Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

SZABÓ ANITA KÉMIAI KEZELÉS ALKALMAZÁSA A SZENNYVÍZTISZTÍTÁSBAN BME, Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "SZABÓ ANITA KÉMIAI KEZELÉS ALKALMAZÁSA A SZENNYVÍZTISZTÍTÁSBAN BME, Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék."— Előadás másolata:

1 SZABÓ ANITA KÉMIAI KEZELÉS ALKALMAZÁSA A SZENNYVÍZTISZTÍTÁSBAN BME, Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék

2 Szennyvíz vs. ivóvíz Hasonló folyamatok Eltérő nagyságrendű szennyezőanyag koncentráció Azonos/eltérő eltávolítandó komponensek Eltérő/azonos célok

3 Nyers szennyvíz szennyezőanyagai Komponens Koncentráció a nyers szennyvízben [mg/L] Közepes-nagy szennyezettségű szennyvíz (Metcalf & Eddy, 2003) KOI BOI TP PO 4 -P3-8 TSS NH 4 -N

4 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

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

6 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 ] H 2 O  Fe(OH) 3  3H 2 O + 3H 3 O + [Al(H 2 O) 6 ] H 2 O  Al(OH) 3  3H 2 O + 3H 3 O + Foszfor eltávolítás (egyszerűsített reakciók)

7 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

8 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

9 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

10

11 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

12 Környezeti tényezők hatása a foszfát kicsapásra  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?  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

13 pH  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

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

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

16 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

17 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

18

19 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 %-a is eltávolításra kerül Szervesanyag (KOI eltávolítás)

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

21

22 KOI eltávolítás az oldott/szilárd aránytól függ

23 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

24

25 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

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

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

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

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

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

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

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

33   Meglévő telepek intenzifikálása   Hidraulikai kapacitás   Felületi szervesanyag terhelés   Szennyezőanyag eltávolítási hatékonyság   Előkicsapás, szimultán kicsapás, utókicsapás Kombinált kémiai és biológiai szennyvíztisztítás - intenzifikálás

34 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

35 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

36  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

37   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

38 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

39  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

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

41 Részecske méret (µm) OldottKolloid Kvázi- Kolloid Ülepíthető <0,08 <0,080,08-1,01-100>100 Szervesanyag megoszlása (%) Szervesanyag megoszlása (%) Kémiai oxigénigény (KOI Cr ) Összes szerves szén (TOC) Zsír Fehérje Szénhidrát Biodegradáció sebességi állandója 0,390,220,090,08 Méreteloszlás és kémiai összetétel házi szennyvizekben (KEMIRA, 1990) A kis lebegőanyag tartalmú szennyvíz biológiai bontása rövid idő alatt megvalósul Az eredetileg nagyterhelésű eleveniszapos rendszer kémiai kezeléssel közepes, vagy kisterhelésűvé alakul – nitrifikáció lehetősége

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

43 Keletkező iszapmennyiség

44 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

45 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


Letölteni ppt "SZABÓ ANITA KÉMIAI KEZELÉS ALKALMAZÁSA A SZENNYVÍZTISZTÍTÁSBAN BME, Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék."

Hasonló előadás


Google Hirdetések