Természeti erőforrások védelme Szennyvízkezelés

A szennyezés csökkentésének technológiai lehetőségei

Szennyvíztisztítási technológia Forrás: Thyll, 2000

2006 Tisztítatlan (%) Mechanikailag tisztított (%) Budapest 9,7 60 Pest 1,5 4,5 Jász – Nagykun- Szolnok 5,4 0,2 Nógrád Fejér 0,013 0,18 Csongrád 24,4 46 Összesen 6,5 29,6 Forrás: KSH

A diákhoz itt kellene beszúrni a tanári magyarázatokat. www.drv.hu HEFOP 3.3.1.

Ipari szennyvizek Közvetlenül, tisztítatlanul általában nem vezethetők élővizekbe, /befogadókba,/ valamint nem keverhetők a települési szennyvízzel, Az ipari szennyvizek a tevékenységtől függő, jellegzetes összetételt mutatnak. Kezelésüket, tisztításukat a keletkezés helyén kell megoldani. Sok esetben célszerű az ipari szennyvizet előkezelés után keverni települési szennyvízzel és végleges tisztítását így elvégezni.

A települések szennyvizét csatornahálózatok gyűjtik és vezetik el. Osztott szennyvízhálózatról beszélünk, ha a csapadékvizet és az egyéb települési szennyvizeket külön-külön csatornarendszerben gyűjtik. Egyesített a szennyvízhálózat, ha a különválasztás nem történik meg, a kommunális és a csapadékvizet együtt vezetik el.

A települési szennyvíztisztítás technológiai elemei A szennyvizek tisztítási lépcsőit a gyakorlat három fő csoportba sorolja: a mechanikai tisztítás, ezen belül mechanikai előtisztítás, a biológiai szennyvíztisztítás, ezen belül a különféle elven működő mesterséges egy-és többlépcsős tisztítási módok, a különféle természetes tisztítási módok (tavas, talajszűrés, öntözés), a III. tisztítási fokozat tápanyag-eltávolítás (P, N) szennyvíz-fertőtlenítés fizikai-fiziokémiai eljárások (pl. fordított ozmózis stb.).

A szennyvíztisztítás elsődleges feladata: a szennyező-anyagok eltávolítása ( szerves anyagok, a nitrogén- és foszfor tartalmú vegyületek eltávolítása) széndioxiddá, nitrogénné és kiülepíthető szennyvíziszappá

Szennyvízelvezetés gyűjtés kezelés elvezetés ill. elhelyezés

Füzes ér Abonyi szennyvíztisztító szennyvize (2006)

a tisztított szennyvíz beengedése után A Füzes ér a tisztított szennyvíz beengedése után

Szennyvíztisztítási technológia Forrás: Thyll, 2000

Szennyvíztisztítás Elsődleges tisztítás Önállóan csak ritkán felel meg Másodlagos tisztítás A nem ülepíthető kolloidok és oldott szervers anyagok eltávolítása Harmadlagos tisztítás Létrejött sók, még megtalálható tápelemek eltávolítása

Mechanikai szennyvíztisztítás

Kő és kavicsfogók szennyvízrácsok A szennyvízrácsok (durva és finom rács) A rácsok által visszatartott BOI5 szerves anyag csökkenés 6-7 %-ra tehető. Szitaszűrők A lyukbőségtől függően 5-10 %-os BOI5 és 5-20 %-os lebegőanyagban kifejezett szerves anyagcsökkentéssel lehet számolni.

Kő és kavicsfogók szennyvízrácsok A rácsszemét könnyen rothadó, erős szaghatással bíró anyag, amely külön kezelést igényel. elégetés deponálás rothasztás

Homokfogók Szemcsés ásványi anyagok eltávolítása Magas szervesanyag-terhelés esetén a homokfogókat homokmosó berendezésekkel egészíthetik ki, szerves anyag tartalom csökkentésére.

Ülepítők Az ülepítők a szennyvízben lévő ülepíthető lebegőanyagot ülepítik, a biológiai oxigénigény csökkentését is fokozzák, Az átmérő növekedés - flokkuláció ülepedés sebesség - átmérő növekedés anyagok kiülepítésének meghatározására kísérleteket végezni - ülepítőhenger

Ülepítők Átfolyás Vízszintes Függőleges Radiális

HOSSZANTI ÁTFOLYÁSÚ (LIPCSEI) ÜLEPÍTŐ A diákhoz itt kellene beszúrni a tanári magyarázatokat. Forrás: Tamás, 1998

A diákhoz itt kellene beszúrni a tanári magyarázatokat. HEFOP 3.3.1.

Biológiai szennyvíztisztítás még magas szerves és lebegő anyagtartalom mesterséges vagy természetes biológia folyamatok. A biológiai szennyvíztisztítás - biokémiai reakciókon alapul. aerob illetve anaerob tisztítás lebontási termékeik, kis molekulájú stabil vegyületek, mint például CO2, CH4, NH3, stb. A szerves anyagnak a sejtekbe beépült része ülepítéssel eltávolítható

Biológiai szennyvíztisztítás Aerob, anaerob rendszerek Természetes és/vagy mesterséges körülmények között Műszaki megoldás szerint Fixfilmes Természetes és mesterséges diszperz Vegyszerrel kombinált rendszerek

Aerob folyamatok Állandó oxigénellátás - levegőztetéssel Biokémiai folyamatok: természetes, vagy mesterséges úton A folyamatok alapfolyamatait tekintve lényegében azonosak és technológiailag kombinálhatóak. A mesterséges berendezések segítségével azonban a folyamatok kisebb helyen és gyorsabban játszódhatnak le, amelynek az ára a magasabb energia és üzemeltetési költsége.

A biológiai tisztításban előálló zavarok okai elégtelen levegőztetés, a levegőztető vagy utóülepítő medence falára rakódott, és rothadásnak indult iszap, holt terek kialakulása, a rendszerbe bejutott toxikus anyag

Anaerob rothasztás - előnyei A szerves anyagot átalakítja stabil végtermékekké, amely mellékterméke metán és szén-dioxid. Az aerob kezelésnél lényegesen kisebb a keletkező iszap mennyisége, így a szennyvízproblémából nem lesz iszapprobléma. Energiafogyasztás helyette energiatermelés biogáz formájában.

Hátrányai Kevésbé elterjedt és ismert technológia Összetett és bonyolult biológiai folyamat Érzékenyebb a toxikus anyagokra Mezofil, termofil tartományban hatékony, ezért sokszor fűteni kell, (csak magas szerves szennyezettségű szennyvizek esetén) Nem kell mechanikus levegőztetni

Forrás: Tamás, 1998

Forrás: Tamás, 1998

Biológiai szennyvíztisztítás Aerob, anaerob rendszerek Természetes és/vagy mesterséges körülmények között Műszaki megoldás szerint Természetes és mesterséges diszperz Fixfilmes Vegyszerrel kombinált rendszerek

Természetes és mesterséges diszperz Eleveniszapos biológiai tisztítási eljárás

Eleveniszapos biológiai tisztítás

Eleveniszapos biológiai tisztítás Forrás: http://www.debreceni-vizmu.hu/szennyviz/szennyviz.html

Elfonalasodott szerkezet Flokkulens szerkezet Optimális szerkezet

Biológiai szennyvíztisztítás Aerob, anaerob rendszerek Természetes és/vagy mesterséges körülmények között Műszaki megoldás szerint Természetes és mesterséges diszperz Fixfilmes Vegyszerrel kombinált rendszerek

Fixfilmes aerob és anaerob rendszerek A csepegtetőtestes szennyvíztisztítás

Forrás: Tamás, 1998

Forrás: Tamás, 1998

Biológiai tisztítás A biológiai tisztító rendszereket terhelés szempontjából: kis terhelésű rendszerek , közepes terhelésű rendszerek és nagy terhelésű rendszerek

Tavas szennyvíztisztítás Egyszerű és rugalmas eljárás Oldott, az ülepíthető szennyező anyagok és a patogén szervezetek eltávolítására A mechanikai tisztítás után önállóan is használható, illetve utótisztítási folyamatok elvégzésére is alkalmas

Előnyei A patogén szervezetek eltávolítsa jó hatásfokú, beruházási, üzemeltetési, fenntartási költségei alacsonyak, külső energiára nincs szükség, Hatékonysága azonos a hagyományos szennyvíztisztításéval, vagy meghaladja azt. Természetes folyamatokon alapszik. Mesterséges rendszereknél rugalmasabban képes alkalmazkodni a szerves anyag terhelés változásaira. Költséges berendezések nem szükségesek, iszapkezelési és elhelyezési probléma csekély.

Hátrányai Minden más szennyvíztisztítási eljárással szemben viszonylag nagy területet igényel. Időszakos szagemisszió jelentkezhet. A tisztítás bizonyos mértékig az éghajlati tényezőktől is függ. Időszakonként nagymértékű algaszaporodást jelenthet mely a befogadót szennyezheti.

Aerob tó kis mélységű tó, teljes mélységében az aerob lebontáshoz gyakorlatilag mindenkor elegendő oxigén áll rendelkezésre. Oxigén: diffúzió révén algák termelik mechanikai felszíni levegőztető berendezések vagy a tófenékből kiinduló sűrített levegős rendszerek

Anaerob tó A tó mélységében oldott oxigén nincs. részleges szennyvíztisztítást biztosít, Az anaerob tavakat elsősorban a tisztítórendszer első lépcsőjeként a nagy szervesanyag tartalmú (pl. élelmiszeriparú) szennyvizeinek előtisztítására célszerű alkalmazni.

Forrás: Tamás, 1998

Forrás: Barótfi, 2000

Tavas szennyvíztisztítás A tervezéstől és üzemeltetéstől függően a tavas rendszer a BOI5 50-95 %-t képes eltávolítani. Tavak üzemeltetése: Szagcsökkentés Makronövényzet szabályozása Úszó vegetáció szabályozása Algák szabályozása

Gyökérágyas tisztítási rendszerek Vízinövényekkel telepítenek be valamilyen szennyvíztisztító sekély medencét, ahol a lassan átszivárgó és átfolyó szennyvíz a gyökérzónán áthaladva, mechanikai illetve biológiai tisztításon esik keresztül.

Élőgépes szennyvíztisztítás

Forrás: Tamás, 1998 Forrás: http://www.korte-organica.hu

Az élőgép működési sémája Forrás: , http://www.korte-organica.hu

Kémiai utótisztítás A kémiai tisztítás megoldásai az alábbiak: Koaguláció- A vegyszerek gyors bekeverése eredményeként a nagyon finom részecskék mikropelyhekké tömörülnek. Flokkuláció – A koaguláció után következő folyamat, amikor a szennyvizet gyengén kell keverni, így már nagyobb pelyhek keletkeznek. Pl.: alumínium-szulfát, mész, ferriklorid stb.

Nitrogéneltávolítás A nagyobb vízminőség igényű befogadók esetében követelmény A nitrogéntartalmú vegyületek esetén a következő káros hatásokkal számolhatunk: Ammónia toxicitás a halakra, klóros fertőtlenítés hatékonyságának csökkenése, káros közegészségügyi-hatás szennyvíz-újrahasznosítási lehetőségeinek csökkenése.

Forrás: Tamás, 1998

Foszforeltávolítás A foszfor eltávolítás kémiai (pl.: alumíniumsók, mész felhasználásával), biológiai és fizikai módszerekkel lehetséges. A legtöbb szennyvíz esetében az oldhatatlan foszfor kb. 10%-a távolítható el az előülepítővel.

Forrás: Tamás, 1998

A szennyvíziszap általános összetétele Hasznosítható anyagok Iszapvíz Aprított őrölt ásványi részecskék Szerves anyag Tápanyagok Nyomelemek Korlátozó összetevők Mérgező anyagok Patogének

Iszapvíz Szabad vagy könnyen eltávolítható pórusvíz (70%) Kapilláris víz (20%) Pehelyrészecskék nedv. tart. (2%) Sejtben kémiailag kötött víz (8%)

A szennyvíziszap általános összetétele Hasznosítható anyagok Iszapvíz Aprított őrölt ásványi részecskék Szerves anyag Tápanyagok Nyomelemek Korlátozó összetevők Mérgező anyagok Patogének

A szennyvíziszap kezelés célja az anyag nedvességtartalmának csökkentése, bűz, szagártalom, fertőzőképesség csökkentése illetve megszüntetése. A szennyvíziszap minősége jellemző az adott településre, leginkább a tisztításra technológiára, s így településenként változhat.

A tipikus mikroorganizmus szám a különböző szennyvízkezelések függvényében Mikro-bák Tisztí-tatlan szenny-víz/ 100 ml Elsőd-leges tisztí-tás/ 100 ml Másod-lagos tisztítás/ 100 ml Harmad-lagos tisztítás/ 100ml Mechanikai szennyvíztiszti-tóból származó szennyvíziszap/g Rothasz-tott szennyvíz- iszap/g Fekál coliform 108 10 7 106 <2 10 000 000 Szalmo-nella 8000 800 8 1800 18 Shigella 1000 100 1 220 3 Enteri-kus vírus 50000 15000 1500 0,002 1400 210

Sűrítés Célja: az iszap víztartalmának meghatározott mértékű csökkentésével magának a kezelendő iszap mennyiségének a csökkentése

Szűréssel történő sűrítés Gravitációs sűrítés természetes úton mesterséges keverő berendezéssel ellátott sűrítő Flotációs sűrítés levegő befúvással vegyszerrel Dinamikus sűrítés vibrációs hatással centrifugálással Szűréssel történő sűrítés membrán szűrés

Kondicionálás Célja: az iszap víztartalmának csökkentése, a fellelhető szerves anyag stabilizálása, a különféle patogén baktériumok számának csökkentése, elpusztítása

Fizikai kondícionálás Kondicionálás Fizikai kondícionálás pasztőrözés termikus kondícionálás mosatás Kémiai kondícionálás Aerob iszapstabilizálás Anaerob iszapstabilizálás – rothasztás (CH4, CO2)

Iszap fertőtlenítése Szennyvíziszap víztelenítése Szennyvíziszap szárítása Szennyvíziszap komposztálása Szennyvíziszap mezőgazdasági területen történő hasznosítása

komposzt olyan szerves anyagok, amelyek szilárd vagy folyékony szerves hulladékból, illetve a hozzájuk kevert ásványi anyagokból irányított bomlási folyamatokon keresztül készültek a folyamat során az anyag aerob mikroorganizmusok segítségével bomlik le, alakul át. Ezt követően nagy molekulájú humuszanyagok épülnek fel.

Biogáz: A szerves anyagok anaerob lebomlásakor keletkező légnemű anyag, Fő összetevője a metán Metán: „Klímagáz”, üvegházhatást okozó gáz Hatása 1 CH4 ~ 22 CO2 Éghető gáz Fűtőértéke: ~ 23,12 MJ/ m3 Üvegházhatást okozó gáz és megújuló energiaforrás

A modellben lejátszódó folyamatok feltételrendszere a következő: levegőtől (oxigéntől) elzárt körülmények, a lebontandó szerves anyagok, a szerves anyag – folyadék megfelelő aránya, a mikroorganizmusok kívánatos törzsei, a biológiailag meghatározott, optimális hőmérséklet, a rövid időtartamú lebontás végetti állandó keverés

Biogáz: A szerves anyagok anaerob lebomlásakor keletkező légnemű anyag, Fő összetevője a metán Metán: „Klímagáz”, üvegházhatást okozó gáz Hatása 1 CH4 ~ 22 CO2 Éghető gáz Fűtőértéke: ~ 23,12 MJ/ m3 Üvegházhatást okozó gáz és megújuló energiaforrás

Különböző eredetű, kezeletlen biogáz összetétele és fűtőértéke Alapanyag Metán tartalom (%) CO2 tartalom (%) Fűtőérték (MJ/m3) Települési hulladék 50 % 18,5 Állati trágya 65 % 35 % 24 Szennyvíz iszap 70 % 30 % 26

A modellben lejátszódó folyamatok feltételrendszere a következő: levegőtől (oxigéntől) elzárt körülmények, a lebontandó szerves anyagok, a szerves anyag – folyadék megfelelő aránya, a mikroorganizmusok kívánatos törzsei, a biológiailag meghatározott, optimális hőmérséklet, a rövid időtartamú lebontás végetti állandó keverés

savas fázis metán fázis baktérium baktérium H2, CO2 ecetsav szerves anyag NH4+, H2S stb. biogáz 60–70 % metán 30–40 % CO2 propion-sav vajsav alkohol stb. H2, CO2 ecetsav baktérium

pszichrofil zóna, azaz a környezeti hőmérsékleten termelő biogáz-berendezés mezofil zóna, azaz a +28 .… +36 C között termelő biogáztelep, termofil zóna, azaz +48 …. +53 C hőmérsékleten termelő telep

Termofil rothasztás - előnyei A szerves anyag átalakulása gyorsabb, elsősorban a hidrolízis gyorsabb lefolyása következtében. Szerves anyagok átalakulása, stabilizálása tökéletesebb. A rothasztott iszap víztelenítési tulajdonságai javulnak. Patogén kórokozók redukciója tökéletesebb.

Hátrányai Az energiaszükséglet nagyobb. (Esetenként fűtés szükséges.) A beruházási költségek (szigetelés, hőcserélők stb.) magasabbak. Az eljárás üzemelési zavarokra érzékenyebb. Az anaerob rothasztási folyamatokat a környezeti miliő pH-ja szintén alapvetően befolyásolja.

Technológia üzemmódját folyamatos, szakaszos a feldolgozandó hulladék szárazanyag-tartalmának függvényében lehet megválasztani

Az alapanyag szárazanyag-tartalma szerint megkülönböztethetjük: a nedves (0,5-1 % szárazanyag-tartalom), a szuszpenziós (5-15 % szárazanyag-tartalom), a félszáraz (15-24 % szárazanyag-tartalom), és a száraz (25 % feletti szárazanyag-tartalom) eljárásokat.

folyamatos eljárás (hígtrágya, szennyvíz) kisebb energiaveszteség a fermentor fűtésénél, egyszerű lecsapolás, újratöltés, teljes automatizáció lehetősége