Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

FOLYÓVIZEK OXIGÉN HÁZTARTÁSA. EGYSZERŰ O 2 HÁZTARTÁS SZENNYVÍZ SZERVESANYAG (BOI 5 ) HETEROTRÓF BAKTÉRIUMOK (LEBONTÁS) OXIGÉNBEVITEL O2O2.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "FOLYÓVIZEK OXIGÉN HÁZTARTÁSA. EGYSZERŰ O 2 HÁZTARTÁS SZENNYVÍZ SZERVESANYAG (BOI 5 ) HETEROTRÓF BAKTÉRIUMOK (LEBONTÁS) OXIGÉNBEVITEL O2O2."— Előadás másolata:

1 FOLYÓVIZEK OXIGÉN HÁZTARTÁSA

2 EGYSZERŰ O 2 HÁZTARTÁS SZENNYVÍZ SZERVESANYAG (BOI 5 ) HETEROTRÓF BAKTÉRIUMOK (LEBONTÁS) OXIGÉNBEVITEL O2O2

3 SZENNYVÍZ HATÁSA (EMISSZIÓ – IMMISSZIÓ)  BOI 5 emisszió nő, BOI 5 koncentráció nő, oldott O 2 koncentráció csökken (és fordítva)  O 2 fontos vízminőségi indikátor VÍZMINŐSÉGI OSZTÁLYOZÁS (O 2 esetére)  nyers szennyvíz: O mg/l  telítési koncentráció “tiszta” vízben (Henry törvény): ~ 10 mg/l (20 °C )  halak megóvása, szaporodása:  6 mg/l  eltérő érzékenység: ivadék kora, halfajok (pl. pisztráng 6-7 mg/l, ponty 4 mg/l)  vízhasználatok  integrált osztályozás

4 MÉRLEG SZERVESANYAG (C, N) ÜLEDÉK LÉGZÉS LÉGKÖRI DIFFÚZIÓ FOTOSZINTÉZIS MELLÉKFOLYÓK Oldott oxigén egyenlet:

5 nap O 2 fogyasztás Szerves szén (C) lebontása BOI  5 BOI 5 L Oxigén fogyasztás (BOI: 2.7 g O 2 = 1 g szerves C) L – maradék oxigén igény L0L0 L 0 = BOI  1. rendű kinetika (exponen- ciális) L (t) = L 0 exp(-k 1 t) BOI 5 = BOI  - BOI  exp(-k 1 5)= BOI  (1-exp(-k 1 5)) BOI = L 0 - L 0 exp(-k 1 t)=L 0 (1-exp(-k 1 t))

6 Lebomlási tényező (k 1 ) Lebontási folyamatok sebességét jelzi, kinetikai állandó Dimenzió: 1/nap Hőmérsékletfüggő  = 1.04 T T limit 20C 1 Érvényesség! Függ a szennyvíztisztítás mértékétől Technológiak 1 (T=20C)f Nincs tisztítás Mechanika Mechanika+kémiai kicsapatás Biológiai tiszt

7 Oxigén bevitel (légköri diffúzió) C < Cs C C s – telítési koncentráció Henry törvény: p = He C s p – parciális nyomás He – Henry szám f(T, P, sótartalom, stb.) T CsCs sótartalom TC s (mg/l)

8 Oxigén bevitel (légköri diffúzió, film elmélet) C V hh Molekuláris diff. tényező (m 2 /s) Oxigén átadási tényező (m/nap) Fajlagos oxigén beviteli tény.(1/nap) Megoldás: exponenciális (D = C S - C)

9 Oxigén beviteli tényező (k 2 ) Mi befolyásolja? - Áramlás jellemzői: turbulencia - Vízmélység, sebesség - Empirikus összefüggések - Érvényesség, dimenzió és kis H!!! EPA procedúrak 2  (1/nap) Mérés -Helyszíni nyomjelzős kísérletek illékony gáz injektálásával (etilén, propán, propilén, kripton)

10 CEE Fall, 2007 Atmospheric Reaeration Depth, (m) Depth, (ft) Method of Covar (1976) Uses formulae of: –O’Connor & Dobbins –Churchill –Owens-Gibbs Input stream velocity and depth of flow Select k r (d -1 ) at intersection of flow and depth coordinates

11 CEE Fall, 2007 Reaeration Coefficient Estimation from Stream Descriptions Water Body Descriptionk r (days o C) Small ponds and backwaters Sluggish streams and large lakes Large streams of low velocity Large streams of normal velocity Swift streams Rapids and waterfalls> 1.15 Source: Peavy, Rowe and Tchobanoglous, 1985

12 CEE Fall, 2007 Simplified Schematic Representation of Model Assume PF and define control volume as a unit rectangle Control volume moves downstream at constant velocity Determine the initial oxygen content after mixing (L 0 ) Compute DO at any time by solving differential equation for BOD exertion and atmospheric reaeration

13 Folyóra Q, v L h, C h q, L szv, C szv Feltételek: permanens (Q(t), E(t)=konst, 1D (azonnali elkeveredés), prizmatikus meder Szerves C (BOI) egyenlet: Vagy:levonulási idő (utazunk a folyón) L 0 számítása (1D): azonnali elkeveredés!

14 Folyóra Oldott oxigén (inhomogén lineáris diff. egyenlet) : D = C s - C deficit Q, v L h, C h q, L szv, C szv

15 Folyóra Q, v L h, C h q, L szv, C szv L x, t* LhLh L0L0 C ChCh C0C0 Cs C min x krit, t* krit D0D0 D max

16 Components of the Oxygen Sag Curve

17 CEE Fall, 2007 Definitions for the DO Sag Curve

18 Kritikus hely meghatározása Minimum:  0  2  1.5 – 2 nap Hígulás: L 0, D 0  D max, C min. Szabályozás. Iteráció. Mérés! Több szennyező: szuperponálható

19 Több szennyvízbevezetés Q, v L h, C h q 1, L szv 1, C szv 1 x, t* L LhLh L0L0 C ChCh C0C0 Cs C min x krit, t* krit D0D0 D max L h2 q 2, L szv 2, C szv 2 C h2 D o2

20 Streeter-Phelps (1925) oxigén modell Továbbfejlesztések: 1.Nitrifikáció egyszerűsítve 2.Nitrifikáció részletesebben 3.Szervesanyag oldott és ülepedő frakciók különválasztása 4.Üledék oxigén igénye 5.Fotoszintézis, légzés 6.Speciális eset: anaerob szakasz számítása Szervesanyag lebomlás egyenlete (L: BOI ∞ ) Oldott oxigén egyenlete (C: O 2 )

21 Nitrifikáció egyszerűsítve 5 20 nap BOI BOI C BOI N Kjeldahl N (Szerves N, NH4-N) - L N --> mérés Két lépés: Nitrosomonas 2NH O 2  2NO H 2 O + 4H + Nitrobacter2NO O 2  2NO g O g O 2  : 4.57 g O 2 L N =BOI N = 4.57KN Feltételek: - Nitrifikáló (aerob autotróf) baktériumok, - Lúgos környezet (pH > 6), - Oxigén jelenléte, oldott oxigén > 1-2 mg/l, - Toxikus anyagok gátolják! - Hőmérsékletfüggő - Legegyszerűbb leírás: L = BOI C + BOI N

22 Nitrifikáció N forgalom N1 N2 N3 Ülepedés Denitrifikáció Növényi asszimiláció Hidrolízis, ammonifi- káció Nitrifikáció O2O2O2O2 N1 – szerves N, N2 – NH4-N N3 – NO2-N, NO3-N N1N1 N2N2 N3N3 Oldott O 2 egyenletbe: - k nitrif 4.57 N2

23 Szervesanyag oldott és ülepedő frakciók különválasztása L p = f p Lpartikulált L d = f d Loldott t L0L0 ülepedés biológiai oxidáció

24 Üledék oxigén igénye Okok: -szennyvíz ülepedő részecskéi iszapréteget képeznek -elhalt növények, falevelek felhalmozódása -alga ülepedés Magas szervesanyag tartalmú üledék (iszap): -felső részében aerob, alsó részében anaerob lebomlási folyamatok  oxigén elvonása a vízből -lebomlás  CO 2, CH 4, H 2 S képződés -gázképződés  felszálló buborékok, iszap flotációja -esztétikai problémák Közelítés: konstans (?) megoszló terhelés (S) „SOD” S (g O 2 / m 2,nap) ÜledékS (gO 2 /m 2,nap) Települési szennyvíz(iszap) bevezetés környezetében (4) Szennyvízbevezetés alatti szakaszon 1-2 (1.5) Homokos üledék0.2-1 (0.5) Árapályos folyamtorkolati iszap (0.07)

25 Fotoszintézis, légzés 6CO 2 + 6H 2 0  C 6 H 12 O 6 + 6O 2 Napfény, glükóz Fotoszintézis (P mgO 2 /m 3,nap) 6CO 2 + 6H 2 0  C 6 H 12 O 6 + 6O 2 Légzés (R mgO 2 /m 3,nap) Sötétben t (h) P, R 24 t (h) O2O2 24 Cs túltelítettség CC t1t1 t2t2 PaPa PmPm Napi átlagos O 2 termelés Pm mérésből: fotoperiódus R, P számításból: alga egyenlet (Klorofill-a * a = P) Oldott O 2 egyenletbe

26 Oxigén vonal (ill. összes oldott oxigén deficit) számítása Deficit kezdeti értéke Szerves C lebontás Nitrifikáció Üledék oxigén igénye Fotoszintézis Vízinövényzet légzése

27 Anaerob szakasz számítása Nagy terhelés Időszakos vagy állandósult anaerob állapot Anaerob lebomlás, gázképződés, fémek visszaoldódása C t* L x1x1 1. Anaerob szakasz kezdete: x 1 (C=0) 2. Anaerob szakasz: x1x1 L1L1 3. Anaerob szakasz vége: x 2 x2x2 L2L2 x2x2

28 Példa: Szennyvízbevezetés hatása a befogadó oldott oxigén koncentrációjára (1 D, permanens) Települési szennyvíz jellemzői:LE BOI 5 koncentráció: 600 mg/l Kjeldahl N: 120 * 4.57 = 548 mg/l q = * 0.1 = m 3 /nap = 0.14 m 3 /s Befogadó vízfolyás jellemzői:Háttér koncentrációk: L h = 5 mg/l, C h = 8 mg/l T = 25 C, v = 0.5 m/s, Q = 15 m 3 /s, Cs = 8.4 mg/l k 1 = /nap, k 2 = 0.7 1/nap Kezdeti értékek: L 0 = 16.6 mg/l, D 0 = 0.47 mg/l Kritikus hely: t krit = 1.9 nap, x krit = 82 km C min = 3.6 mg/l Hígulás szerepe

29 Vízminőségi hatások különböző hígulási viszonyok esetén  C = f (Q/q) Hígulási arány (Dilution) CCCC DO sag: Streeter & Phelps (1925)

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48 Szerves (szennyvíz) terhelés hatása az oldott oxigén koncentrációra Kritikus hely Lebomlás (nem konzervatív anyagok)

49 Kommunális szennyvízbevezetések (2015) Befogadó víztestre számított hígító kapacitás Szennyvízzel terhelt vízfolyások ökológiai állapota, különböző hígulási viszonyok mellett

50 Az oxigén beviteli tényező hatása a kritikus oxigén koncentrációra, különböző hígulási arányok mellett

51 Következtetések a befogadó terhelhetőségétől függően a szennyvíztisztítási technológia megválasztására Hígulás (befogadó/szennyvíz hozam aránya, Q/q) a vízminőségi hatás szempontjából (oxigén viszonyok) meghatározó.Hígulás (befogadó/szennyvíz hozam aránya, Q/q) a vízminőségi hatás szempontjából (oxigén viszonyok) meghatározó. A szennyvíztelepeken nitrifikáció előírása fontos,A szennyvíztelepeken nitrifikáció előírása fontos, Dombvidéki vízfolyáson Q/q<30,Dombvidéki vízfolyáson Q/q<30, Síkvidéki vízfolyásnál Q/q <100,Síkvidéki vízfolyásnál Q/q <100, Pangó (kis esésű) víznél Q/q <200 esetén.Pangó (kis esésű) víznél Q/q <200 esetén.

52 Szabályozás: oxigén háztartás javítása Emisszió csökkentésének eszköze: Szennyvíztisztítás Települési (kommunális szennyvíz) – BOI, kN Ipari szennyvíz: élelmiszeripar (konzervgyár, vágóhíd, húsüzem, cukorgyár, szeszipar stb – BOI,KOI, kN), vegyipar (műtrágyagyártás – NH4), papírgyártás (KOI) Eleveniszapos szennyvíztisztító telep kémiai kicsapatással Mechanikai tisztítás+kémiai előkezelés Biológiai tisztítás

53 Rácsszemét kiszűrése Durvarács: 6-60 mm Finomrács: 4-6 mm

54 Homokfogó Gépészet, kiülepedés, lerakódások elleni védelem Szemcseátmérő: mm

55 Előülepítő Nyersiszap leválasztása

56 Biológiai (eleveniszapos) tisztítás Levegőztető medence + utóülepítő Feladata: Szervesanyagok eltávolítása (BOI 5 ) NH4-N oxidációja (nitrifikáció) Biológiai P eltávolítás Denitrifikáció

57 Biológiai (eleveniszapos) tisztítás Iszapkor 1-2 nap 2-7 nap > 7 nap

58 Biológiai (eleveniszapos) tisztítás: utóülepítő Fonalasodás Ülepíthető iszap szerkezet Forrás: Patziger, 2007

59 Szennyvíztisztítási technológiák relatív költsége és tisztítási hatásfoka Szennyvíz tisztítási technológia Rel. költségekTisztítási hatásfokok (%) N formák aránya (%) BerÜzemBOIÖNÖPNH 4 NO 3 Mechanika M + Kicsapatás Nagyterhelésű biológia Kisterhelésű biológia Nagyterhelésű Bio + P Kisterhelésű Bio + P NB +P +részleges N NB + P + teljes N

60 Nyers szennyvíz* mg/L Elfolyó tisztított szennyvíz mg/L KOI55050 BOI Tot-N5012 Tot-P81 ÖLA2005 Délpesti szennyvíztisztító telep - Budapest Technológia: Alap: nagyterhelésű biológiai tisztítás Biofilterek: nitrifikáció és denitrifikáció (methanol adagolással) Kémiai P eltávolítás (szimultán és utó kicsapatás) Iszap rothasztás + biogáz hasznosítás (kb. az energiaszükséglet 2/3-a)

61 Északpesti szennyvíztisztító telep - Budapest Technológia: Nagyterhelésű eleveniszapos (Szovjet technológia) Fejlesztés: (2004) Részleges nitrifikáció Kémiai előkezelés szeparált medencékben Iszap víztelenítés, rothasztók Nyers szennyvíz mg/L Elfolyó tisztított szennyvíz mg/L KOIKOI58261 BOI Tot-N4731 Tot-P82 ÖLA22512

62 Budapesti Központi Szennyvíztisztító Telep

63 Oroszlány: Membrán (MBR) technológia (2004)

64

65 Oroszlány MBR tisztítási hatásfokok: Nyers szennyvíz Tisztított víz Határérték KOI mgO2/l BOI5 mg/l 4963,025 pH pH7,727,946,5-9 ÖN mg/l 124,56,030 ÖKN mg/l 122,51,3 NO3 mg/l 0,6 36 NH4 mg/l ,12 5 ÖP mg/l 9,31,82 ÖLA mg/l Összes oldószer extract mg/l ,75

66 GYÖKÉRMEZŐS TISZTÍTÁS - SZÜGY

67 ÉPÍTETT VÍZINÖVÉNYES SZENNYVÍZTISZTÍTÓ RENDSZEREK LEBEGŐHÍNÁROS RENDSZER

68 Forrás: Guti Gábor (OFKD, 2012)

69 FAÜLTETVÉNYES SZENNYVÍZTISZTÍTÓ RENDSZEREK

70 TAVAS SZENNYVÍZTISZTÍTÓ RENDSZEREK A tavak az I., a II. vagy a III. tisztítási fokozat szerepét töltik be. Utótisztításként is alkalmazzák. Általában sorbakötött tó-egységek: Anaerob tó 3 – 5 m vízmélységgel Fakultatív tó 1,2 – 1,8 m vízmélységgel Utótisztító aerob tó 0,7 – 1,0 m vízmélységgel A fakultatív tóban lejátszódó átalakítási folyamatok

71 Egyéb pontszerű szennyezőforrások és a terhelés csökkentés eszközei: Állattartó telepek (BOI, NH4-N)  Megfelelő trágyatárolás  Hígtrágyás állattartás  almos trágyázás,  Mezőgazadasági felhasználás (újrahasznosítás) Hulladéklerakók csugalékvizei  Megfelelő műszaki védelem  Rekultiváció (felhagyott) Halastavak vízleeresztése  Jó tógazdálkodási gyakorlat  Leeresztés korlátozása Termálvíz bevezetés  Visszasajtolás (csak hő hasznosítása esetén)  Tározás visszavezetés előtt

72 Nagy létszámú állattartó telepek száma és a nagy létszámú telepekre becsült állatlétszám a részvízgyűjtőkön 2007-ben (db): Állattartó telepek Közel 8500 db. nagy létszámú és további 60 ezer kis létszámú állattartó telep található Magyarországon (OVGT, 2012) Előírások a trágyatárolásra: Helyes Mezőgazdasági Gyakorlat (HMGy) szabályainak bevezetése; Szabályos trágyatároló megépítése. (Az egységes környezethasználati engedélyre kötelezett állattartó telepek esetében ig, a többi nagy létszámú telepnél a határidő , kis létszámú állattartó telepek hígtrágyatárolóinak legkésőbb január 1-ig, míg istállótrágya- tárolóinak legkésőbb december 22-ig kell a követelményeknek megfelelni.)

73

74 BOIÖNÖP Szarvasmarha Tejelő tehén Sertés3512 Ló6110 Birka3.21 Baromfi Haszonállatok fajlagos emissziói (kg/egyed/év)

75 A halastavak eredet szerinti megoszlása: Halászati hasznosítás formái: természetes vízi halászat intenzív haltermelés tógazdasági haltermelés Hazai statisztikák (OVGT, 2010): 640 halastó, ha 1325 horgásztó, ha Környezeti hatások: Leeresztett víz minősége nem megfelelő (-) Hosszirányú átjárhatóság akadályozása (-) Európai jelentőségű a halastavak fészkelő, és vonuló madárállománya (+)

76 Forrás: Ősz Ágnes (OFKD dolgozat, 2012)

77 Gödöllő, horgászegyesület, I. tó, intenzív etetőanyagos ellátás Forrás: Ősz Ágnes (OFKD dolgozat, 2012) Varsád, tógazdaság, 6. telelő tó, intenzív tápos etetés

78

79

80

81 A termálvíz kutak vízminőségi adataiból számított átlagkoncentrációk és a vízfolyásokra számított átlagkoncentrációk összehasonlítása (arány: kút / folyó) Elsődleges probléma: hő és sótartalom (sóösszetétel) További problémák lehetnek: a termálvíz fenol, PAH, TPH tartalma

82 Termálvíz – befogadó párokra számított hígulási arányok eloszlása (több kút esetén az összegzett terhelésre számítva)

83 Következmények: Szubtrópusi fajok elterjedése, Sótartalom tartós megemelkedése „kettős” állapot a vízforgalomtól függően

84 Az egyik szentesi hűtőtó (Fotó: dr. Szilágyi Ferenc) Elhelyezési lehetőségek: Visszasajtolás a vízadó rétegébe, vagy ettől eltérő vízadó rétegbe Közvetlen bevezetés felszíni vizekbe azok ökológiai és kémiai állapotának lényeges romlása nélkül. Felszíni vizekbe vezetés, kezelés után (pl. halastavi pihentetés, természet-közeli tisztítás, fordított ozmózis, stb.). Természet-közeli tisztítási módszerek alkalmazása Fordított ozmózis Használt termálvíz környezetkímélő elhelyezése létesített vizes élőhelyeken

85 Települési diffúz szennyezések csökkentése: Csatornázatlan települések - szikkasztott szennyvíz  Csatornázás, rákötés a meglévő rendszerre - illegális szennyvízbevezetések felszámolása  Házi szennyvíztisztítók (oldómedence + szikkasztás) – szakszerű egyedi szennyvízelhelyezés Belterületi állattartás szabályozása (trágyatárolás – szigetelés, fedés) Felszíni szennyeződések lemosódása  Köztisztasági tevékenység  Lefolyás szabályozás (vízvisszatartás – beszivárogtatás, lefolyás hullám késleltetése tározással)  Csatornázás: egyesített rendszer  elválasztott rendszer

86

87 Egyszerű oldómedence és hagyományos (szikkasztásra alkalmas helyi talajban kialakított) dréncsövezett szikkasztó rendszer Bővített oldómedence, kis mélységű, homokkal töltött árkos szikkasztó rendszer és adagoló szivattyú Bővített oldómedence, homokszűrő és dombként kiemelkedő rendszer, adagoló szivattyúkkal

88 Szennyezőanyag Esemény-átlagkoncentráció (EMC) középértékek Medián90%-os percentilis Összes lebegőanyag [mg/l]141–234424–671 BOI 5 [mg/l]10–1317–21 KOI [mg/l]73–92157–198 Összes foszfor [mg/l]0,37–0,470,78–0.99 Oldható foszfor [mg/l]0,13–0,170,23–0,30 TKN [mg/l]1,68–2,123,69–4,67 NO 2+3 -N [mg/l]0,76–0,961,96–2,47 Összes Cu [  g/l] 38–48104–132 Összes Pb [  g/l] 161–204391–495 Összes Zn [  g/l] 179–226559–707 Átlagos városi helyszín felszíni lefolyásának vízminőségi jellemzői a National Urban Runoff Project (NURP) felmérése alapján

89 Szennyezőanyag lemosás: „first flush”

90 Vízvisszatartás: porózus burkolat kivitelezése vízáteresztő és vízzáró altalaj esetén

91 Homokszűrős víznyelő Füvesített árok

92 Időszakos tározómedence sémája

93 Állandó tározómedence sémája

94 Eszközök a befogadó oxigén háztartás javításához Öntisztulás javítása, oxigén bevitel fokozása: Fenéklépcső, fenékküszöb,bukó stb. (hosszirányú átjárhatóság korlátozása miatt ökológiai szempontból nem jók), szűkület, surrantó Iszapkotrás, üledék eltávolítása (folyók, tavak) Természetközeli (ökológiai szemléletű) mederrendezés Kanyargós meder (meanderezés), parti zóna megléte Csobogók, kiöblösödések  változatosabb élőhelyek, gazdagabb élővilág  szabálytalanabb áramlás, oxigén bevitel növelése  hosszabb tartózkodási idő, öntisztulás  természetes ártér, hordalék visszatartás Tavak oxigén ellátottságának javítása Hipolimnion (alsó réteg) levegőztetése, cirkuláció (csak mély tavakban)

95 Belterületi szakasz: Egyenes, burkolt trapézmeder

96 Kisvízi meder kiszélesítése, lankás rézsű - meanderezés kialakul Belterületi természetes állapotú szakasz

97 Függőleges vonalvezetés, fenéklépcső Függőleges vonalvezetés, surrantó

98

99 Kombinált partvédelem elhabolás ellen Árnyékolt meder

100 DOMBVIDÉKI KIS- ÉS KÖZEPES VÍZFOLYÁSOK REHABILITÁCIÓJA

101

102

103

104

105

106

107 Köszönöm a figyelmet!


Letölteni ppt "FOLYÓVIZEK OXIGÉN HÁZTARTÁSA. EGYSZERŰ O 2 HÁZTARTÁS SZENNYVÍZ SZERVESANYAG (BOI 5 ) HETEROTRÓF BAKTÉRIUMOK (LEBONTÁS) OXIGÉNBEVITEL O2O2."

Hasonló előadás


Google Hirdetések