Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Trendek és innovatív módszerek a szennyvíztisztításban Fleit Ernő, Somlyódy László, Licskó István és Szabó Anita BME Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Trendek és innovatív módszerek a szennyvíztisztításban Fleit Ernő, Somlyódy László, Licskó István és Szabó Anita BME Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék."— Előadás másolata:

1 Trendek és innovatív módszerek a szennyvíztisztításban Fleit Ernő, Somlyódy László, Licskó István és Szabó Anita BME Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék

2 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék, WASTEWATER th International Conference & Exhibition Olomouc, May Somlyódy László Fleit Ernő II. Szennyvízágazati konferencia NAGY SZENNYVÍZTISZTÍTÓ TELEPEK: A MAGYAR CSODA … II. Szennyvízágazati konferencia NAGY SZENNYVÍZTISZTÍTÓ TELEPEK: A MAGYAR CSODA … Budapest University of Technology and Economics

3 SZENNYVÍZTISZTÍTÁS MAGYARORSZÁGON: 2003

4 SZENNYVÍZTISZTÍTÁS MAGYARORSZÁGON: 2015

5 Az előadás célkitűzései  A hazai szennyvíz technológia kiemelt problémáinak bemutatása Szennyvíz összetétel és mennyiség változásai Szennyvíz összetétel és mennyiség változásai Meglévő telepek intenzifikálása Meglévő telepek intenzifikálása Felzárkózás az EU követelményekhez Felzárkózás az EU követelményekhez  A biológiai és kémiai kezelés fejlődése  Esettanulmányok és példák a hazai fejlesztési lehetőségekre  Áttörési lehetőségek és kihívások  Következtetések

6 Fejlődéstörténet  Könnyen bontható szervesanyagok eltávolítása  Eleveniszapos telep nitrifikációval  Eleveniszapos telep denitrifikációval  Eleveniszapos telep denitrifikációval, biológiai foszforeltávolítással  Integrált rendszerek (+ fixfilm, + MBR)

7 Fölös iszap Eleveniszapos medence Nyers víz Recirk. iszap Tisztított víz Utóülepítő Könnyen bontható szervesanyagok eltávolítása

8 Fölös iszap Nyers víz Iszap recirkuláció Utóülepítő AnaerobAnoxikus reaktorterek Eleveniszapos telep elő-denitrifikációval és biológiai foszforeltávolítással

9 Mire következtethetünk a több mint 100 éves történetből?  Növekvő komplexitású Sztöchiometriai és kinetikai modellek; Sztöchiometriai és kinetikai modellek; Reaktorok és reaktorelrendezések (UCT, UASB, MBR rendszerek, stb.) Reaktorok és reaktorelrendezések (UCT, UASB, MBR rendszerek, stb.)  Integrált (és on-line) folyamatszabályozás  Változó (ám egyre kisebb koncentrációkban értelmezett) szennyezők (EDS-EDC) KÖVETKEZTETÉS – bármely technológiai probléma megoldható, legfeljebb csak pénz kérdése ?

10 Fenntartható a szokásos üzletmenet? – Nem feltétlenül…  Pénz és energiakorlátok  LCA (életciklus) elemzések következtetései  Szennyvíztelepek CO 2 és NOX kibocsátásai  Versenyfutás az idővel (és a szennyvíz minőséggel + mennyiséggel)  Szemléletváltozás szükséges/várható?

11 Hogyan oldunk meg technológiai problémákat? HHNH/NH HHHNH NHHNH/NHNH A késztetés: szennyvíz összetétel, mennyiség, határértékek A technológiai válasz H = hagyományos, HNH = hagyományosan nem hagyományos, NH = nem hagyományos

12 Kecskeméti szennyvíztisztító telep Névleges terhelés = m 3 /d → jelenlegi terhelés ~ m 3 /d; (ma: 180 ezer LEÉ) Az eredetileg nagyterhelésű telep jelenleg kisterhelésű (0,18 kgBOI 5 /kgTSS/d)

13 Hagyományos problémák hagyományos módon történő jó megoldása  Megoldandó problémák csatornahálózat fejlesztés miatt növekedő hidraulikai és szervesanyag terhelés csatornahálózat fejlesztés miatt növekedő hidraulikai és szervesanyag terhelés szigorodó határértékek (P eltávolítás) szigorodó határértékek (P eltávolítás) nitrifikáció javítása (téli időszak) nitrifikáció javítása (téli időszak) biogáz termelés fokozása biogáz termelés fokozása távlatosan a környezetterhelési díj minimalizálása távlatosan a környezetterhelési díj minimalizálása

14 Melyek a problémák? TSSKOI BOI 5 NH 4 -N NO 3 -N TP Nyers szvíz n.d.14,7 Jelenlegi elfolyó 40956,54,90,96,3 Kémiailag intenzifikált 76383,291,1 Határértékek: KOI: 75 mg/L BOI 5 : 25 mg/L TN: 50 mg/L TP: 10 mg/L (5 mg/L – 2010-től) NH 4 -N: 10 mg/L TSS: 50 mg/L

15 Eredmények (1) A kémiai kezeléssel a biológiai tisztítóegységek szervesanyag terhelése jelentősen csökkenthető Nyers szennyvíz KOI : mg/L ( mg/L oldott) BOI: mg/L

16 Eredmények (2) A jövőbeni összes-foszfor határérték betartása stabilan garantálható

17 Nyersiszap termelés [m 3 /d]: +27% Nyersiszap termelés [kg/d]: +21% Biogáz termelés [m 3 /d]: +30% Összes energia fogyasztás [kW/d]: -10% Eredmények (3) A kémiai kezelés pozitív hatású az iszapvonalra is

18 A kémiai kezelés járulékos hatása: javuló iszapszerkezet

19 Becsült relatív költségek % Vegyszeradagolás89 Iszapkezelés9 Iszap elhelyezés 2 Költség100 Biogáz termelés 37 Energia fogyasztás csökkenése 19 Bírság130 Ktd 50% 87 Haszon273 Nettó haszon 173

20 Majdnem mindegy mit adagolunk (a FeCl 2 és a FeSO 4 hasonlóan viselkedik)Majdnem mindegy mit adagolunk (a FeCl 2 és a FeSO 4 hasonlóan viselkedik) Stabilan alacsony P szint tartható (bírság elkerülhető, környezetterhelési díj minimalizálható)Stabilan alacsony P szint tartható (bírság elkerülhető, környezetterhelési díj minimalizálható) A képződő nyersiszap mennyisége 20%- kal megnőA képződő nyersiszap mennyisége 20%- kal megnő Jelentős megtakarítások érhetők el (ténylegesen fizetendő bírság/ktd)Jelentős megtakarítások érhetők el (ténylegesen fizetendő bírság/ktd) A kémiai előkezelés eredményei

21 A szervesanyag terhelés csökkentése következtében valószínűleg javul a nitrifikáció és kis mértékben romlik a denitrifikáció

22 A P eltávolítási célú kémiai kezelés erőteljesen befolyásolja a telep N forgalmát is (nitrifikáció és denitrifikáció)

23 telep N forgalmát tekintve A telep N forgalmát tekintve a kecskeméti példa sem általánosítható: Döntő fontosságú a nyers szennyvízzel érkező szervesanyag terhelés jellemzése (KOI frakcionálás) Van-e (elődenitrifikáció) marad-e (utódenitrifikáció) elegendő C forrás?

24 A kémiai előkezelés során a KOI eltávolítás hatásfoka a KOI frakciók (oldott/szilárd) arányától függ A kémiai előkezelés során a KOI eltávolítás hatásfoka a KOI frakciók (oldott/szilárd) arányától függ

25 Elsősorban a nagyobb méretű szervesanyagok eltávolítása lehetséges Elsősorban a nagyobb méretű szervesanyagok eltávolítása lehetséges Esetenként eltávolítható az oldott frakció (<0,45  m) 5-20 %-a is (nem, vagy nehezen szabályozható) Esetenként eltávolítható az oldott frakció (<0,45  m) 5-20 %-a is (nem, vagy nehezen szabályozható) Kis dózis: csak a nagyobb (>8  m) frakció eltávolítása lehetséges Kis dózis: csak a nagyobb (>8  m) frakció eltávolítása lehetséges Nagyobb dózis: a finomabb KOI frakció is (200 nm-nél nagyobb) eltávolítható Nagyobb dózis: a finomabb KOI frakció is (200 nm-nél nagyobb) eltávolítható Frakcionált szervesanyag eltávolítás

26 A könnyen bontható (oldott) KOI frakciók jelentős része eltávolítható megfelelő dózisú kémiai kezeléssel

27 A kémiai kezeléssel kapcsolatos további eredmények (NKFP 2002 projekt) A kémiai kezeléssel kapcsolatos további eredmények (NKFP 2002 projekt) A kémiai előkezeléssel az adott szennyvízben elérhető maximális szervesanyag eltávolítási hatásfok a nyers szennyvízben jelenlevő szervesanyag oldott/szilárd arányától függA kémiai előkezeléssel az adott szennyvízben elérhető maximális szervesanyag eltávolítási hatásfok a nyers szennyvízben jelenlevő szervesanyag oldott/szilárd arányától függ A kezelést követően megmaradó szervesanyagok részecskeméret eloszlása (szilárd szabályozható, oldott nem) a koaguláns dózistól függA kezelést követően megmaradó szervesanyagok részecskeméret eloszlása (szilárd szabályozható, oldott nem) a koaguláns dózistól függ Az előpolimerizált és háromértékű fém-sók eltérően viselkednekAz előpolimerizált és háromértékű fém-sók eltérően viselkednek Előpolimerizált fém-sók:Előpolimerizált fém-sók: Hatásuk a pH változásra kisebbHatásuk a pH változásra kisebb P kicsapásban kevésbé hatékonyakP kicsapásban kevésbé hatékonyak Szervesanyag eltávolítási hatékonyságuk hasonló v. kissé jobbSzervesanyag eltávolítási hatékonyságuk hasonló v. kissé jobb Kombinált alkalmazásukkal változtatható a kezelt szennyvíz C/P aránya

28 Egy évszázad tanulságai  A klasszikus biológiai és kémiai eljárások integrált alkalmazásával olcsóbb, helykímélőbb és megbízhatóbb szennyvízkezelés valósítható meg  A fejlett modellezési (ASM modellcsalád) és műszeres analitikai háttér rendelkezésre áll, ennek ellenére az egyes SZVT-k gondjainak megoldásához eseti labor- és/vagy helyi kísérleteket szükséges folytatni (finom hangolás)  A fejlődés nem zárult le újabb technológiák térnyerése újabb technológiák térnyerése újabb problémák megjelenése újabb problémák megjelenése

29 Hogyan oldunk meg technológiai problémákat? HHNH/NH HHHNH NHHNH/NHNH A késztetés: szennyvíz összetétel, mennyiség, határértékek A technológiai válasz H = hagyományos, HNH = hagyományosan nem hagyományos, NH = nem hagyományos

30 Újonnan felfedezett reakciómechanizmusok anaerob ammónium oxidáció - ANAMMOX Anaerob kemolitoautotróf mikroorganizmusok NH NO ,066 HCO ,13 H + = 1,02 N 2 + 0,26 NO ,066 CH 2 O 0,5 N 0,15 + 2,03 H 2 O

31 Új szennyezőanyagok  Ide Siegrist classification scheme  Tokio-i EDS eredmények

32 Nem hagyományos szennyezőanyagok – lehetséges hagyományos technológiai válasz?  Bizonyos szennyezőkre igen  Bizonyos szennyezőkre igen, de feltétlenül gazdaságtalan  Bizonyos szennyezőkre egyáltalán NEM

33 Nanotechnológia - nanoszennyező anyagok Design: K. Eric Drexler és Ralph Merkle 1995 Komponensek száma: 7 Atomok száma: 8,292 Szélesség: 5.8 nm Magasság: 5.8 nm Mélység: 5.8 nm

34 Várható-e az új technológiák betörése a szennyvíz (és víz) kezelésben? 2025: „All manufacturing industries can be totally restructured as we learn to build things from the molecular level” „Nanovilág”

35 Melyek lehetnek a nanorészecskék szennyvíz technológia szempontjából releváns tulajdonságai?  Megnövelt relatív felület  Megnövelt kvantum hatások  Változtatható viselkedés (optikai, elektromos, mechanikai, mágneses)  Változó és szabályozható reaktivitás (pl. szorpció)  Nanoszerkezetű katalizátorok, szorbensek és reaktív membránok Komponensek száma: 4 (egyetlen kovalens szerkezetben) Atomok száma: 3,846 Szélesség: 3.8 nm Magasság: 3.8 nm Hossz: 6.4 nm (tengelyek nélkül)

36 A nanoszerkezetek kutatásának céljai (CBEN/Rice University és US EPA) Kárelhárítás/szervesanyag lebontás (TCE, PCB talaj- talajvíz rendszerekben), nehézfémek szelektív eltávolítása Szennyezőanyag eltávolítás nagyon alacsony koncentráció tartományokban Alkalmazás szűrési és fertőtlenítési technológiákban Biofilmek és biológiai hártyák kialakulásának megelőzése és/vagy eltávolítása Egyéb…

37 Intelligens anyagok és nanoszerkezetek? Intelligens gélek működése

38 IASON – INTELLIGENS ISZAPPELYHEK NANOTECHNOLÓGIAI KONSTRUKCIÓJA ÉS ALKALMAZÁSA A BIOLÓGIAI SZENNYVÍZTISZTÍTÁSBAN (3/081/2004 NKFP) Mi az amit ma még nem tudunk szabályozni az eleveniszapos szennyvíztisztításban? I – I ntelligent A – A rtificial S – S ludge O – O perated by N – N anotechnology

39 Hogyan oldunk meg technológiai problémákat? HHNH/NH HHHNH NHHNH/NHNH A késztetés: szennyvíz összetétel, mennyiség, határértékek A technológiai válasz H = hagyományos, HNH = hagyományosan nem hagyományos, NH = nem hagyományos

40 Az első lépés(ek) – immobilizáció – tervezett iszappelyhek Immobilizáció egyszerű adszorpcióval Ionos kötésekkel Kovalens kötésekkel Kereszt-kötéssel Mátrixba ágyazással Mikrokapszuláció Kombinált módszerek Heterotróf szennyvízbaktériumok (Dél-Pesti SZVT-ről) PVA-PAs hidrogélen (400x)

41 PVA-PAA a betelepítés előtt és biomassza növekedés (1 hét alatt)

42 Technológiai funkciókra szelektált bakteriumok irányított szaporítása a hidrogéleken Nitrifikáló baktériumok, 100x FCsM Rt. Dél-Pesti SZVT

43 A nitrifikáció hatásfokának alakulása PVA-PAA géleken rögzített biomasszával (különböző beépített porozitás modulánsok - keményítő - alkalmazásával) nap

44 IASON- Távlati nanotechnológiai tervezési célok  Mikroszkópos méretű reaktorok létrehozása (szabályozott gradiensek) Szilárd hordozóanyag (hidrogél) Szubsztrát Oxigén Aerob réteg Anaerob/anoxikus réteg Végtermék

45 Nem hagyományos szennyezőanyagok irányított lebontása

46 Következtetések és kitekintés  A hagyományos technológiák alkalmasak és egyre költséghatékonyabbak a hagyományos szennyezőanyagok kezelésére  A szennyvíz összetétele gyorsabban változik, mint a telepek/technológiák „átfutási” ideje/élettartama – ezért voltak és lehetnek meglepetés forgatókönyvek, későn felismert tanulságok  A műszaki tudományok (pl. nano-, biotechnológia) gyors fejlődésben vannak: Ezt ki kell és lehet használni a szennyvíztechnológiai fejlesztésekben Ezt ki kell és lehet használni a szennyvíztechnológiai fejlesztésekben Környezeti hatásait azonban nem, vagy alig ismerjük Környezeti hatásait azonban nem, vagy alig ismerjük

47 Következtetések és kitekintés  Valószínű, hogy egyes szennyezőanyagok esetén szükséges lesz további NH megoldások keresése is (pl. szennyvíz összetétel tervezés és szabályozás)  Ez azonban elsősorban nem technológiai, hanem oktatási, kulturális és nem utoljára hatósági/jogi kérdés


Letölteni ppt "Trendek és innovatív módszerek a szennyvíztisztításban Fleit Ernő, Somlyódy László, Licskó István és Szabó Anita BME Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék."

Hasonló előadás


Google Hirdetések