Szennyvíztisztítás Melicz Zoltán Egyetemi adjunktus

Az előadások a következő témára: "Szennyvíztisztítás Melicz Zoltán Egyetemi adjunktus"— Előadás másolata:

1 Szennyvíztisztítás Melicz Zoltán Egyetemi adjunktus
BME Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék K.alags. 27.

2 Szennyvíztisztítás Miért van rá szükség?
Hogyan változik? (technika történet és jövőkép) Főbb folyamatok (csak a lényeg) Néhány érdekes alkalmazás

3 A szennyvíztisztítók helye a települési vízgazdálkodásban

4 Miért is kell tisztítani?
Szennyvíz Nehezen definiálható fogalom: olyan víz, amely környezetre káros anyagot tartalmaz Szennyezőanyag mennyiség és minőség? g, mg, μg, ng, vagy még kisebb ??? A fejlődés iránya: egyre kisebb mennyiségek eltávolítása

5 Települési szennyvizek: források
Ipari szennyvizek Összetétel változatos (az ipari tevékenység függvénye) Házi szennyvizek Az emberi metabolizmus termékei Vizelet, fekália, használati vizek stb. Szennyezőanyagok összetétele az étkezési szokások Eltérés: vízhasználati szokások (takarékosság) Fekete és szürke szennyvizek: Mo.-n még nem elterjedt Kommunális (házi jellegű)

6 Biológiai bonthatóság
Vegyületek biológiai folyamatok révén (egyszerűbb vegyületekké) történő átalakítása Szervesanyagok: Csak egy részük biológiailag bontható A bontás sebessége nagymértékben változhat Oldott és szilárd formában

7 A csatornarendszer kialakítása
Gravitációs, vagy kényszeráramoltatású? Elválasztott vagy egyesített? Lehetséges hatások: Szervesanyag lebontás (ez baj?) Szulfátok, szulfidok (toxikus, korrozív) Kénhidrogén képződés biológiai úton (bűzös)

8 A csatornarendszer kialakítása
Gravitációs, vagy kényszeráramoltatású? Elválasztott vagy egyesített? Gravitációs rendszerek: Hosszú tartózkodási idő ▶▶ anaerob folyamatok túlzott mértékben ▶▶ bűzképződés (kénhidrogén) korrózió (szulfát, szulfidok) Vákuumos rendszerek Három fázisú rendszer: aerob körülmények Gyakori a téli, jelentős hőmérséklet csökkenés Rövidebb tartózkodási idő 8

9 A tisztítás célja Első szennyvíztisztítók lebegőanyagok, szervesanyagok eltávolítása Módszer: a biológia művi (irányított környezetben történő működtetése Cél: kis térfogatban, sok mikroorganizmus Eljárások Csepegtetőtestek, 1800-as évek vége Eleveniszapos rendszerek, 1900-as évek Anglia, USA 9

10 Hogyan működik? A csepegtetőtest
Biofilm (néhány 100 mikron vastagságú) Levegőztetés természetes módon (csepegés) Biofilm vastagodás (biológiai növekedés eredményeként) Biofilm leválás – a leváló anyag visszatartása szükséges Megoldás: ülepítőkkel

11 Csepegtetőtest „robbantott” rajza

12 Műanyag töltet

13 Hogyan működik? Az eleveniszapos rendszer
Pehely (néhány 100 mikron átmérőjű) Levegőztetés mesterséges módon (gépészeti berendezések) Recirkuláció (aktív biomassza visszavezetése – lásd később) Ülepítők alkalmazása szükséges Jelenleg a világon legelterjedtebb

14 Az eleveniszapos rendszer kialakítása

15

16 Levegőztetett eleveniszapos rektor

17 Ülepítés Gravitáció hatására (súlykülönbség)
Általában „nagy” műtárgyakban Nagyszámú ülepítő kialakítási változat, … és emiatt sok-sok ülepedéssel kapcsolatos probléma

18 Ülepítő műtárgy függőleges metszet

19 Utóülepítő „üresen”

20 Ülepítő „tele”

21 Tisztítási igények növekedése
Növényi tápanyagok (nitrogén és foszforformák) eltávolítása BNR (biological nutrient removal) rendszerek Dél-Afrika (1970-es évek): az első BNR-ek Különböző (pl. nem levegőztetett) reaktorok alkalmazása Bonyolult kialakítás, nehéz üzemeltetés

22 Az eleveniszapos rendszer sémája

23 Bonyolultabb reaktorelrendezések

24 Az 5 lépcsős Bardenpho eljárás

25 Eleveniszapos-cs.t. kombinációk

26 Biofor típusú biofilter
1. Szennyvíz bevezetés, 2. Öblítő levegő 3. Levegőbevitel, vagy szénforrás bevezetés, 4. Tisztított víz elvezetés, 5. Öblítő zagyvíz elvezetés, 6. Öblítővíz

27 Szennyvíztisztítók tervezése
Kétféle megközelítés 1. Hagyományos (mérnöki) Biológiai műtárgytérfogatok meghatározása Tapasztalatok, összefüggések felhasználása („ökölszabályok”) Méretezési segédletekben, irányelvekben Ülepítők, meghatározása Hidraulikai számításokkal, ellenőrzésekkel Alkalmazása: ritka

28 Szennyvíztisztítók tervezése
Kétféle megközelítés 1. Modellszámításokkal, szimulációkkal Biológiai műtárgytérfogatok meghatározása Reakciókinetikai ismeretek felhasználásával Mikroorg. szaporodás, pusztulás sebességek Különböző környezetben (levegőztetett vagy nem?) Matematikai modellek (1984-től) Differenciál egyenletrendszerek Számítógépen Ülepítők, meghatározása A hidraulika szimulációjával

29 És a további innovációk…
Biológiai reaktorok Bioszűrők Kiváltják az ülepítőt is Fluidágyas/mozgóágyas reaktorok UASB (bonyolult hidraulikai viszonyok és biológia) MBR rendszerek Fázissztétválasztás 0,1 μm-es pórusokon keresztül „Nem hagyományos” biológiai rendszerek Anammox, Sharon (anaerob ammonium oxidáció)

30 Fluid ágyas reaktor séma

31 UASB reaktor séma

32 UASB reaktor

33 UASB reaktor

34 Membrán bioreaktorok (MBR)

35 Membrán bioreaktorok (MBR)

36 Összefoglalásként A szennyvíztisztítás:
Környezetvédelmi szempontból fontos Befogadó védelem, epidemiológiai kockázat csökkentése Multidiszciplináris tudást igényel Mérnöki tudás (gépészet, irányítástechnika, műtárgy méretezés, kémia, biológia …) Költséges (max év élettartam, energiaigény)