tárolják, vagy cementálják, esetleg bitumenbe ágyazzák.
• Ioncserélővel. A kimerített ioncserélő gyantát izotóp temetőbe viszik.
Forrás: Kelemen L. (2011)
Felületkezelő üzemek galvanotechnikai szennyvizei (1)
• A galvanotechnikai
(felületkezelő) üzemek
fémtárgyak felületét
elektrolitokben más
fémmel vonják be
korrózióvédelmi, vagy
esztétikai célból
Forrás: http://www.tankonyvtar.hu/konyvek/kornyezettechnika/kornyezettechnika-3-5-2-081029-2
Felületkezelő üzemek galvanotechnikai szennyvizei (2)
• A keletkező szennyvizek jellegét az alkalmazott elektrolit, valamint a
felület-előkészítés módja határozza meg.
• A galvánipari szennyvizek tisztítása rendkívül sok kombinációt és
változatot foglal magába, a hagyományos csapadékos eljárástól kezdve a
legkorszerűbb fluidágyas technológiáig.
• Célként fogalmazható meg a gyártástechnológiára illeszkedő, alapanyag
visszahasznosítást eredményező olyan eljárás, mely a környezetre a
legkisebb nehézfém-kibocsátást eredményezi, függetlenül a befogadó
jellegétől (közcsatorna, vagy élővíz). A tisztító rendszer „iszaptermelése”
döntő szempont, hiszen a nehézfém-tartalmú iszapok közbenső
elhelyezése, szállítása és megsemmisítése műszakilag és gazdaságilag nagy
ráfordításokat igényel.
Forrás: http://www.tankonyvtar.hu/konyvek/kornyezettechnika/kornyezettechnika-3-5-2-081029-2
Felületkezelő üzemek galvanotechnikai szennyvizei (3)
•A galvántechnikai üzemekben keletkező ipari szennyvizek alapjában véve
két csoportba sorolhatók:
• nagy mennyiségű, de kis töménységű szennyvizek (öblítőkádakból
folyamatosan elfolyó vizek C = 20–100 mg/l),
• kis mennyiségű, nagy koncentrációjú szennyvizek (kádürítés vizei C =
50–500 mg/l).
• Döntően a ciános (lúgos) szennyvizek, valamint a krómos (savas)
szennyvizek megjelenése jellemző a galvántechnikai üzemekre
Forrás: http://www.tankonyvtar.hu/konyvek/kornyezettechnika/kornyezettechnika-3-5-2-081029-2
Felületkezelő üzemek galvanotechnikai szennyvizei (4)
- Lúgos cianidos és savas kromátos szennyvizek tisztítása
Forrás: http://www.tankonyvtar.hu/konyvek/kornyezettechnika/kornyezettechnika-3-5-2-081029-2
Felületkezelő üzemek galvanotechnikai szennyvizei (5)
- Savas szennyvizek tisztítása
Forrás: http://www.tankonyvtar.hu/konyvek/kornyezettechnika/kornyezettechnika-3-5-2-081029-2
Nehézfémek kinyerésére szolgáló eljárások
• pH beállítás (ld. előző fóliák). A fémion tartalmú használtvizek kibocsátásra alkalmas
minősége, gyakran nem garantálható pH beállítással, akár a kísérő szennyezések jelenléte,
akár a hiánya miatt
• Ioncsere: a kationaktív gyanták a kationok, az anionaktív gyanták az anionok
megkötésére képesek, vagyis ezzel a módszerrel megoldható az oldatban lévő nehézfém
ionok kinyerése. A megkötött kation savval, az anion NaOH-val eltávolítható, azaz a gyanta
regenerálható.
• Membrán technikák
• Elektrolízis:
• Első lépés: semlegesítés (a kezelendő szennyvíz pH értékét 6,5 – 7,0 közé állítják be)
• Vezetőképesség szabályozása: NaCl oldat adagolásával, hogy az elektrolízishez
szükséges áramerősség biztosítható legyen
• A reaktor működtetése: Ez alatt a katódon folyó redukció keretében a fémionok
elektront vesznek fel, így fém mikro szemcsékké válnak
• A kezelt szennyvíz: koagulációs tartályba kerül, itt polielektrolitot adagolnak, ezáltal
a szennyvízben lévő finom réz szemcsék és az egyéb lebegő szennyezőanyag szemcsék
és kolloidok koagulálnak, majd nagy pelyhekké állnak össze, majd
• Zagy víztelenítő (pl. kazettás présszűrő)
Forrás: Kelemen L. (2011)
Vegyipari szennyvizek tisztítása (1)
• A vegyipar számos gyártástechnológiát alkalmaz, melyek szinte gyárról
gyárra változnak, a gyártástechnológia fejlődése jelenleg is tart. A vegyipar
főbb gyártástechnológiái:
o Műtrágyagyártás (a keletkező szennyvizek elsősorban kémiailag
szennyezettek, melyek az ammónia műtrágyagyártás esetében a
gázmosásból keletkező anyagokat, dihidrogén-szulfátot, káli-és
magnézium-sókat, szulfátokat tartalmaznak. A szuperfoszfátgyártásnál
főleg savas vizek keletkeznek, ezeknél a semlegesítés a
legjellegzetesebb tisztítástechnológia)
o Műanyaggyártás (a szennyvizeinek tisztítását a hozam nagyfokú
ingadozása, a szerves oldószerek, valamint oxidálószerek jelenléte
nagyban jellemzi. A gyáron belüli szennyvíz-minőségeket
figyelembevevő elválasztó csatornahálózat teszi lehetővé a szerves,
szervetlen és fekáliás vizek racionális tisztítását)
Forrás: http://www.tankonyvtar.hu/konyvek/kornyezettechnika/kornyezettechnika-3-5-2
Vegyipari szennyvizek tisztítása (2)
o Festékgyártás
Szennyvizei a sokfajta termék és gyártástechnológia miatt számos szennyező anyagot
tartalmaznak, ennek következtében egymástól eltérő tisztítástechnológiát igényelnek.
Általános technológiai műveletek ezen vizek tisztításánál a következőek:
o kiegyenlítés
o mechanikai tisztítás,
o kémiai tisztítás (semlegesítés, méregtelenítés),
o színtelenítés, mint a kémiai tisztítás utolsó eleme.
A szervetlen ásványi festékek előállításakor a szennyvíz a terméktől függően különböző
nehézfémeket, savakat, nehézfém-és egyéb sókat tartalmaz.
A szerves festékek előállításánál benzol, anilin és nitrogénvegyületek, sók, alkoholok és
szerves savak jelennek meg a technológiai szennyvizekben. A szennyező anyagok egy része
toxikus, így a méregtelenítés fontos technológiai igény. A színező anyagok eltávolítása
kémiai oxidációval, derítéssel vagy kémiai redukcióval hajtható végre. Szennyvíztisztítási
eljárások döntően kémiai technológiák és gyáranként termékstruktúrától függőek. A
szennyvizek biológiailag bontható szerves anyagait csak detoxikált formában lehet a
biológiai egységre vezetni, amennyiben az szükséges a befogadó szempontjából
Forrás: http://www.tankonyvtar.hu/konyvek/kornyezettechnika/kornyezettechnika-3-5-2
Vegyipari szennyvizek tisztítása (3)
o Gyógyszergyártás,
A gyógyszeripar szennyvizeit a nagy változékonyság jellemzi. Még egy
üzemen belül is változik a szennyvíz minősége, mivel a termékváltás
üzemen belüli 3–5 évenként történik meg. Teljes gyártósorok állnak át
az új technológiákra, melyek döntően kihatnak a szennyvíz
minőségére.
A gyógyszergyárak általában 3 egymástól eltérő jellegű vizet
bocsátanak ki, melyek közül a hűtővizek többségében hővel
szennyezettek, a technológiai vizek, melyek elsősorban magas
szervesanyag-tartalmukkal jellemezhetőek, valamint az üzem szociálisfekális szennyvizei, melyek hasonlóak az egyéb üzemek szennyvizeihez.
A magas szervesanyag-tartalmú ipari szennyvizek szélsőséges pH-val és
magas oldószertartalommal jelentkeznek.
Forrás: http://www.tankonyvtar.hu/konyvek/kornyezettechnika/kornyezettechnika-3-5-2
Vegyipari szennyvizek tisztítása (4)
A hazai tapasztalatok szerint a gyógyszergyári szennyvizek tisztításának
főbb elemei a következők:
o a toxicitás megszüntetése,
o oldószerek eltávolítása,
o semlegesítés,
o kolloidok eltávolítása,
o biológiai tisztítás
Forrás: http://www.tankonyvtar.hu/konyvek/kornyezettechnika/kornyezettechnika-3-5-2
Olajipar
A modern kőolajfeldolgozás tipikus
folyamatábrája
PB gáz
(4-5 %)
Gázkezelés
VEGYIPARI
ALAPANYAG
Vegyipari benzin
(8-15%)
Benzin
reformálás
Kőolaj
Benzin
(30-40%)
Desztilláció
Kénmentesítés
Petróleum/Kerozin
(5-8%)
ÜZEMANYAG
Gázolaj
Vákum
desztilláció
Krakkolás
Maradék
Feldolgozás
H2
Tüzelőolaj
(30-40%)
Fűtőolaj
(0-20%)
Koksz & Bitumen
(5-15%)
EGYÉB
(*)
A „buborék” koncepció
A „buborék” koncepciót általában a
levegőbe
kibocsátott
SO2-ra
alkalmazzák, de használható a NOx-ra, a
porra, CO-ra és a fémekre (Ni, V). Ez egy
szabályozó eszköz, amit számos EU
országban használnak. Ahogy az ábrán is
látható, a „buborék” megközelítés a
levegőbe történő emissziót úgy kezeli,
mintha az egész finomítót egyetlen
kémény kötné a környezethez.
Szennyvizek
keletkezése a
kőolajiparban
Forrás: dr. Barótfi István
Komplex olajosszennyvíz-tisztítás
1- homokfogó, 2- flotáló, 3- kondicionáló, 4- előülepítő, 5- levegőztető, 6- utóülepítő,
7- klórozó, 8- aktívszén abszorpciós torony, 9- abszorbeáló torony, 10- aktívszenes
mosótorony, 11- iszapsűrítő, 12- iszaptároló, 13- víztelenítő, 14- égető
Forrás: dr. Barótfi István
Cukorgyártás
Cukorgyár vízforgalmi diagramja
Forrás: dr. Barótfi István
Cukorgyári szennyvíztisztító
folyamatábrája
1-befolyó víz,
2- hőcserélő,
3- metánreaktor,
4- gáztalanító,
5- ülepítő,
6- vízrecirk,
7- elfolyó víz,
8- melegvíz,
9- hőcserélő,
10- gáztároló,
11- fáklya,
12- levegőztetés,
13- iszaprecirk
Forrás: dr. Barótfi István
Növényolaj gyártás
Növényolaj-ipari szennyvíztisztítás
folyamatábrája
http://www.tankonyvtar.hu/en/tartalom/tkt/k
ornyezettechnika-eloszo/ch04s05.html
Tejipar
Tejipari szennyvíz kétlépcsős biológiai
tisztításának folyamatábrája
Forrás: dr. Barótfi István
Papírgyártás
Papírgyár vízforgalmi diagramja
Forrás: dr. Barótfi István
Papíripari szennyvíztisztítófolyamatábra
1- befolyó víz
2- szívó és semlegesítő
3- kirgyenlítő tartály
4- uszadéktároló
5- kombinált műtárgy
6- elfolyó víz
7- elfolyó iszap
8- iszapvíztelenítő
9- semlegesítő
vegyszer, FHM
flokkulátor
Forrás: dr. Barótfi István
Papírgyári szennyvizek minőségi
paramétereinek tipikus értékei
A cellulóz- és papírgyári szennyvizek
szokásos kezelési módszerei és hatásfokuk
Több iparág szennyvizére jellemző szennyezés és
tisztítási eljárásaik
Az iparág—és a
szennyvizek eredete
Szennyvíz jellemzők
Tisztítási eljárások
Fizikai
Kémiai
Biológiai
Cukorgyártás:
Nagy lebegőanyag-tartalom,
úsztatás, szállítás,
növényi testmaradványok,
szeletelés, szaturáció, szénhidrátok
diffúzió
préselés,kondenzátu
m
Fázisszétválasztás
rács,ülepítő, ívszita
hidrociklon,derítő)
Stabilizációs tó,
eleveniszapos
biológiai kezelés,
öntözés
Tejipar: edénymosás,
tejszeparálás, író,
savó
Húsipar,
Baromfifeldolgozás,
állatpihentető, vágás,
hús és zsírfeldolgozás
Savó KOI=35 000 [mg/l]
Zsírfogók
Nagy,oldott és lebegő
szervesanyag-tartalom,
fehérjék, zsírok BOI5=10-20
000 [mg/l]
Durvarácsok,
finomrácsok,
zsírfogók
Biológiai
csepegtető test
(halastó)
Anaerob tó,
anaerob reaktor
(oldómedence) és
oxidációs árok
Textilipar,
gyapjúfeldolgozás:
áztatás, mosás,
fehérítés, színezés
Nagy oldott és kolloid szerves-, Rácsok , rostfogók
szervetlen anyagtartalom,
rostok, lebegőanyagok,
pektinek, zsírsavak, lúgos
detergensek stb.
Fehérjekicsapás
GyapjúzsírEleveniszapos
extrakció,
biológiai rendszer
emulzióbontás, pH
beállítás kicsapás ,
Forrás: Kelemen L. (2011)
Több iparág szennyvizére jellemző szennyezés és
tisztítási eljárásaik (folyt.)
Az iparág—és a
szennyvizek eredete
Cellulóz és
papírgyártás:
feltárás, mosás,
fehérítés, osztályozás
Gépipar:
revétlenítés,
zsírtalanítás,
galvanizálás,
öblítőfürdők
Szennyvíz jellemzők
Tisztítási eljárások
Fizikai
Nagy lebegő, kolloid és oldott Gépi szűrés,
szervetlenanyag-tartalom
ülepítés
BOI5=16-25000 [mg/l]
Kémiai
Derítés, vegyszer
regenerációs pH
beállítás
Biológiai
Stabilizációs tó,
levegőztetett tó,
eleveniszapos
eljárás
Savak, lúgok, nehézfémek,
Ülepítés, olajfogás Semlegesítés, a
cianid, mérgező, főként ásványi
cianid klórozása, a
anyagok. Olajemulziók.
króm redukálása,
egyéb fémek
kicsapása,
emulzióbontás
Olajfinomítók:
Fenol és kénvegyületek,
Rácsok, olajfogás,
Fakultatív, vagy
frakcionálás, mosás, szénhidrogének, hőszennyezés recirkuláció,
levegőztetett
hűtés
előlevegőztetés
stabilizációs tavak,
eleven iszapos
biológia.
Műtrágya és
Nagy foszfor és nitrogén
Oldószerfogás,
gyógyszergyártás: tartalom, oldottüstmaradékok
edénymosás, hűtővíz, szervesanyagok és oldószerek. kilevegőztetése
kazániszapolás,
KOI=1-10 000 [mg/l]
anyalúgok
Elégetése,
semlegesítés,
kolloidbontás
Egy v. kétfokozatú
eleveniszapos
eljárás, tavas
tározás, elöntözés
Forrás: Kelemen L. (2011)