Települési vízgazdálkodás I. 6.előadás EJF Építőmérnöki Szak (BSC) Települési vízgazdálkodás I. 6.előadás Lassú és gyorsszűrés, koagulációs szűrés Dittrich Ernő egyetemi adjunktus PTE-PMMK Környezetmérnöki Tanszék Pécs, Boszorkány u. 2. B ép. 039. dittrich@witch.pmmf.hu

Szűrésről általában Szűrés célja: különböző fajtájú és méretű szennyezők eltávolítása szűréssel Két fő típus: Felületi szűrés (pl. mikro-szita szűrés) A szűrés történhet vékony szűrőfelületen, vagy szemcsés közegen keresztül is A szűrőközeg felületén történik a leszűrt szennyezőanyag felhalmozódása Alkalmazása akkor célszerű, ha a tisztítandó vízben jelentősebb mennyiségű nagyobb méretű (0,05 mm feletti) szennyeződés található Mélységi szűrés (pl. aktív-szén szűrés) A szűrés szemcsés közegen keresztül történik A szűrőközeg pórusaiban történik a szennyezőanyag felhalmozódása Alkalmazása akkor célszerű, ha a tisztítandó vízben nagy mennyiségű kisméretű (0,05 mm alatti) szuszpendált anyag van. A szűrőközeggel kapcsolatos alapfogalmak: szivárgási tényező [k(t)], hézagtényező [(t)], szűrési sebesség [v] szűrési ellenállás [Δp, Δh]

Mélységi szűrés I. Szűrés mechanizmusai: Transzport mechanizmus (befogás, diffúzió (d<0,001 mm), elektromos töltés, ülepedés, hidrodinamikai folyamatok) Rögzítő mechanizmus (adszorpció, kémiai kötődés) Leválási mechanizmus (sebességből fakadó nyírófeszültségek) Protektív hatásidő (áttörési idő) (t1): a szűrőréteg telítődési időtartama (ezt követően jelenik meg a szűrt vízben a leszűrni kívánt szennyeződés) A szűrés során a leszűrt anyagok felhalmozódnak a pórusokban → a pórusok áteresztő keresztmetszete csökken → nő a pórusok között kialakuló áramlási sebesség → nő a szűrőközeg ellenállása Eltömődési idő (t2): az az időtartam amely alatt a szűrő ellenállása eléri a megengedett értéket

Mélységi szűrés II. Ideális állapot: t1=t2 → üzemeltetési cél ennek elérése mert ekkor üzemel leggazdaságosabban a szűrő! Ha t1<t2 akkor t2 csökkentése vagy t1 növelése a cél. Ebben az esetben kapacitás vagy hatásfok növelés érhető el. Lehetséges beavatkozások: Szűrő előtti vegyszeradagolás bevezetése vagy a vegyszeradag növelése Szűrőréteg vastagságának növelése Szemcseátmérő csökkentése Szűrési sebesség növelése Ha t1>t2 akkor t1 csökkentése vagy t2 növelése a cél. Ebben az esetben kapacitás vagy hatásfok csökkenéssel biztosítható a gazdaságos üzemelés. Lehetséges beavatkozások: szűrő előtti vegyszeradagolás megszüntetése vagy a vegyszeradag csökkentése Szűrőréteg vastagságának csökkentése Szemcseátmérő növelése Szűrési sebesség csökkentése

Mélységi szűrés III. Ha a beállított t1 vagy t2 értéket eléri a szűrő, a szűrőréteg tisztítása öblítéssel történik. Az öblítés történhet tisztított vízzel, vagy tisztított vízzel és levegővel együtt (öblítési sebesség: szűrési sebesség 2-4 szerese).

Szűrési alapegyenletek Szemcse fajlagos felülete [m2/m3]: d [m]: szemcseátmérő Ψ [-]: szfericitás k0 [-]: kapilláris alakjától függő tényező  [-]: porozitás ∆p [Pa]: szúrési nyomáskülönbség  [Pas]: folyadék dinamikai viszkozitása h [m]: szűrőréteg vastagsága Permeabilitás (áteresztő képességi szám) [m2]: Szűrési sebesség [m/s]: Darcy-féle szivárgási tényező [m/s]:

Gyorsszűrés I. A gyorsszűrés esetén a szűrés nyomás alatti szűrőrétegen keresztül történik. A szűrőréteg mindig szemcsés közeg. Szűrési sebesség: 4-60 m/h. (szűrlet minőségi igényétől és a nyersvíz szennyezettségétől függően) Alkalmazása sokrétű: Felszíni vízkivételeknél → koagulációs szűrés (kontakt szűrés vagy szűrő kondicionálás) Felszín alatti vízkivételek esetén más célú technológia kiegészítőjeként alkalmazzák → vastalanítás, mangántalanítás, gázeltávolítás, lágyítás, sótalanítás, nitráttalanítás, stb… Kialakítás: Nyitott gravitációs gyorsszűrők Zárt nyomás alatti gyorsszűrők Szűrés üzemelési rendje lehet: Állandó vízhozamú gyorsszűrés Változó vízhozamú gyorsszűrés

Állandó és változó vízhozamú gyorsszűrés

Nyitott gravitációs gyorsszűrők Szűrési sebesség: 2-10 m/h Általában nagy kapacitású felszíni víz tisztító telepeken alkalmazzák. Általában állandó vízhozamú üzemszabályozással működnek.

Zárt nyomás alatti gyorsszűrők Szűrési sebesség: 6-60 m/h Szűrőréteg öblítés előtti ellenállása 0,8-1 bar. Alkalmazott szűrőréteg 0,5 - 4 mm átmérőjű szűrőhomok vagy szűrőkavics

A koagulációs szűrés I. A szemcsés szűrőközegek a kolloidális méretű szennyezőket csak kismértékben tartják vissza. A koagulációs szűrés célja a kolloidális méretű anyagok leválasztása A szűrés előtti derítőszerek bekeverésével a flokkulációs folyamatok a szűrőközegben zajlanak le. A képződő mikro-pelyhek a gyorsszűrő szűrőközegén már nem tudnak áthaladni. A szűrési mód: gyorsszűrés

Koagulációs szűrés II. Javasolt derítőszer dózis: 2-15 g/m3 (túlzott adagolás gyors eltömődéshez vezet) Alkalmazása nem javasolt ha: A nyersvíz szennyezőanyag tartalma magas Jelentős mennyiségű színképző anyagot tartalmaz a nyersvíz (és azt le is kell választani) Jelentősen fluktuál a befolyó nyersvíz minősége Tipikus alkalmazási terület: fürdők forgatásos víztisztítása, felszíni víztisztítás A már derített víz utótisztítására is alkalmazható, ivóvíz vagy nagy tisztaságú ipari víz esetén.

Lassúszűrők I. A tisztítási folyamatok összetettebbek a gyorsszűrőknél. Itt mértékadó tisztítási folyamatok lehetnek tisztítási céltól függően: Adszorpció Deszorpció Biológiai lebontás Technológiai adatok: Szűrési sebesség: 0,05 – 0,5 m/h Nagy felületű, általában VB medencékben történik a szűrés Szemcseátmérő: 0,15-0,5 mm D60/D10=1,5-2,5 Szűrőközeg vastagsága: 0,8-1,5 m Szűrési ellenállás: 0,05-0,1 bar A szűrőközeg tisztítása a felső eltömődött rétegek gépi eltávolításával történik (lenyesés vagy hidraulikus lenyesés) Öblítés az öblítési sebesség (min. 5 m/h) és a szűrési sebesség nagy aránya miatt gazdaságosan nem megoldható!

Lassú szűrők II. – biológiai lebontási folyamatok Szemcsék felületén megtelepedett baktériumok végzik Oldott szerves eredetű anyagok biokémiai úton történő lebontása a cél (pl. szerves vegyületek eltávolítása, ammónia eltávolítás). Fajlagos szubsztrát felületi terhelésre méretezhetjük a szűrőt [mgS/m2h].

Lassú szűrők III - kialakítás

Speciális szűrési eljárások Háromfázisú szűrés: levegő hozzáadásával történik a víz szűrése → cél adszorpciós hatásfok fokozása vagy a szűrés közbeni oxidáció elősegítése Ráiszapoló szűrők: a tisztítandó vízhez nagy adszorpciós kapacitású anyagot kevernek, majd az így kapott zagyot szűrőfelületen leszűrik. A szűrőfelületen gyorsan lerakódó szilárd anyag részt vesz a szűrsében. Pl. Diatóma föld szűrő. Diatóma föld szűrők: szűrés porózus porcelán felületen történik. A tisztítandó vízhez diatóma föld port kevernek. A diatóma föld kovaalgák páncéljából kialakult fehér színű nagy adszorpciós kapacitású üledékes kőzet. Hatásfokok: szerves anyag 50-80%, LA: 85-98%

Felhasznált irodalom Dr. Chovanecz Tibor: Az ipari víz előkészítése. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1979. Dr. Benedek Pál, Valló Sándor: Víztisztítás- szennyvíztisztítás zsebkönyv. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1990. Dr. Öllős Géza: Vízellátás - Csatornázás I. Műegyetemi Kiadó, Budapest, 1995. Bozóky-Szeszich-Kovács-Illés: Vízellátás és Csatornázás tervezési segédlet. Műegyetemi Kiadó, Budapest, 1999. Illés-Kelemen-Öllős: Ipari Vízgazdálkodás. Vízdok nyomda, Budapest, 1983. Kucsera Gyula: Környezetvédelmi Műszaki Praktikum II. PTE-PMMK Környezetmérnöki Szak jegyzet. 1996.

Köszönöm a figyelmet!