Új szennyvíztisztítási technológiák Kárpáti Árpád Pannon Egyetem, Környezetmérnöki Intézet, Veszprém

Lakossági szennyvíztermelés: Átlagos lakossági élelmiszer/kalória fogyasztás 1600 kcal/főxd ~ 440 g KOI/d szerves anyag/főxd 25 %-a anyagban és energiában s szennyvízbe jut. 75 %-os energiafelhasználás (csak KOI) N és P égetés nincs!

Lakosonként: 2 l tej ~ 70 g tejzsír ~ 224 gKOI 90 g fehérje ~ 200 gKOI~14gTKN 110 g tejcukor ~ 120 g KOI Összesen ~ 444 g KOI ~ 1600 kcal Lakosonként (LEÉ): Q = 120-150 l/főxd - 7 fő/m3 KOI = 110 g/főxd szerves anyagban ~ 70 g/főd BOI5 = 60 g/főxd energiában ~ 440 kcal/főxd TKN = 13 g/főxd TP = 2 g/főxd

Szennyvíztisztítás 120-150 l/főxd szennyvízből: 110 g KOI részleges égetése, ill. biomasszává alakítása keletkezik ~ 42 g nyersiszap sza/főxd (1 % sza) 4-4,5 l/főxd 5 % sza-ra sűrítve ~ 1 liter/főxd (rothasztásra), majd abból ~25 g rothasztott iszap sza marad 25 % sza.-ra sűrítve ~ 100 g = 0,1 l/főxd szárítva 25 g/főxd lignit minőségű tüzelőanyag (sajnos 40 % hamutartalommal !!!) hiszen a 2 g P foszfátként 10 g Ca-foszfát (40 %)

Új? …….Szennyvíztisztítási …. műveletek: rács / finom rács zsír és homokfogó előülepítő – KOI és BOI5 eltáv. ~ 30 % biológia (szv tisztítás – iszaproth - komposzt) Előülepítés HRT ~ 1,5 óra Szv biológia HRT~ 1 nap Utóülepítés 5-6 óra Iszaprothasztás 20-25 nap ( nyersvíz 1/100 –ával) Iszaphasznosítás…..

Biológia – ipari szennyvíz tisztításnál iszapja kincs – adaptáció, Biológia – szennyvíztisztítás közmunkásai Iszapkor igény(d) heterotrofok ½-1 órás szaporodás 2-3 autotrofok ½-1 napos osztódás 5-15 anammox 10-13 napos osztódás igen nagy Levegőztetőben X = 4-8 g lebegő anyag/l Utóülepítő fenekén X ~ 8-10 g lebegő sza/l ~ 1 % Biológia – ipari szennyvíz tisztításnál iszapja kincs – adaptáció, iszapja kincs - 10 m2/g felületű adszorbens iszapja kellemetlen - szennyezett melléktermék (váltakozó ipari termelés, ismeretlen segédanyagok, melléktermékek adaptáció eleveniszapnál és biofilmnél !!!

ábra: Tisztított víz KOI, KOI eltávolítási hatások, valamint a fajlagos terhelés időbeli alakulása lakossági szennyvíziszap előtisztított emulziós szennyvízhez történő adaptálásnál (Reich, 2009).

2. ábra: Lakossági szennyvízzel kialakított biofilm adaptációja ugyanahhoz a szennyvízhez (szűrt KOI alapján mérve) (Gulyás, 2012; Pitás és társai, 2012)

Vegyes települési szennyvizek tisztítása Szerves anyag lebontás intenzifikálása (almalé) Nitrifikációt gyorsító tenyészetek Nitrifikációt gyorsító környezet – prágai szvt Denitrifikáció tápanyagellátásának fokozása Főági denitrif. korlátos, vagy külső szerves anyag igény Bio-P eltávolítás 1970 óta megoldott!

Iszapkihordás - foszfor kihordás P limit 0,7 – 1,8 mg/l SS limit 35 mg/l (5% P tart= 1,75 mg/l) Ultraszűrés: SS~0; KOI~10 mg/l X= 4-8 g/l-ről felmegy 20 g/l-re Megoldás lehet a hibrid rendszer Ekkor Xss= 4-5 g/l ill Xfilm= 4-5 g/l Nitrifikációt javítja, iszaphozamot csökkenti Utóülepítőt csak SS terheli

Hordozó fejlesztése: PE, PP film - függöny, statikus töltet vagy extrudált formatest, Poliuretán – darabolt, esetleg aktívszénnel PVA gélek – kemény és lágy gélek (mozgó ágy!) Hordozó szűrése 2-3 mm réssel Iszap szűrése - 0,01 mikronos réssel (UF) Szűrt iszap ozonizálása – iszaphozam csökkentő

Iszapfeldolgozás Élő sejt sza – 80 % fehérje – 1/6,24 része nitrogén Eleveniszap sza - 5-6 %-a nitrogén Fölösiszap fele biogázzá alakítható biogáz (65 % metán + 35 % széndioxid) Fele tehát rothasztásnál is alig bomlik Szilárd maradék 25 % sza-ra vízteleníthető Rothasztott iszap N tart a sza. 4 %-a Iszapvízében N-terhelés 10-15 %-a vissza a főágra

Iszapvíz:5 % N tartalom alatt kémiai eltáv. nem gazdaságos 500- 1500 mg NH4-N nél ioncsere esetleg, de technikai okok miatt eddig lemondtak róla. P kicsapatás nem szükséges, az bárhol lehet. N eltávolítás (veszteség)a vízből a főágon 80 %-ig megy! (texhnológia – szabályozás révén) Ehhez 35 g/110 g KOI/főxd szerves anyag, ill. energiahányad kell, ami veszteség a biogáz kihozatalnál! Ma még nem megy az anammox a hideg főágon!

Cél a maximális energia kihozatal: Maximális mennyiségű KOI a rothasztásra Gázmotorok max. áramtermelése (levegőigény 50-80%-a ebből fedezhető) Termikus hő maximális hasznosítása Rothasztó fűtése Télen az üzemeltetők helyiségeinek fűtése Többlethő iszapszárításra történő hasznosítása Napenergia hasznosítása (szoláris iszapszárítás + napelemekkel rásegítés

Cél az iszapmaradék minimalizálása: Iszapból H2 termelése – ez álom! Komposztálás (növeli a sza. mennyiségét - elhelyezése nem egyszerű – terület, stb) Iszapszárítás – termikus, szoláris (utóbbinál 10 % N veszteség) Pirolízis, nedves oxidáció, Égetés – hőhasznosítás Cementbe égetés – anyagában is hasznosítás

Mezőgazdasági iszap/komposzt hasznosítás: Injektálás (6-8 % sza tartalommal) Komposzt formában aláforgatva (~ 50 % sza. – 4% N) Ha szárított iszappal is mehetne (50-70%sza. – 4 % N) Hamutartalma a földnek foszfát, Ca, K Denitrifikáció révén N veszteség is (0,67 faktor) Ugyanakkor csak évi 20 % N hasznosulás humuszból Kihelyezési dózis növelése költséget csökkentene 20-25 t sza/ha dózis is mehetne a talajokra.

Intenzív anaerob előtisztítás: Cukor, keményítő, szesz, sör, gyümölcslé Tej, hús papíripar, bőripar, gyógyszeripar, Híg/trágya biometanizációja? Trágyalé egy kérdéses világ, Feldolgozandó; úgy-ahogy hasznosítandó Aerobnál 200 mg/l nitrát-N maradék Valamint 300-500 mg/l KOI maradék Ez ötödére csökkenti a N-tápanyag terhelést –területigény csökkentés a kihelyezésnél. Szűrt szilárd rész komposztálásra

ábra: Expandált granulált iszap ágyas reaktor (EGSB 5-10, de néha 20 m/h feláramlási sebességgel)- helytakarékos, továbbfejlesztése UFB-EGSB

Iszaphozam csökkentés szvt-nál: OSA és kannibál eljárások Ózonos iszapoxidáció – minden csak energia kérdése! Energia újrahasznosítás támogatott. (Ez mehetne az iszap szárítására) Iszap napelemes hibrid szárítása. Hőszivattyús szárítás tisztított szennyvízből.

3. ábra: MBR rendszer OSA –oxikus / ülepítés /anaerob) kiépítésben (Young, et al., 2007).

4. ábra: Cannibal eljárás sémája (Goel–Noguera, 2006).