A Kokszolói szennyvíz szervesanyag-tartalmának, KOI-értékének és szulfidtartalmának csökkentése laboratóriumi körülmények között Dunaferr-DBK Kokszoló Kft és a Dunaújvárosi Főiskola Természettudományi és Környezetvédelmi Tanszéke kísérleti fejlesztési programja laboratóriumi eredményei Hajós Gábor, Dr. Kárpáti Árpád*, Dr. Kiss Endre, Liszonyi Zoltán**, Hegedűs Iván**, Farkas Beáta, Nyárádi Zita** Dunaújvárosi Főiskola, Természettudományi és Környezetvédelmi Tanszék *Veszprémi Egyetem, Mérnöki Kar, Környezetmérnöki és Kémiai Technológia Tanszék ** Dunaferr-DBK Kokszoló Kft Dunaújváros, 2006. június 13.

Koksz előállításának folyamatábrája tisztított kamragáz tisztított oltóvíz (fűtés) Kemence 1100-1400oC 16-24 óra Kokszoltó torony <100oC Kohó szén nyers kamragáz Technológiai Vízkezelő Telep kigőzölt gáz - víz BTX – Still-Claus (deS, deNH3)

A TVT működésének általános sémája Előülepítő Kémiai tisztítás Levegőztető tartály Utóülepítő (eleveniszapos reaktor) iszapkezelés Első lépcső (fizikai-kémiai) Második lépcső (biológia)

A Technológiai Víztisztító Telep Cianid (poliszulfiddal), kénhidrogén (pl.: fémoxiddal) => első lépcső Rodanid Fenol =>második lépcső Ammónia

A magas KOI érték okai A biológia után marad biológiailag bonthatatlan szerves anyag A lebontandók illetve a nitrifikáció eltérő üzemi paraméterei

A szennyvizek szerves anyag tartalmát jellemző mérhető mennyiségek (1) A vizekben és különösen a szennyvizekben a szerves vegyületek széles spektruma fordulhat elő. Mivel ezeket külön-külön meghatározni nehéz, ezért szükséges ezek együttes meghatározása. Indirekt módszerek Biológiai oxigénigény az az oxigénmennyiség, melyet a szennyvízben lévő mikroorganizmusok a szennyvíz szerves anyag tartalmának biokémiai oxidációjára, általában 5 nap alatt elfogyasztanak. (bio)Kémiai oxigénigény a BOI kiváltására: erős oxidálószerrel kezelik a mintát, majd megállapítják, hogy mennyi oxidálószerre volt szükség az adott minta összes szerves anyagának eloxidálására. (!klór, ózon! a cianid miatt) A kétféle oxigénigény között nem állapítható meg egyszerű átszámítás.

A szennyvizek szerves anyag tartalmát jellemző mérhető mennyiségek (2) Az összes szerves szén (total organic carbon; TOC) meghatározása. a szerves szenet oxigénnel és hőkezeléssel, ultraibolya sugarakkal kémiai oxidáló szerekkel vagy ezek variációival széndioxiddá oxidálják. A széndioxid mennyiséget különböző elveken működő analizátorokkal mérik, és az eredményt szénre vonatkoztatják.

A maradék (szerves) oldott anyagok eltávolításának lehetőségei (Megegyezés szerint oldottnak tekintendő mindazon komponens, melyeket 0,45 µm pórusméretű szűrővel nem lehet a vízből kiszűrni.) Membrános szeparálás Adszorpciós szeparálás Szeparálás kémiai reakciókkal

Kísérleti elrendezés (1) Keverés változtatható fordulatszámmal Adszorber hozzáadása

Adszorpciós szeparálás

Szeparálás kémiai reakciókkal (1)

Kísérleti elrendezés (2) ózongenerátor 3 2 1 4 o reaktor tartály 5 6 1 oxigén palack 2 áramlásmérő 3 ózon koncentráció mérő 4 buborékoltató 5 hidrogén-peroxid 6 szennyvíz

Szeparálás kémiai reakciókkal (2)

Szeparálás kémiai reakciókkal (3)

A Dunaferr-DBK által javasolt kokszpor adszorbensként való használatának vizsgálata

Koksz por vizsgálata (1) TOC változása a keverési idő függvényében, különböző szemcsefrakciónál

Koksz por vizsgálata (2) A minta pH-jának változása a keverési idő függvényében

Koksz por vizsgálata (3) TOC csökkentés hatásfokának változása a keverési idő függvényében

Koksz por vizsgálata (4) TOC csökkentés hatásfokának változása a koksz por tömegének függvényében

Koksz por vizsgálata (5) TOC csökkentés hatásfokának változása a keverési idő függvényében

Töltött ágyas adszorber szűrőoszlopon végzett kísérletek

Töltött oszlopon 2-10cm3/perc áramlási sebességgel átfuttatott szennyvíz vizsgálata

Kísérleti elrendezés (4) ózongenerátor 3 2 1 4 o reaktor tartály szennyvíz elfolyó víz a méréshez

Nyugvóágyas adszorpció, koksz por töltettel

Kísérleti elrendezés (5) Nagyfesz. transzformátor

A technológiai víz szulfid tartalmának meghatározása vasgálic ( Fe(II)SO4) Analitikai mérleg 0,2M NaOH Büretta Mágneses keverő pH-mérő Kémiailag kezelt szennyvízminta Kísérleti elrendezés a Kokszoló kémiailag kezelt szennyvízében lévő szulfidok csapadék formájában való eltávolítására mérőszalag a keletkező iszap méréséhez

A szulfidtartalom meghatározás eredményei A mintához adagolt vasgálic heptahidrát eredményeképpen Nagy mennyiségű csapadék képződik, melynek mennyisége lassan csökken. A pH korrigálásával, újabb vas(II) hozzáadása nélkül is ezt tapasztaltuk. A minták átlagos szulfidtartalma a méréseink alapján 1,995+ 0,746 gH2S/liter volt április 5-én, 19-én pedig 1,687+ 0,676 gH2S/liter. Az elektromos kezelés után mért szulfidtartalom az április 19-i vízmintákban 1,48+ 0,17-nek adódott. A minta térfogatának növelése a szulfitra kapott eredményt kis mértékben befolyásolta, 10-15%-kal növelve a vizsgált mintatérfogatot, 26%-kal több vas-szulfátot adagoltunk a mintába a csapadék elfogyasztása érdekében.

Villamos kapcsolás a szulfidtartalom meghatározáshoz - csökkentéshez + egyenáramú tápegység elektródok szennyvíz- minta A villamos kezelés kísérleti elrendezése

Az egyenfeszültségű tápegységet az elektródokra kapcsolva, 30, 60 majd 180 percig kezeltük a mintát. A kezelés során a minta melegedett, felhabosodott, gáz fejlődött és sárgás-fehéres csapadék is keletkezett. A szulfit kicsapatása gyorsabban ment véghez, mint korábban és a keletkezett csapadék mennyisége már az első vas-szulfát bekeverés után többszöröse volt a korábbiaknak. Minél hosszabb ideig kezeltük elektromosan a mintát, annál kevesebb vas(II)-re volt szükség a 2% alatti iszapmennyiség (azaz csapadék) eléréséhez. Ezalatt a keletkezett iszapmennyiség növekedett.

Következtetések(1) 1. Adszorberek alkalmazásával a szennyvíz szerves oldott anyag tartalma kis mértékben csökkenthető. Az aktív szén mellett a Dunaferr-DBK által referált koksz por bizonyult a legjobbnak. Kémiai reakcióval szintén érhetünk el TOC csökkenést, de egyrészt a szennyvíziszap tömege nő meg nem kívánt mértékben (Fenton-reakció), másrészt a kezelés költsége (peroxon). Az összetett kezelés illetve a kombinált adszorber keverék nem nyújt akkora szerves oldott anyag csökkentést, mint amekkorát el szeretnénk érni. Az adszorpciós szeparálást megelőző villamos impulzussal való kezelés segítheti az oldott anyag tartalom csökkentését.

Következtetések(2) 2. A koksz por tömegének növelésével a szerves oldott anyagok csökkentésének hatásfoka növekszik, de 40g/liter felett már nem válik jelentőssé illetve a keletkező szennyvíziszap tömeg- növekedésével számolni kell. A keverés fordulatszámának növelése javítja az oldott szerves anyag csökkentés hatásfokát. De az ipari megvalósítása (közel 50m3/órás szennyvíz mozgás) nehézkes és nem olcsó. A koksz por kisebb méretű frakciója nagyobb hatásfokkal dolgozik. Az töltött oszlopos ill. nyugvóágyas adszorpció nagy hatásfokú eljárás, ígéretes, de megoldandó az adszorber cseréje és a nagy vízmennyiség hatásos kezelése.

Köszönöm a figyelmet!