Települési vízgazdálkodás I. 9.előadás EJF Építőmérnöki Szak (BSC) Települési vízgazdálkodás I. 9.előadás Fertőtlenítés, utóklórozás, ammónia-mentesítés, membrán eljárások, szerves mikro szennyezők eltávolítása Dittrich Ernő egyetemi adjunktus PTE-PMMK Környezetmérnöki Tanszék Pécs, Boszorkány u. 2. B ép. 039. dittrich@witch.pmmf.hu

Fertőtlenítés Fertőtlenítés célja: baktériumok elölése, vírusok inaktiválása Általában a tisztítási technológia legvégén helyezkedik el a fertőtlenítés, melynek okai: Az egyéb oxidálószer hatását csökkentő redukáló anyagok jó része már le van választva a vízből Az egyes technológiai elemek sorén további mikroszervezetek kerülhetnek a vízbe Fertőtlenítés történhet: Klórral (Cl2) Natrium-Hipoklorittal (NaOCl) Klórdioxiddal (ClO2) Ózonnal (O3) UV-vel (Kálium-permanganáttal (KMnO4)) (Ezüst-ionokkal) (Forralással)

Fertőtlenítés klórral I. A klór-gáz vízben oldódik és disszociál az alábbi egyenletek szerint. A disszociáció mértéke függ a pH-tól és a hőmérséklettől. Az OCl- (hipoklorit-ion), HOCl (hipoklóros sav), és a Cl2-gáz baktericid hatásúak. A HOCl jobb hatásfokú fertőtlenítő szer. Cél a pH semleges vagy savas pH-n tartása, mert akkor képződik a legnagyobb mennyiségben HOCl. A fertőtlenítési hatásfok a reagenssel való kontaktidővel, illetve a reagens dózis növelésével nő.

Fertőtlenítés klórral II. Maradék aktív klór – adagolt klór közötti kapcsolat: 1-es görbe: nincsenek a vízben redukáló vegyületek: maradék és aktív klór értéka azonos 2-es görbe: nitrogén vegyületek nélküli redukáló vegyületek vannak jelen a vízben: maradék klór kevesebb mint az adagolt klór

Fertőtlenítés klórral III.

Fertőtlenítés klórral IV.

Fertőtlenítés nátrium-hipoklorittal Klóros oxidációval történő fertőtlenítés, vízhez adagolva hipoklóros sav keletkezik Kis vízműveknél nem gazdaságos a klórgáz alkalmazása A hipó aktív klórtartalma a tárolási idő alatt csökken

Klórozási melléktermékek Fertőtlenítési melléktermékek: karcinogén, rákkeltő anagok Trihalometánok (THM) Haloecetsavak (HAA) Haloacetonitrilek (HAN) Haloketonok (HK) Klórpikrin Klórhidrát Cianogén-klorid Keletkezésük: huminanyagok, fulvinanyagok és aminosavak klórral történő reakciójakor képződnek Fertőtlenítési melléktermékek II: szagot okozó anyagok Klór-fenol Keletkezésük: szerves anyagok, fenol származékok klórral történő reakciójakor

THM-prekurzorok eltávolítási lehetőségei Koaguláció: 20-50% GAC-szűrés: 20% (kb. 6 hónapig) Ózonos oxidáció UV sugárzással kobinálva Reverz ozmózis 90-100%

Klór-dioxid (ClO2) Kb. 30%-al gyengébb oxidáló szer mint a Cl2-gáz Nem képez THM vegyületeket Nem lép reakcióba ammóniával Ezért általában nagy ammónium vagy nagy szervesanyag tartalmú vizek fertőtlenítésére alkalmazzák Uszodákban kiegészítő fertőtlenítő szerként adagolják Azonban keletkezhet klorit (ClO2-)és klorát (ClO3-). A klorit mérgező anyag, a WHO által javasolt határértéke ivóvízben 0,2 mg/l. A WHO ajánlás betartása esetén a maximális Klór-dioxid dózis 0,8 mg/l lehet. A klór-dioxidot helyszínen állítják elő (általában hipóból vagy klórgázból)

Ózonos fertőtlenítés (O3) Nagyon hatékony fertőtlenítőszer Instabil vegyület a fertőtlenítés szokványos eseteiben, ezért hosszú távon nem fejt ki fertőtlenítő hatást Savas közegben hatékonyabban fertőtlenít az ózon Az ózon szerves vegyületek feldarabolásával jelentősen növelheti a hálózati víz BDOC, AOC tartalmát Drága az előállítása Helyszínen állítják elő ún. ózon generátorokban Az előállítása elve: oxigén gázból nagyfeszültségű elektromos kisülés alkalmazásával

UV-fertőtlenítés Meghatározott hullámhosszú ultraibolya sugárzás erős fertőtlenítő hatású Nem kémiai, hanem fizikai úton történő inaktiválás Fertőtlenítési hatékonyság független a pH-tól Csak a sugárzás időtartama alatt fejti ki hatását Csak pár cm vastag vízrétegben fejti ki a hatását

Fertőtlenítőszerek összehasonlítása Klór Klórdioxid Ózon UV Hatásidő több óra több nap  néhány perc  nincs tartós hatás Előállítás klórgáz, hypo vagy elektrolízis (közönséges só) HCl és NaClO2  levegő vagy oxigén, villamos energia villamos energia Fertőtlenítési hatékonyság közepes erős a legerősebb közepes - erős pH-függés nagyon pH függő nincs alacsony FRT-ek * trihalogénmetánok, klóraminok, klórfenolok és más AOX-ok, klorid  klorit bromid jelenléte esetén bromát középnyomású sugárzónál nitrit jelenléte esetén nitrát  * FRT-ek  :  Fertőtlenítési reakciótermékek

Oxidáció szempontú összehasonlítás  Klór Klórdioxid  Ózon   UV  Oxidáció fémek jelenléte esetén pl. vas, mangán, arzénszennyezésű ivóvíz +  +++ - szerves szennyezettségű ivóvíz  - + kellemetlen szag a légmosókban  ++ Lebontás klór, klórdioxid vagy ózon a termékvízben    +++ trihalogénmetánok az uszodavízben klóraminok az uszodavízben Osztályozás: nem megfelelő (-), megfelelőtől a legmegfelelőbbig (+++)

Ammónia mentesítés Ammónia eltávolítás szükségessége: Nitrit és nitrát keletkezhet belőle a hálózatban (nitrit – vér hemoglobinjához kötődik, nitrát – csecsemők gyomrában képes nitritté redukálódni) Csökkenti az aktív klórszintet a hálózatban Technológiai lehetőségek: Törésponti klórozás + aktívszén szűrés Biológiai ammóniamentesítés Adszorpció zeolit tölteten + regenerálás pH szabályozás ammónia gáz kihajtással (ipari szennyvízkezelés)

Ammónia mentesítés törésponti klórozással I. Ha a vízben ammónia (NH3) vagy ammónium-ion (NH4+) is jelen van, akkor a klórozás hatására klóraminok keletkeznek. A ammónia és az ammónium-ion a vízben disszociál: A klóraminok keletkezésének reakcióegyenletei: Monokklóramin keletkezése: Diklóramin keletkezése: Triklóramin keletkezése:

Ammónia mentesítés törésponti klórozás III.

Ammónia mentesítés törésponti klórozással IV. A törésponti klórozó egység után aktívszén szűrő alkalmazása szükséges (Klórozási melléktermékek eltávolítása) Technológia előnyei: Egyszerűen szabályozható Ammónia eltávolítás garantált Technológia hátrányai: Magas üzemköltség AOX, THM vegyületek az elfolyó vízben Kloraminok szagkeltő hatása

Biológiai ammónia mentesítés I. Nitrifikáció Technológiai cél: biológiai nitrifikáció elősegítése Magas oldott oxigénszint Felvehető szerves szén jelenléte Megfelelő vízhőmérséklet pH Fertőtlenítő szer ne legyen a rendszerben!

Biológiai ammónia mentesítés II. A nitrifikáció előidézése általában levegőztetett kavicsszűrőben történik (aerob fixfilmes bioreaktor) Technológia előnyei: Alacsony üzemköltség Nincs vegyszerigénye Technológia hátrányai: Hatásfok bizonytalan Nitrit lépcsőn megrekedhet a folyamat Befertőződés Leszakadó biofilmről további technológiai elemmel gondoskodni kell

Ammónia mentesítés adszorpcióval Zeolit töltet ammóniát megköti Regenerálni kell: Törésponti klórozással Biológiai nitrifikációval Mivel Mg és Ca-ionokat is megköt, ezért a víz keménységének növekedésével a hatékonyság csökken

RO-berendezések Vízkezelésben legelterjedtebben használt membrán eljárás Nanoméret nagyságrendű pórusméretű membránokat alkalmaznak A nagyméretű molekulák és a vírusok sem tudnak áthatolni rajta Főbb felhasználási területek: Sótalanítás Fertőtlenítés Utótisztítás

Utótisztításról Utótisztítási igények: Technológiai lehetőségek: Íz és szagkeltő anyagok, mikroszennyezők THM, AOX (Abszorbeálható szerves halogének) BDOC, AOC tartalom Vírusok Hormonok Technológiai lehetőségek: Keletkezés illetve átjutás mérséklése a technológián belül Kontaktidő, oxidálószer típus és dózis optimalizálása Koagulációs folyamatok optimalizálása Adszorpciós hatékonyság növelése Utótisztítás Aktív szén szűrés Kombinált oxidáció és fertőtlenítés (pl. ózon+UV+utóklór) Membrán eljárások alkalmazása

Egy kis gyakorlat I.

Egy kis gyakorlat II.

Egy kis gyakorlat III.

Egy kis gyakorlat IV.

Egy kis gyakorlat V.

Felhasznált irodalom (http://www.aquadocinter.hu/themes/Vandorgyules/pages/4szekcio/dombay.htm) Somlyódy László et al: Víztisztítás. BME-VKKT, Budapest, 2007. www.prominent.hu www.ecoviz.eu www.tankonyvtar.hu/konyvek/kornyezettechnika http://www.vattenteknik.hu Ollős Géza: Víztisztítás-üzemeltetés. Egri Nyomda Kft. Horváthné Farsang Ágota: Vízkezelés, szennyvízkezelés. www.ttk.nyme.hu/fldi/Documents/Farsang%20Ágota/.../vízkezelés.ppt

Köszönöm a megtisztelő figyelmet!