Biológiai szennyvíztisztítás Dr. Lakatos Gyula intézetigazgató NSZFI Környezetvédelmi Továbbképzési Konferenciája NSZFI, 2009.11.26.

Az előadások a következő témára: "Biológiai szennyvíztisztítás Dr. Lakatos Gyula intézetigazgató NSZFI Környezetvédelmi Továbbképzési Konferenciája NSZFI, 2009.11.26."— Előadás másolata:

1 Biológiai szennyvíztisztítás Dr. Lakatos Gyula intézetigazgató NSZFI Környezetvédelmi Továbbképzési Konferenciája NSZFI, 2009.11.26.

2 Szennyvíz, szennyvíztisztítás Szennyvíz: Közvetlen, vagy közvetett emberi tevékenységgel összefüggő szennyezési folyamat terméke, amely általában valamilyen szennyező anyagot tartalmaz. SzennyezésSzennyeződés

3 Szennyvíz eredete –Kommunális –Ipari –Mezőgazdasági Szennyvíztisztítás: emberi tevékenység, amely a szennyezőanyag ártalmatlanítását, eltávolítását valósítja meg.

4 Szennyvíz anyagai a/ vízzel szembeni viselkedés: - nem oldott anyagok - oldott anyagok b/ változnak-e - nem rothadó - rothadó c/ kémiai összetétel - szervetlen - szerves BOI 5 feltételei BOI 5, KOI sCr, KOI sMn, TOC

5 Biológiai szervezetek Mikroszervezetek - Colera vibrio/13 nap - Salmonella - Schigella/12 nap - Leptospira/3-9 nap - Coli - Micobacterium/5 hónap - Hepatitis vírus - Polio vírus - Echo vírus - Adeno vírus - Reo vírus Parazita - Ascaris - Trihinus - Taenia

6 Vízszennyezés Szennyező anyag HatásMegoldás 1. Biológiailag bontható szerves anyag O 2, hal, bűz Aerob és anaerob fermentáció 2. Biológiailag nehezen bontható szerves anyag Íz, szag, karcinogén kémiai oxidáció adszorpció 3. Pathogén mikro- organizmus Vírus, baci, parazita Kémiai oxidáció 4. Mérgező anyag Letális szubletális Kicsapás kémiai oxidáció

7 5. Lebegő anyag LerakódásÜlepítés 6. Zavarosságot okozó anyag Esztétikai, halpusztulás Koaguláció, kémiai oxidáció 7. Növényi tápanyagok Eutrofizálódás Kicsapás, ioncsere 8. Sók Keménység, Na % 9. Hőmérséklet Hőterhelés Hűtés, tározás 10. Egyéb

8

9 Mechanikai tisztító berendezések Megnevezés Eltávolítás szennyezők Jellemző erőhatás 1. Rácsok szűrők Nagy méretű úszó, lebegő Szűrőhatás, aprítás 2. Homokfogók Kis méretű lebegő, ásványi Gravitációs 3. Ülepítők Kisméretű úszó, lebegő Gravitációs 4. Hidrociklon - ” - és szilárd centrifugális 5. Úsztató berendezések Úszó, folyékony, szilárd Gravitációs (felhajtóerő) 6. Flotációs berendezések Úszó, lebegő, folyékony, szilárd Gravitációs (felhajtóerő) 7. Sűrítők Úszó, lebegő, folyékony, szilárd Gravitációs (erőhatás) 8. Oldómedencék Úszó, lebegő, folyékony, szilárd Gravitációs (erőhatás)

10

11

12 Szennyvíztisztítás Elsődleges (mechanikai) Másodlagos (biológiai) Harmadlagos Biológiai : műtrágyás: eleveniszapos műtrágyás: eleveniszapos csepegtetős csepegtetős forgólapátos forgólapátos műtrárgy nélküli: műtrárgy nélküli: árasztás árasztás esőztető esőztető halastavi halastavi Biológiai : Biológiai : aerob: homogén reaktor aerob: homogén reaktor fix biofilm fix biofilm anaerob anaerob

13

14 Biológiai szennyvíztisztítás Biológiai bonthatóság: primer primer teljes teljes elfogadható elfogadható Lebontás sebessége függ : - Fizikai eloszlás (valódi oldat, kolloid, durva diszperz) - Fizikai eloszlás (valódi oldat, kolloid, durva diszperz) - Kémiai összetétel ANT + 0 – C’C’ c 3 1 4 2

15 Biológiai aerob eljárás fontosabb tényezői: tartózkodási idő tartózkodási idő recirkulációs idő recirkulációs idő biokémiai jellemzés biokémiai jellemzés hőmérséklet hőmérséklet O 2 és turbulencia O 2 és turbulencia pH hatás pH hatás ásványi tápanyag igény ásványi tápanyag igény nehéz fémek nehéz fémek biológiai tényezők biológiai tényezők adaptáció adaptáció szelekció- mutáció szelekció- mutáció

16

17

18

19

20 1.) Szerves anyag átalakítás szerves anyag + O 2 CO 2 + H 2 O + energia 2.) Új sejtek létrehozása szerves anyag + P + NH 3 + O 2 új sejt + CO 2 + H 2 O 3.) Más sejtek degradációja sejt + O 2 CO 2 + H 2 O + (NH 3 vagy NO 3 ) + energia baktérium enzim baktérium energia baktérium enzim

21 Eleveniszapos folyamat Baktériumok Baktériumok Pehelyképző szénvegyületek oxidálók Fonalképző szénvegyületek oxidálók Nitrifikálók (Nitromonas, Nitrobacter) Nitromonas: NH 3 +1,5O 2 =HNO 2 +H 2 O Nitrobacter : HNO 2 +0,5O 2 =HNO 3 Hőmérséklet (12) pH (7,2)

22 Az eleven iszap működése függ 1. nyers szennyvíz (BOI 5 ) 2. tápanyagok (N és P) 3. oldott oxigén (O 2 %) 4. tartózkodási idő 5. pH (6,5-8,0) 6. toxicitás (akut, krónikus) 7. hőmérséklet (20-30) 8. keverés (lerakódások) 9. hidraulikai viszonyok

23

24 Működési ellenőrzés Vizuális Analitikai Szín O 2, O 2 % Szag BOI 5 Hab KOI Alga növekedés O 2 felvétel Elfolyó tisztasága lebegőanyag Buborék tápanyag Úszó anyag pH Kirakódás olaj,zsír Folyási viszonyok mikroszkópos vizsgálat Zavarosság egyéb kémiai vizsgálat

25 Iszap felfúvódás Megelőzése C:N:P arány biztosítása C:N:P arány biztosítása (F/M) beállítása (F/M) beállítása O 2 koncentráció O 2 koncentráció intenzív keverés intenzív keverésElhárítása: szeparátor felhasználása szeparátor felhasználása flokkuláló anyagok alkalmazása flokkuláló anyagok alkalmazása polimerek alkalmazása polimerek alkalmazása klór alkalmazása klór alkalmazása Ca(OH) 2 alkalmazása Ca(OH) 2 alkalmazása iszap koncentráció növekedése iszap koncentráció növekedése iszaptartózkodás növekedése iszaptartózkodás növekedése

26 Anaerob lebontás folyamata A szerves anyagok anaerob lebomlása során széndioxid, metán és víz keletkezik. C 6 H 12 O 6  3CH 3 COOH 3CH 3 COOH  3CH 4 + 3CO 2 CO 2 + 4H 2  CH 4 + 2H 2 O +400kJ

27 Anaerob iszapkezelés (fermentáció) A szennyvíztisztítás során keletkező iszapok (5-6% szárazanyag tartalom, ill. 60-70% szerves anyag tartalom) anaerob rothasztó tartályokban történő kezelése során, a mezofil tartományban(30-35 °C) 20-30 nap alatt az eredeti szerves anyag tartalom kb. 45-50%-a lebomlik és biogáz keletkezik (65% CH 4, 35% CO 2 ). A lebomlás feltétele, hogy oxigénmentes környezet, ideális hőmérséklet (+30-35°C), sötétség és megfelelő nedvesség legyen, mert a metán termelő baktériumoknak ezek az életfeltételei.

28 Mikrobiológiai alapok HIDROLÍZIS - Hidrolizáló mikroorganizmusok (zsírok, cellulóz, keményítő, fehérjék) SAVAS ERJEDÉS - Acetogén mikroorganizmusok (cukrok, aminosavak, zsírsavak) METÁN FERMENTÁCIÓ - Metanogén mikroorganizmusok (illékony zsírsavak – acetát -, hidrogén) Metánképzés szennyvíz (szennyvíziszap) hidrolízis szerves oldott vegyületek (pl. zsírsavak) acidifikáció ecetsav metánképzés CH 4 + CO 2

29 Az anaerob kezelés (fermentáció) célja Az iszap tömegének és térfogatának csökkentése Biogáz előállítása, hasznosítása Az iszap fertőzőképességének csökkentése Biológiailag stabil biotrágya előállítása A keletkező biotrágya mezőgazdasági és/vagy rekultivációs hasznosítása

30 A kezelés optimális feltételei Tápanyag összetétele; nedvesség/szárazanyag tartalom Tápanyag összetétele; nedvesség/szárazanyag tartalom A mikroorganizmusok fajtái, számuk A mikroorganizmusok fajtái, számuk Hőmérséklet: 30-60 °C Hőmérséklet: 30-60 °C Tartózkodási idő: 10-30 nap Tartózkodási idő: 10-30 nap Keverés Keverés pH (7,2-7,6), toxikusság, elsavanyodás pH (7,2-7,6), toxikusság, elsavanyodás Reaktor kialakítás: anyag-szerkezet, forma, szigetelés, Reaktor kialakítás: anyag-szerkezet, forma, szigetelés, fűtés, keverési módok fűtés, keverési módok Keletkező végtermékek: Keletkező végtermékek: Biogáz (metán és széndioxid keveréke) Biotrágya (3-4% szárazanyag tartalmú iszap)

31 Szerves anyagok környezetkímélő fel-dolgozása Értékes energiaforrás – biogáz - előállítás A kellemetlen szaghatások csökkennek Az iszapstruktúra átalakul (állagjavítás) Nem szennyezi a légkört metánnal Kis tápanyagveszteség Javul a növények tápanyag-hasznosítása A biotrágya higiénizálása Az anaerob kezelés előnyei

32 Természetes tisztítás Nádas medence Nádastó

33 Biomembrán, SBR

34 1. Membrán biotechnika reaktor (MBR) 2. A termofil aerob biológiai szennyvíztisztítás 3. Aerob szennyvíztisztítás iszapgranulációval Hol tartunk és a jövő…

35 4. Az eleveniszap minőségi változtatása és rögzítése új típusú adszorbeáló hordozókon 5. Intelligens polimergélek a szennyvíz-technológiában 6. Ózonizálás a szennyvíztisztító telepen „Micropoll stratégia”

36 Dr. LAKATOS GYULA – CZUDAR ANITA KÖRNYEZETVÉDELEM I. SZENNYVÍZTISZTÍTÁS Debreceni Egyetem, Alkalmazott Ökológiai Tanszék 2008

37 Köszönjük a figyelmet!