Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Ipari víztisztítás Takó Szabolcs Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Ipari víztisztítás Takó Szabolcs Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék"— Előadás másolata:

1 Ipari víztisztítás Takó Szabolcs Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék

2 Mivel fogunk foglalkozni?

3 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

4 Vízhasználatok Magyarországon 2004-ben Forrás:

5 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 villamosenergia- iparban, vegyiparban, kohászatban stb.) o Az elhasznált víz – lehűtése és szükség szerinti tisztítása után – visszavezethető, vagy – akár melegen – más üzemrészben fölhasználható. Forrás: Kelemen L. (2011)

6 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)

7 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)

8 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)

9 Célkitűzések Az ipari víz kezelés négy problémás területet kezel: Korrózió Kiülepedés, kirakódás Mikrobiológiai aktivitás Maradék szennyvizek ártalmatlanítása

10 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)

11 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

12 Felszíni-víz tisztítás Homok fogó ülepítő medence gyors homok szűrő Ózonozó medence Granulált aktív- szén adszorber Tisztavíz medence előzetes klórozás Cl 2 Ivóvíz szolgáltatás Nyersvíz flokkulans RM (gyors keverő) flokkulator lassú keverő koagulans RM (gyors keverő) PAC RM (gyors keverő)

13 Ipari víz előkészítése Vízlágyítás Sótalanítás

14 Vízlágyítás – Lágyítási eljárások Víz lágyítása kicsapatással (mésszel, mész-szódával, trisóval) Mágneses módszer Savas lágyítás Termikus eljárások Forrás: Kelemen L. (2011)

15 Szén-dioxid – szénsav – hidrogén-karbonát – karbonát rendszer egyensúlya Hidrogén- karbonát pufferoló hatás: 3 HCO H + ↔ H 2 CO 3 3 HCO OH - ↔ CO H 2 O Ha pH ≤ 4,5A vízben csak CO 2 és H 2 CO 3 3 Ha 4,5 ≤ pH 8,3A vízben jelen van CO 2, H 2 CO 3 és HCO Ha pH ≥ 8,3A vízben jelen van HCO 3 - és CO 3 -

16 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 (Ca 2+, Mg 2+ ) sókkal vízben csak kismértékben oldódó csapadékot alkot: Forrás: Kelemen L. (2011)

17 Vízlágyítás– Meszes lágyítás lassú reaktorban Forrás: Kelemen L. (2011)

18 Vízlágyítás– Meszes lágyítás gyors reaktorban A gyors reaktorral folyó meszes lágyításban csak a Ca(HCO 3 ) 2 reakciója zajlik le teljesen, és ad csapadékot (CaCO 3 ). Ugyanis a Mg(HCO 3 ) 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(HCO 3 ) 2 aránya esetén (Mg:Ca < 1:2) igaz a gyakorlatban ez a reakcióegyenlet. Ebben az esetben a CaCO 3 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)

19 Vízlágyítás– Mész-szóda lágyítás A folyamat lényege, hogy a kalcium-hidroxid kicsapja a víz karbonát keménységét, a szóda pedig a nemkarbonát-keménységet okozó kalcium- és magnézium sóit. A szódaeljárás reakciói: Az oldatban maradó MgCO 3 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)

20 Mész-szódás lágyítás víz mészhidrát Ca(OH) 2 4 – meszes szuszpenzió 5 – lágyítandó víz 6 – keverős reaktor szóda Na 2 (CO) – szódatelítő 2 – szóda oldat 3 – mésztelítő 7 – ülepítő 8 – lágyított víz 9 – mésziszap Forrás: Dr. Licskó István

21 Vízlágyítás trisóval Na 3 PO 4 → 3 Na + + PO 4 3- A keletkező foszfátion a vízben jelen levő kalcium ionnal reagál 3 Ca PO 4 3- → Ca 3 (PO 4 ) 2

22 Vízlágyítás– Mágneses vízkezelés Az üzemi vízhálózatba belépő vizet mágneses téren ( permanens-, vagy elektro- mágnes) áramoltatják át, ahol a vízkő kristályokat (kalcit kristályok) képező Ca 2+ 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)

23 Savas lágyítás A víz hidrogén- karbonát tartalmának nem karbonát tartalmú sókká átalakítására alkalmas a kénsav vagy a sósav. Ca(HCO 3 )+ H 2 SO 4 ↔ CaSO 4 + CO 2 + 2H 2 O Na(HCO 3 ) + HCl ↔ NaCl + CO 2 + H 2 O Korrózió veszélyes eljárás a keletkező CO 2 és az adagolt sav miatt,ezért gondoskodni kell a gáztalanításról, ill. maradék karbonát keménységet kell biztosítani.

24 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)

25 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)

26 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)

27 Sótalanítás (4) – Egyáramos részleges sótalanítás (2lépcsős) Forrás:Dr. Chovanecz Tibor

28 Sótalanítás (5) – Teljes sótalanítás, kétlépcsős sótalanítóvel A szulfonsavas (erősen savas) gyanták hidrogénciklusban (R - SO 3 H) az összes fémsóval (kationokkal) reagálnak, és szabad savat hoznak létre: Forrás: Kelemen L. (2011)

29 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

30 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 tápvíz- előkészítésekor, 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)

31 Sótalanítás (8) – Regenerálás Forrás: Kelemen L. (2011) 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. Az erősen savas H + formájú ioncserélőket 6-10 %-os sósavval vagy 6-8 %-os kénsavval regenerálják.

32 Sótalanítás (9) – Regenerálás Forrás: Kelemen L. (2011) Kénsavas regenerálás esetén a keletkező CaSO 4 (gipsz) eltömi a gyanta pórusait és csökken a kapacitása. Ennek elkerülésére NaCl-oldattal előregenerálnak:

33 Sótalanítás (10) – Regenerálás Forrás: Kelemen L. (2011) Az erősen bázisos anioncserélőket NaOH-val (4 %-os oldattal), a gyengén bázisos anioncserélő gyantát pedig lehet NaHCO 3 10 %-os oldatával is regenerálni:

34 I PARI SZENNYVIZEK TISZTÍTÁSA

35 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)

36 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)

37 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)

38 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:

39 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:

40 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:

41 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:

42 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:

43 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:

44 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:

45 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)

46 Felületkezelő üzemek galvanotechnikai szennyvizei (1) A galvanotechnikai (felületkezelő) üzemek fémtárgyak felületét elektrolitokben más fémmel vonják be korrózióvédelmi, vagy esztétikai célból Forrás:

47 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. Felületkezelő üzemek galvanotechnikai szennyvizei (2) Forrás:

48 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 Felületkezelő üzemek galvanotechnikai szennyvizei (3) Forrás:

49 Felületkezelő üzemek galvanotechnikai szennyvizei (4) - Lúgos cianidos és savas kromátos szennyvizek tisztítása Forrás:

50 Felületkezelő üzemek galvanotechnikai szennyvizei (5) - Savas szennyvizek tisztítása Forrás:

51 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) Nehézfémek kinyerésére szolgáló eljárások Forrás: Kelemen L. (2011)

52 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) Vegyipari szennyvizek tisztítása (1) Forrás:

53 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 Vegyipari szennyvizek tisztítása (2) Forrás:

54 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 szociális- fekális szennyvizei, melyek hasonlóak az egyéb üzemek szennyvizeihez. A magas szervesanyag-tartalmú ipari szennyvizek szélsőséges pH-val és magas oldószertartalommal jelentkeznek. Vegyipari szennyvizek tisztítása (3) Forrás:

55 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 Vegyipari szennyvizek tisztítása (4) Forrás:

56 Olajipar

57 A modern kőolajfeldolgozás tipikus folyamatábrája (30-40%) Kőolaj Desztilláció Vákum desztilláció PB gáz (4-5 %) Vegyipari benzin (8-15%) Petróleum/Kerozin (5-8%) Fűtőolaj (0-20%) Gázkezelés Benzin reformálás Kénmentesítés Maradék Feldolgozás H2 Krakkolás Tüzelőolaj Benzin (30-40%) Gázolaj Koksz & Bitumen (5-15%) ÜZEMANYAG VEGYIPARI ALAPANYAG EGYÉB (*)

58 A „buborék” koncepció A „buborék” koncepciót általában a levegőbe kibocsátott SO 2 -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.

59 Szennyvizek keletkezése a kőolajiparban Forrás: dr. Barótfi István

60 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

61 Cukorgyártás

62 Cukorgyár vízforgalmi diagramja Forrás: dr. Barótfi István

63 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

64 Növényolaj gyártás

65 Növényolaj-ipari szennyvíztisztítás folyamatábrája ornyezettechnika-eloszo/ch04s05.html

66 Tejipar

67 Tejipari szennyvíz kétlépcsős biológiai tisztításának folyamatábrája Forrás: dr. Barótfi István

68 Papírgyártás

69 Papírgyár vízforgalmi diagramja Forrás: dr. Barótfi István

70 Papíripari szennyvíztisztító- folyamatábra 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

71 Papírgyári szennyvizek minőségi paramétereinek tipikus értékei

72 A cellulóz- és papírgyári szennyvizek szokásos kezelési módszerei és hatásfokuk

73 Több iparág szennyvizére jellemző szennyezés és tisztítási eljárásaik Forrás: Kelemen L. (2011) Az iparág—és a szennyvizek eredete Szennyvíz jellemzőkTisztítási eljárások FizikaiKémiaiBiológiai Cukorgyártás: úsztatás, szállítás, szeletelés, szaturáció, diffúzió préselés,kondenzátu m Nagy lebegőanyag-tartalom, növényi testmaradványok, szénhidrátok Fázisszétválasztás rács,ülepítő, ívszita hidrociklon,derítő) Stabilizációs tó, eleveniszapos biológiai kezelés, öntözés Tejipar: edénymosás, tejszeparálás, író, savó Savó KOI= [mg/l]ZsírfogókBiológiai csepegtető test (halastó) Húsipar, Baromfifeldolgozás, állatpihentető, vágás, hús és zsírfeldolgozás Nagy,oldott és lebegő szervesanyag-tartalom, fehérjék, zsírok BOI 5 = [mg/l] Durvarácsok, finomrácsok, zsírfogók FehérjekicsapásAnaerob tó, anaerob reaktor (oldómedence) és oxidációs árok Textilipar, gyapjúfeldolgozás: áztatás, mosás, fehérítés, színezés Nagy oldott és kolloid szerves-, szervetlen anyagtartalom, rostok, lebegőanyagok, pektinek, zsírsavak, lúgos detergensek stb. Rácsok, rostfogókGyapjúzsír- extrakció, emulzióbontás, pH beállítás kicsapás, Eleveniszapos biológiai rendszer

74 Több iparág szennyvizére jellemző szennyezés és tisztítási eljárásaik (folyt.) Forrás: Kelemen L. (2011) Az iparág—és a szennyvizek eredete Szennyvíz jellemzőkTisztítási eljárások FizikaiKémiaiBiológiai Cellulóz és papírgyártás: feltárás, mosás, fehérítés, osztályozás Nagy lebegő, kolloid és oldott szervetlenanyag-tartalom BOI 5 = [mg/l] Gépi szűrés, ülepítés Derítés, vegyszer regenerációs pH beállítás Stabilizációs tó, levegőztetett tó, eleveniszapos eljárás Gépipar: revétlenítés, zsírtalanítás, galvanizálás, öblítőfürdők Savak, lúgok, nehézfémek, cianid, mérgező, főként ásványi anyagok. Olajemulziók. Ülepítés, olajfogásSemlegesítés, a cianid klórozása, a króm redukálása, egyéb fémek kicsapása, emulzióbontás Olajfinomítók: frakcionálás, mosás, hűtés Fenol és kénvegyületek, szénhidrogének, hőszennyezés Rácsok, olajfogás, recirkuláció, előlevegőztetés Fakultatív, vagy levegőztetett stabilizációs tavak, eleven iszapos biológia. Műtrágya és gyógyszergyártás: edénymosás, hűtővíz, kazániszapolás, anyalúgok Nagy foszfor és nitrogén tartalom, oldott- szervesanyagok és oldószerek. KOI= [mg/l] Oldószerfogás, üstmaradékok kilevegőztetése Elégetése, semlegesítés, kolloidbontás Egy v. kétfokozatú eleveniszapos eljárás, tavas tározás, elöntözés

75

76

77

78


Letölteni ppt "Ipari víztisztítás Takó Szabolcs Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék"

Hasonló előadás


Google Hirdetések