Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Szabó Anita Egyetemi adjunktus BME Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Szabó Anita Egyetemi adjunktus BME Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék."— Előadás másolata:

1 Szabó Anita Egyetemi adjunktus BME Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék

2 Mechanikai fokozat Nagy sűrűségű szervetlen anyagok Úszó anyagok (zsír, olaj) Ülepedő szervesanyagok TSS, KOI, BOI, TP Biológiai fokozat Szervesanyag lebontás Nitrifikáció a szervesanyag terhelés függvényében KOI, BOI, NH 4 -N, PO 4 -P, TP A klasszikus biológiai szennyvíztisztítás

3 Def: A szennyvizek kémiai módszerekkel való tisztítása – szűkebben: Fe, Al, Ca, Mg tartalmú sók adagolása Célja: 1. Foszfor eltávolítás (foszfát kicsapás) Fe 3+ + PO 4 3-  FePO 4 (<0,1 mg/L TP) 2. Lebegőanyag és szervesanyag eltávolítás koaguláció-flokkuláció: Fe 3+  vas(III)-hidroxidok 3. Szulfid kicsapás (bűz csökkentése) A kémiai szennyvíztisztítás

4 Foszfát kicsapás Fe 3+ + PO 4 3-  FePO 4 Al 3+ + PO 4 3-  AlPO 4 Me/P arány elméletileg 1,0 – a valóságban több kicsapószer kell (környezeti tényezőktől függően) Párhuzamos reakciók – hidroxid képződés [Fe(H 2 O) 6 ] 3+ + H 2 O  Fe(OH) 3  3H 2 O + 3H 3 O + [Al(H 2 O) 6 ] 3+ + H 2 O  Al(OH) 3  3H 2 O + 3H 3 O + Foszfor eltávolítás (egyszerűsített reakciók)

5 Több folyamat kombinációja Fém-hidroxid kicsapódás (enyhén pozitív töltés) Foszfátot és hidroxidot is tartalmazó csapadék képződése PO 4 3- adszorpciója a képződött csapadék felületén Fázisszétválasztás! Foszfor eltávolítás

6 Egyszerű v. háromértékű fém-sók (Fe, Al) Fe 2 (SO 4 ) 3, FeCl 3, (Al 2 (SO 4 ) 3 ) Előpolimerizált fém-sók a hidrolízis egy része a koaguláns gyártása közben lezajlik Ca, Mg tartalmú sók, kétértékű Fe-sók (kisebb jelentőségűek) Foszfor eltávolítás - Alkalmazott vegyszerek

7 Az összes foszfor tartalom átlagosan 50-60%-a oldott ortofoszfát-foszfor (kommunális nyers szennyvíz) A kicsapás önmagában még nem elegendő, szükséges a hatékony ülepítés is - koaguláció nem nélkülözhető Hatékony foszfát-kicsapás viszonylag kis dózisoknál A háromértékű egyszerű fémsók lényegesen hatékonyabbak, mint az előpolimerizált sók Egyszerű fém-sók hatása lényegében azonos (Fe/Al, szulfát/klorid) Hatóanyag tartalom (molekulatömegek)! Foszfor eltávolítás

8

9 Dózis növelésével a hidroxid képződés jelentősége megnő (PO 4 -P nagy része szilárd formába került – további fém a hidroxid-képződésre fordítódik (költség-hatékonyság!) Kicsapás/fázis-szétválasztás Foszfor eltávolítás

10 Környezeti tényezők hatása a foszfát kicsapásra A P kicsapás hatékonyságát számos paraméter befolyásolja: Koaguláns minősége és mennyisége Aktuális pH érték Nyers szennyvíz összetétel (dinamikusan változik) (PO 4 -P, KOI, oldott KOI, TSS, lúgosság, Ca, Mg stb.) Keverési intenzitás Kontakt idő A nyers szennyvíz összetétel ismeretében általános ökölszabályok adhatók a várható P (és egyéb szennyezőanyag) eltávolításra Az egyéb környezeti tényezők szabályozhatók Kérdés: mit érdemes figyelembe venni/szabályozni?

11 pH érték A semleges körüli pH tartomány megfelelő a biológiai folyamatok és a P kicsapás szempontjából is A pH érték szabályozása hazai körülmények között nem szükséges A pH 5,0-7,0 intervallumban a P kicsapás hatékonysága ~ állandó Közepes dózissal 7,0 körüli pH alakul ki

12 Keverési intenzitás hatása a P eltávolításra P ini = 1.0 mg/L Fe/P = 3.0

13 Keverési intenzitás és kontakt idő hatása a P eltávolításra P ini = 1.0 mg/L Fe/P = 3.0

14 Nagy része a sikeres koaguláció és flokkuláció következtében ülepíthető lesz A lebegőanyag eltávolítás hatásfoka nagy mértékben befolyásolja a szervesanyag és a foszfor eltávolítás mértékét Lebegőanyag eltávolítás

15 Koaguláció: A folyadékban kolloid, kvázi-kolloid mérettartományba sorolható részecskék aggregálódási hajlamának létrehozása vegyszer (általában fém-sók) hozzáadásával. Flokkuláció: Az aggregálódásra alkalmas kolloid, kvázi-kolloid részecskék aggregálódási sebességének növelése (pelyhesedés, pehely növekedés). Koaguláció-flokkuláció

16

17 A szervesanyagok nagy része lebegőanyag formájában van jelen, ami eredetileg nehezen ülepíthető (kolloid, kvázi-kolloid állapotú) és a koaguláció-flokkuláció révén könnyen ülepíthetővé válik A kémiai kezelést követően megmaradó KOI érték megközelítően azonos az oldott állapotú szerves vegyületek okozta KOI-val ( mg/L) Esetenként az oldott állapotú szerves anyagok 10-20%-a is eltávolításra kerül Szervesanyag (KOI eltávolítás)

18 A szervesanyag eltávolítás hatásfoka 55-75% a nyers szennyvíz minőségének függvényében Azonos szervesanyag eltávolításhoz megközelítően azonos koaguláns dózisok szükségesek – az anyagi minőségtől csaknem függetlenül Szervesanyag (KOI eltávolítás)

19

20 KOI eltávolítás az oldott/szilárd aránytól függ

21 A maradék BOI megközelítően azonos az oldott BOI-vel ( mg/L) 40-65% eltávolítási hatásfok Az alkalmazott vegyszerek hatása megközelítően azonos A vegyszeradagolás növelése csak egy adott pontig növeli a szervesanyag eltávolítás hatásfokát Szervesanyag (BOI 5 ) eltávolítás

22

23 Csökkenő szennyvízhozam – szennyvíz növekvő tartózkodási ideje a hálózatban Anaerob mikrobiológiai folyamatok Bűz-hatással járó anyagok képződése (elsősorban a csatornaiszapból) Kén-hidrogén, merkaptánok, dimetil-szulfid Lakossági panaszok gyakoribbak iszap kiülepedés csökkentése, egyes csatornaszakaszok felülvizsgálata tisztítási gyakoriságának (iszap kiemelés) növelése az oxigénhiányos állapot megakadályozására oxidálószer adagolásával (oxigén, hidrogén-peroxid, stb.) Bűz problémák

24 Előkicsapatás a bűz-problémák megoldásában is szerepet játszhat a szennyvíztisztító telepen Hatékony szulfid eltávolítás (Fe tartalmú vegyszerek) Bűz problémák

25 Önállóan vagy biológiai szennyvíztisztítással kombináltan CEPT Közvetlen kicsapás Előkicsapás Szimultán kicsapás Utókicsapás Kémiai szennyvíztisztítás

26 CEPT eljárás (Chemically Enhanced Mechanical Treatment) TSS eltávolítás: 70% TP eltávolítás: 75% BOI eltávolítás: 50%

27 Közvetlen kicsapás TSS eltávolítás: 85% TP eltávolítás: 90% BOI eltávolítás: 70%

28 TSS eltávolítás: >90% TP eltávolítás: 95% BOI eltávolítás: >90% Elő-kicsapás

29 Szimultán kicsapás TSS eltávolítás: >90% TP eltávolítás: 90% BOI eltávolítás: >90%

30 Utó-kicsapás TSS eltávolítás: >90% TP eltávolítás: >95% BOI eltávolítás: >90%

31 Meglévő telepek intenzifikálása Hidraulikai kapacitás Felületi szervesanyag terhelés Szennyezőanyag eltávolítási hatékonyság Előkicsapás, szimultán kicsapás, utókicsapás Kombinált kémiai és biológiai szvt - intenzifikálás

32 Cél: P eltávolítás (befogadók eutrofizáció elleni védelme) Biológiai tisztítási fokozat terhelésének csökkentése (lebegőanyagok és szervesanyagok eltávolítása, nitrifikáció hatékonyságának növelése) Hatások: Foszfor, szilárd állapotú, nehezen bontható szervesanyag csökkentése Nitrifikációra pozitív hatás Potenciális hátrányok: pH, iszapmennyiség, C:N:P arány megváltozása – denitrifikációs problémák Előkicsapás

33 Cél: P eltávolítás Fe 3+ + PO 4 3-  FePO 4 (<0,1 mg/L TP) gyakorlatban Fe r PO 4 (OH) 3r-3 Cél: lebegőanyag és szervesanyag eltávolítás nitrifikáció, kapacitásnövelés Fe 3+  vas(III)-hidroxidok (FeOOH v. Fe(OH) 3 ) kicsapás, adszorpció fém-hidroxid képződés (koaguláció- flokkuláció, adszorpció) szilárd állapotú szennyező- anyagok (TSS) eltávolítása KOI Cr, BOI 5 TN TP PO 4 3- S 2- biológiai folyamatok költségek (+/-) vízteleníthetőség mezőgazdasági elhelyezés rothaszthatóság, gázkihozatal mennyiség pH és lúgosság csökkenés összetétel szervesanyag lebontás nitrifikáció denitrifikáció biológiai P eltávolítás folyamatok stabilitása koaguláns adagolás előülepítő iszap felületi terhelés TSS eltávolítás költségek (+) bekeverés

34 Elegendő P maradjon a mikroorganizmusoknak Nitrifikálóknak megfelelő pH és pufferkapacitás Maximális szervesanyag eltávolítás (szervesanyag eltávolítás és nitrifikáció esetén) Denitrifikációhoz hasznosítható C-forrás minimális eltávolítása (elődenitrifikáció esetén) Technológiai célok

35 A pH hatása a mikrobiológiai folyamatokra A hazai szennyvizek pH értéke viszonylag nagy (8,0 körüli érték), és nagy a pufferkapacitás is Kémiai kezelést követően csak extrém nagy adagoknál csökken a pH 7,0-nél kisebb értékre Az előpolimerizált sók lényegesen kisebb mértékben változtatják meg a pH értékét mint az egyszerű háromértékű sók Kapcsolódások a biológiai tisztítási folyamatokhoz – pH csökkenés – pH csökkenés

36 Kapcsolódások a biológiai tisztítási folyamatokhoz - nitrifikációra gyakorolt hatás 1. 0,12 kgBOI 5 /kgMLSS/d 2. 0,26 kgBOI 5 /kgMLSS/d 1. 0,18 kgBOI 5 /kgMLSS/d 2. 0,40 kgBOI 5 /kgMLSS/d

37 Szennyvízben levő oldott és partikulált szervesanyagok felhasználásával történő denitrifikáció hatékonysága 5-10% -kal csökkenhet A nyers szennyvíz minőségétől és a kémiai kezeléssel megvalósított szervesanyag eltávolítástól függ – adott szennyvízre kell meghatározni Ha jelentős csökkenés  a szilárd szervesanyag eltávolítás mértékét szabályozni kell! Kapcsolódások a biológiai tisztítási folyamatokhoz - denitrifikációra gyakorolt hatás

38 Szervesanyag eltávolítás szerkezeti átrendeződése Előülepítés Biológiai tisztítás Tisztított szennyvíz Kémiai előkezeléssel intenzifikált előülepítés Biológiai tisztítás Tisztított szennyvíz 10% 30% 60% 75% 15% 10%

39 Keletkező iszapmennyiség

40 Eleveniszapos szennyvíztisztítás nitrifikációval ( m 3 /d) Biológiai tisztítás Kémiai- biológiai tisztítás Összes oxigénbeviteli igény kg O 2 /h Levegőztetés energiaigénye685500kWh Tisztított szennyvíz KOI konc.6545mg/L Tisztított szennyvíz TP konc.111,5mg/L Energia költség12088M Ft/év Vízterhelési díj (KOI, TP)7421M Ft/év Vegyszerköltség33M Ft/év Üzemeltetési költség194142M Ft/év Megtakarítás52M Ft/év

41 Csak foszfor eltávolítás céljából Elsősorban szimultán kicsapás Csak elvétve találunk előkicsapást Indokok: idegenkedés a vegyszerek adagolásától elődenitrifikációra gyakorolt potenciális kedvezőtlen hatás az iszapmennyiség növekedése esetleges problémák az iszap kezelésekor (víztelenítés, rothasztás) a pH változás mértéke Kémiai kezelés hazai alkalmazása

42 Cél: csatornahálózat fejlesztése miatt megnövekedő hidraulikai és szervesanyag terhelés kezelése szigorúbb határértékek betartása (P eltávolítás) nitrifikáció javítása (téli időszak) biogáz termelés fokozása m 3 /d; 180 ezer leé határértékek: KOI: 75 mg/L BOI 5 : 25 mg/L TN: 50 mg/L TP: 5 mg/L NH 4 -N: 10 mg/L TSS: 50 mg/L Esettanulmány: Intenzifikálás kémiai előkezeléssel

43 kémiai előkezelés üzemi kísérlet vas-klorid, majd vas-szulfát adagolás a homokfogóba oldat formájában propeller keverő és levegőztetés biztosítja az elkeveredést O2O2 D3 A2 C2 Fe(III) C1 C3 C4 D4 D1 A3 A4 O2O2 O2O2 O2O2

44 Specialitások Hidraulikai alulterheltség (19 e m 3 /d a 48 e helyett) Eredetileg nagyterhelésű telep Jelenleg kisterhelésű (0,18 kgBOI5/kgTSS/d) Élelmiszeripari, vágóhídi szennyvíz Magas KOI, BOI, lebegőanyag tartalom a nyers szennyvízben

45 Specialitások Szervesanyag 60-80%-a szilárd (nyers szv) Előülepítők szervesanyag eltávolítási hatásfoka magas Viszonylag stabil nitrifikáció (kivéve hideg időszak  20% határérték túllépés) Meglepően hatékony szimultán denitrifikáció Egyáltalán nem ülepedő iszap, fonalasok, iszapfelúszás az utóülepítőben (emiatt néha KOI határérték túllépés)

46 A nyers és előkezelt szennyvíz minősége az üzemi kísérletekben KOIoldott KOIPO 4 -PTPTSSBOI 5 TKN mg/L nyers ülepített ,2-0,7 mmol/L ,52,

47

48 Biológiai tisztítóegységek szervesanyag terhelésének csökkenése Nyers szennyvíz KOI : mg/L ( mg/L oldott) BOI: mg/L

49  A tisztított szennyvíz NO 3 –N koncentrációja a többszörösére nő  Ok: a megnövekedő szervesanyag eltávolítás (összes és oldott KOI is!) Denitrifikáció üzemi körülmények között

50 TSSKOIBOI 5 NH 4 -NNO 3 -NTP nyers ,7 tisztított40956,54,90,96,3 k.k. tiszt.76383,291, ápr. - jún. referencia időszak + kísérlet

51 Nyersiszap termelés [m 3 /d]: +27% Nyersiszap termelés [kg/d]: +21% Biogáz termelés [m 3 /d]: +30% Összes energia fogyasztás [kW/d]: -10%

52

53

54 Főbb eredmények (1) Vas-klorid és vas-szulfát hasonlóan viselkedik Biológia szervesanyag terhelése kevesebb, mint felére csökkent (KOI, BOI eltávolítás az előülepítőben 50%-ról 70% fölé nőtt) Nitrifikáció elenyésző mértékben javult (eleve hatékony volt) Denitrifikáció érezhetően romlott (utóülepítőben felúszást, vagy határérték problémát nem okoz) – oldott KOI eltávolítás

55 Főbb eredmények (2) Stabilan alacsony P szint tartható (bírság elkerülhető, ktd minimalizálható) Biogáz termelés 30%-kal megnőtt Telep energia fogyasztása 10%-kal csökkent Keletkező nyersiszap mennyisége 20%-kal megnőtt Jelentős megtakarítások (ha ténylegesen fizetendő bírság/ktd)


Letölteni ppt "Szabó Anita Egyetemi adjunktus BME Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék."

Hasonló előadás


Google Hirdetések