Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

A biológiai szűrés szerepe a víz- és szennyvíztisztításban 1 Budapest, 2015. jan. 13. Modellare necesse est… Tolnai.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "A biológiai szűrés szerepe a víz- és szennyvíztisztításban 1 Budapest, 2015. jan. 13. Modellare necesse est… Tolnai."— Előadás másolata:

1 A biológiai szűrés szerepe a víz- és szennyvíztisztításban 1 Budapest, jan. 13. Modellare necesse est… Tolnai Béla MHT Vízellátási Szakosztály Csatornázási és Szennyvíztisztítási Szakosztály

2 2 Hogyan kezdődött? Modellare necesse est… A kút kockázati modell kudarca „… mai szemmel nézve tévesnek bizonyult nézetek sorsa gyakorta tanulságosabb, mint a helyesnek bizonyult elméletek létrejötte és érvényre jutása” - Thomas Junker: A biológia története A kút nem felel a minőségért, a vízminőség a mederkapcsolatnál dől el !

3 3 A releváns változók felsorolása Modellare necesse est… ΔSνwD O2 EhEh LFTRDSDS C O2 dmdm m Bkg A s K A mol Változó megnevezéseJelSI dimenzió A tápanyag lebontás mértékeΔSkg/m 3 Kinematikai viszkozitásνm 2 /s Szűrési sebességwm/s Az oxigén diffúziós tényezőjeD O2 m 2 /s RedoxpotenciálEhEh m 2 kg/s 3 /A Biológiailag aktív réteg vastagságaLm Faraday állandóFAs/mol Abszolút hőmérsékletTK Egyetemes gázállandóRm 2 kg/s 2 /K/mol A szubsztrát diffúziós tényezőjeDSDS m 2 /s Oldott oxigén koncentrációC O2 kg/m 3 Mértékadó szencseátmérődmdm m

4 4 A változószám redukálása Modellare necesse est… ΔSνwD O2 EhEh L FTRDSDS C O2 d m B kg A s K A mol Π1Π Π2Π D Π3Π C = - (A -1 B) T Π4Π Π5Π Π6Π Dimenziótlan számMegnevezés Π 1 = ΔS / C O2 koncentráció viszonyszám Π 2 = ν / D S Schmidt-szám Π 3 = w d m / D S Peclet-szám Π 4 = D O2 / D S diffúziós tényezők aránya Π 5 = E h F / RTNernst-tényező Π 6 = L / d m geometriai viszonyszám

5 5 A tápanyag-lebontási összefüggés Modellare necesse est…

6 6 Mechanikai szűrés Modellare necesse est… Dobszűrés >> Homokszűrés >> Membránszűrés

7 7 Jellemző szemcseátmérő Modellare necesse est… forrás: Juhász József / Hidrogeológia

8 8 Lamináris-átmeneti-turbulens tartományok Modellare necesse est… forrás: Juhász József / Hidrogeológia

9 9 Szűrés homok szűrőközeggel Modellare necesse est… PartiszűrésLassúszűrésGyorsszűrés dmdm 1,3mm1,3mm1,3mmua. w0,1m/d0,1m/h15m/h DsDs 5,00E-10m 2 /s5,00E-10m 2 /s5,00E-10m 2 /sua. ν1,30E-06m 2 /s1,30E-06m 2 /s1,30E-06m 2 /sua. Re0,0012lamináris0,03lamináris4,17lamináris Pe3,0 hatékony biológia 72,2van biológia10833,3nincs biológia

10 10 A vízmennyiség és a vízminőség előállítása Modellare necesse est… A konduktív anyagáramot (diffúziót) koncentrációkülönbség tartja fenn. A koncentráció különbséget a biofilmen belüli lebontás állandósítja. Nem egy térkiegyenlítő, hanem irányított diffúzióról van szó, amely a víztérből a biofilmbe mutat. Nincs lebontás >> nincs diffúzió >> nincs parti szűrés A konvektív áramot nyomáskülönbség tartja fenn, amelyet a szivattyúzással érünk el. Nincs szivattyúzás >> nincs parti szűrés

11 11 A tápanyaglebontás axiomatikus megalapozása Modellare necesse est… Soros folyamat RészfolyamatFeltétel (hajtóerő)Fenntartja Konvektív anyagáram, szivárgás NyomáskülönbségSzivattyúzás Konduktív anyagáram, diffúzió Koncentráció különbségBaktériumok munkája Biokémiai folyamat, lebontás Szilárd felület a megtapadáshoz Redoxi környezet Baktériumok életösztöne Visszacsatolás Logisztikai jegyek Klimatikus, biokémiai jegyek Sokrétű bonyolult folyamat

12 12 A Pe-szám értelmezése Modellare necesse est…

13 13 Szűrési sebesség Modellare necesse est… Szűrési sebesség: w = Q / F (térfogatáram / keresztmetszet) F=( DN) 2 * π / 4 és a hézagtényező ?????

14 14 Azonos térfogatban azonos felület Modellare necesse est…

15 15 Az egyenértékű és mértékadó szemcseátmérő Modellare necesse est…

16 16 A mértékadó szemcseátmérő Modellare necesse est…

17 17 A diffúziós tényező Modellare necesse est… Diffúziós tényezők vízben 25°C-on Anyag D * m 2 /s Hidrogén 45 Cl - 20,3 Oxigén 20 Ammónia 19,7 Metán 21,3 SO ,6 Propán 9,7 H 2 PO ,8 Glutamin 7,6 Mérés: Összetevők koncentráció mérése Az alkotóelemek diffúziós tényezője táblázatból: Diffúziós tényező meghatározása:

18 18 A diffúziós tényező csökkentése Modellare necesse est… n = ?? O3O3

19 19 Dezintegrációs eljárások Modellare necesse est… FelosztásEljárás / Berendezés Mechanikus Keverőműves golyós őrlőmalom Magas nyomású homogenizátor Lysat-centrifuga, Ütköző sugaras eljárás Nagyteljesítményű pulzálásos eljárás Ultrahangos eljárás Laval-fúvókában előidézett kavitáció Kémiai Savadagolás Oxidálószer adagolás Lúgadagolás Ózonadagolás Termikus Gőzhidrolízis Magasnyomású termikus hidrolízis forrás: Kolb F.R..: Klärschlamm-Desintegration

20 20 Michaelis-Menten kinetika Modellare necesse est… Egyszerű modell Jó fenomenologikus leírást ad A paraméterek (v max, K m ) mérhetőek

21 21 Monod kinetika (mikrobaszaporodás) Modellare necesse est… Konstans növekvényű folyamat A Monod együttható A logisztikai függvény

22 22 Szaporodás és elhalás Modellare necesse est…

23 23 Monod tényező – generációs idő Modellare necesse est…

24 24 Időállandó – féltelítési állandó Modellare necesse est…

25 25 Biológiai szűréselmélet / szűrési tényező Modellare necesse est…

26 26 Az egymásba skatulyázott elméletek Modellare necesse est… ElméletMiről szól?A történés helyszíneKulcs-paraméter Michaelis-Menten kinetika Sejtek anyagcseréjeSejtReakció sebesség Monod kinetikaMikrobaszaporodásBiofilm Relatív növekedési tényező Biológiai szűréselméletBiológiai szűrésBiológiai reaktorSzűrési tényező

27 27 Mérések a biofilm működésének megfigyeléséhez Modellare necesse est…

28 28 Biológiai szűrési kísérlet Balatonszéplak Modellare necesse est… SszBiológiai szűrés Ds Lebontandó molekula dede dmdm Bioffilm- hordozó wwwwPe Megjegyzés [m 2 /s][m] [m/d][m/h][mm/s][m/s][-] 9Biológiai szűrési kísérlet 5,00E-10nagy molekula5,90E-071,20E-05zeolit 0,2 5,28E-051,3 A biofilm éhezik 2,00E-09kis molekula5,90E-071,20E-05zeolit 0,2 5,28E-050,3

29 29 Biológiai ammónia-mentesítés Kecskemét Modellare necesse est… Szűrő- közeg Szemcse- átmérő Réteg- vastaság Mértékadó szemcse- átmérő Felületi terhelés szűrési sebesség Kinematikai viszkozitásRe-szám Diffúziós tényező ammónia Diffúziós tényező metánPe-szám mm m/hm 2 /s Nitrifikáló berendezéshomok2,0 - 3,017002,514,671,30E-0681,97E-092,13E Gyorsszűrő homok0,8 - 1, ,671,30E-063 homok1,6 - 3,2200

30 30 Azonos tartózkodási idő Modellare necesse est…

31 31 Könnyen és nehezen lebomló anyagok Modellare necesse est… Jekel kísérletKísérleti eredmény w= 0,28 m/d (parti szűrés) Paraméter: oxikus / anoxikus Biológiailag aktív réteg: L ~ 1,5-5 m, amely a mikrobák típusától függ (?) És nem függ az oxigén mennyiségétől !

32 32 Telítődéses jelleg Modellare necesse est…

33 33 Könnyen és nehezen lebomló anyagok Modellare necesse est… Jekel kísérletKísérleti eredmény w= 0,28 m/d (~parti szűrés) Ismert szennyezések adagolása

34 34 Eleveniszapos szennyvíztisztítás Modellare necesse est… oxikus anoxikus

35 35 Csepegtetőtestes eljárás Modellare necesse est… SszBiológiai szűrés Ds Lebontandó molekula dede dmdm Bioffilm- hordozó wwwwPe Megjegyzés [m 2 /s][m] [m/d][m/h][mm/s][m/s][-] 5 Csepegtetőtestes szenyvíztisztítás 240 m 2 /m 3 2,00E-10nagy molekula 7,70E-04műanyag blokk 1,0 2,78E ,4 Nem hatékony, kicsi a felület és nagy a sebesség. 2,00E-09kis molekula 7,70E-04műanyag blokk 1,0 2,78E-04106,9

36 36 Élőgép Modellare necesse est… Pe eleveniszapos eljárás - Pe élőgép = ??

37 37 Nereda eljárás Modellare necesse est… Granules making up aerobic granular activated sludge are to be understood as aggregates of microbial origin, which do not coagulate under reduced hydrodynamic shear, and which subsequently settle significantly faster than activated sludge flocs. A granulátumot alkotó aerob szemcsés eleveniszapot mikrobiális eredetű aggregátumként kell érteni, amely nem koagulálódik csökkentett hidrodinamikai nyírás mellett, és amely ezt követően lényegesen gyosabban ülepszik, mint az eleveniszap pelyhek.

38 38 Nereda eljárás újra Modellare necesse est…

39 39 Nereda - eleveniszap Modellare necesse est… A víz nem lesz tisztább … … hanem az üzemeltetés és beruházás költségei !

40 40 Adszorpció és biológiai szűrés Modellare necesse est… folyamatosan újratermelődő koncentráció különbség koncentráció kiegyenlítődés a megtelt állapotig tart, amelyet a jód- szám jelez.

41 41 Adszorpció vagy abszorpció ? Modellare necesse est…

42 42 PAC és GAC Modellare necesse est… JellemzőPACGAC szemcseméret[mm]0,0451 fajlagos felület[m 2 /g] sűrűség (térfogat-tömeg)[kg/m 3 ] jód-szám Forrás: Chenviron dede [m]1,6E-81,3E-8

43 43 PAC és GAC alkalmazás, BAC ??? Modellare necesse est… GAC szűrő műveletek: Öblítés (rétegátrendezés) „Fertőtlenítés” Reaktiválás

44 44 Biológiai szűrések Modellare necesse est… SszBiológiai szűrés Ds Lebontandó molekula dede dmdm Bioffilm- hordozó wwwwPe Megjegyzés [m 2 /s][m] [m/d][m/h][mm/s][m/s][-] 1Partiszűrés 5,00E-10nagy molekula 1,50E-03homok0,1 1,16E-063,5 Kis és nagy molekulákat (gyógyszerm.) is jól bont le. 2,00E-09kis molekula 1,50E-03homok0,1 1,16E-060,9 2 Ammónia eltávolítás (Kecskemét) 2,00E-09kis molekula 1,50E-03homok 3,2 8,78E-04658,3 Korábban jobb volt! Ammónia eltávolítás (Kecskemét rekonstrukció után) 2,00E-09kis molekula 2,50E-03homok 14,6 4,06E ,4 3 Aktívszén szűrés (Csepel) 5,00E-10nagy molekula1,80E-091,20E-05aktívszén 12,6 3,50E-0384,0 2,00E-09kis molekula1,80E-091,20E-05aktívszén 12,6 3,50E-0321,0 4 Eleveniszapos szenyvíztisztítás 5,00E-10nagy molekula 1,00E-04flokkulátum ?? Nem hatékony! 2,00E-09kis molekula 1,00E-04flokkulátum ?? 5 Csepegtetőtestes szenyvíztisztítás 240 m 2 /m 3 5,00E-10nagy molekula7,70E-04műanyag blokk 1,0 2,78E-04427,8 Nem hatékony, kicsi a felület és nagy a sebesség. 2,00E-09kis molekula7,70E-04műanyag blokk 1,0 2,78E-04106,9 6 Szenyvíztisztítás biológiai szűréssel 5,00E-10nagy molekula5,90E-071,20E-05zeolit 1,5 4,17E-0410,0 Bizonyítani kell !!!! 2,00E-09kis molekula5,90E-071,20E-05zeolit 1,5 4,17E-042,5 7Nereda eljárás 5,00E-10nagy molekula 1,00E-04flokkulátum 0,22,00E-0440,0 A flokkulátum jobban bont, mint a granulátum ??? 2,00E-09kis molekula 1,00E-04flokkulátum 0,22,00E-0410,0 5,00E-10nagy molekula 2,00E-03granulált iszap 0,22,00E-04800,0 2,00E-09kis molekula 2,00E-03granulált iszap 0,22,00E-04200,0 8 Ultraszűrés (Lázbérc) 5,00E-10nagy molekula 2,70E-03membrán szálak 1,00E-0554,0 Van nekívánatos biológia ?! 2,00E-09kis molekula 2,70E-03membrán szálak 1,00E-0513,5 9Biológiai szűrési kísérlet 5,00E-10nagy molekula5,90E-071,20E-05zeolit 0,2 5,28E-051,3 A biofilm éhezik, de hatékonyan tisztít. 2,00E-09kis molekula5,90E-071,20E-05zeolit 0,2 5,28E-050,3

45 45 Köszönöm a figyelmet ! Modellare necesse est…

46 46 Főparaméterek a technológiai sémán Modellare necesse est…

47 47 A víz minősége, terheltsége Modellare necesse est… Mit kell kivenni a vízből a víz minőségét takarja. A minőség ismerete megköveteli az összetétel ismeretét a molekulaméretet illetően mindenképpen. A mennyit kell eltávolítani a víz terheltségét jelenti. A terheltséget a KOI, BOI, BDOC, TOC összegző paraméterek [mg/L] valamelyikével jellemzünk.

48 48 A lebontás mint darálás Modellare necesse est… reszelvág zúz A molekuláris minőség: mit kell és azt hogyan lehet lebontani? A terheltség: mekkora berendezésre van szükség? vagy …

49 49 A szürke és feketeszennyvíz paraméterei Modellare necesse est… A fekete szennyvíz (vizelet+ széklet) a baktériumok 99%-át, a nitrogén 98%-át, és a foszfor 90 %-át tartalmazza. Forrás: Tolilettes Du Monde, 2009

50 50 A vízválasztó: visszatartás helyett „elégetés” Modellare necesse est… Technológiai elem vagy folyamat MűködésmódMegelőző kiegészítő elem Megjegyzés DobszűrőMechanikai visszatartásTisztítani kell GyorsszűrőMechanikai visszatartásVegyszeradagolásÖblíteni kell Derítő berendezésGravitációs szétválasztásSegéd-derítőszer adagolás Adszorpciós szűrőFelületi megkötésKimerül, drága UltraszűrőMechanikai visszatart.Tisztítani kell, drága Biológiai szűrő (parti szűrés) Biológiai lebontásLevegő hozzávezetésCsak kevés „salakanyag” keletkezik Eleveniszapos szvt.Biológiai lebontásLevegő hozzávezetés, keverés Túl nagy reaktortér kell Csepegtetőtestes szvt.Biológiai lebontásLevegő hozzávezetésKicsi a fajlagos felülete

51 51 Azonos térfogatban azonos felület Modellare necesse est… Fajlagos felület: a [m 2 /g] Granulátum mérete: d [mm] Sűrűség: ρ [kg/m 3 ] Tömbfelület: a [m 2 /m 3 ] Tömbsűrűség: ρ t [kg/m 3 ] Anyagsűrűség: ρ [kg/m 3 ] (Szál)geometria Aktívszén Zeolit Csepegtető test Membrán szűrő, Homokszem

52 52 Méret- és mozgásviszonyok Modellare necesse est… Eleven iszapos szvt.Parti szűrés


Letölteni ppt "A biológiai szűrés szerepe a víz- és szennyvíztisztításban 1 Budapest, 2015. jan. 13. Modellare necesse est… Tolnai."

Hasonló előadás


Google Hirdetések