A szennyvízkezelésben keletkező iszapok, mint hulladékok hasznosítása Beszédes Sándor, Dr. László Zsuzsanna, Dr. Hodúr Cecilia, Dr. Szabó Gábor SZTE Mérnöki Kar, Folyamatmérnöki Intézet 6725 Szeged Moszkvai krt. 9. Tel.: +3662/546-005

Magas sza. tart hulladék Szennyvizek és folyékony hulladékok Nem-lebomló szennyezéseket tartalmazó folyékony hulladékok Biológiailag lebomló szennyezéseket tartalmazó folyékony hulladékok Előkezelések Előkezelések Membrán-szeparáció Membrán-szeparációs eljárások Magas sza. tart hulladék (iszap) Szárítás Kondicionálás Tisztított víz: Technológiai (RO, NF) Közcsatornába (NF, UF) Élővízbe (RO, NF) Kibocsátási határértéknek megfelelő víz Komposzt, talajjavítás Biogáz

Szennyvízkezelés Szennyvíziszap kezelés Cél: szennyezőanyagok eltávolítása (nitrogén, foszfor, toxikus vegyületek stb..) Kiülepíthető fázis: szennyvíziszap Szennyvíziszap kezelés Lerakás Égetés Hasznosítás (mezőgazdaság, anaerob fermentáció, komposztálás) Nehézfémek? (Fito)toxikus komponensek? Patogenitás?

Szennyvíziszap produktum Előülepítés: primer iszap (lebegőanyag max. kb. 70%-a) Függ: lebegőanyag tartalom koncentrációja, bejövő térfogatáram, felületi terhelés Koagulációt, flokkulációt követő ülepítés (lebegőanyag eltáv. 90%) Primer iszap produktum nő, iszap vízteleníthetősége romlik Szekunder iszap: biológiai szennyvíztisztításban Vízteleníthetőség jobb Tisztítás célja Iszapkor (nap) Lebontható szerves anyag eltávolítás (BOI) 3-5 Nitrifikáció 8-10 Denitrifikáció 14-16 Foszforeliminálás 16-20

Hasznosítható anyagok Szennyvíziszapok általános összetétele Hasznosítható anyagok Víz pórusvíz (70%) kapilláris víz (20%) pelyhek víztartalma (2%) sejtben kémiailag kötött víz (8%) Ásványi részecskék homok és egyéb szemcsés anyagok Szerves anyag széntartalmú maradékanyagok Tápanyagok nitrogén foszfor kálium Nyomelemek fémes elemek és szerves vegyületek Korlátozó összetevők Mérgező anyagok nehézfémek egyéb toxikus anyagok Patogének baktériumok vírusok paraziták

Iszapkezelési eljárások Iszapsűrítés (gravitációs sűrítők, centrifugák) Iszapkondicionálás (termikus, kémiai, biológiai) Fertőtlenítés (vegyszer és/vagy hő) Víztelenítés Aerob stabilizálás Anaerob stabilizálás (biogáz) Égetés Végső elhelyezés, deponálás

Iszapok égetése Az égetés előnyei: Az égetés hátrányai: Ha az iszap toxikus összetevőket tartalmaz, amely más technológiával nem távolítható el. Az égetés előnyei: térfogatcsökkentés a végtermék nem fertőzött a biológiai bontásnak ellenálló anyagok megsemmisülnek hőenergia nyerhető vissza Az égetés hátrányai: légszennyezés az iszap kb. 40-50 tömegszázalékát hamuként kell elszállítani korroziv hatású égéstermékek kis telepeken a költségek magasak Biomassza vagy veszélyes hulladék? Az égetés energiatermelés, vagy hulladékártalmatlanítás?

Szennyvíziszap kondicionálása Célja: vízteleníthetőség javítása a szerves anyag stabilizálása a patogén mikroorganizmusok csökkentése Típusai: fizikai kémiai biológiai

Kémiai kondicionálás Javul a vízteleníthetőség, csökken a rothadóképesség, csökken a patogének mennyisége szerves koagulánsokkal (polielektrolitok) szervetlen koagulánsokkal (FeCl3, FeSO4, Al2(SO4)3, CaO)

Fizikai kondicionálás pasztőrözés: felmelegítés 60-80°C-ra, hőntartás termikus kondicionálás: hevítés 180-220°C-ra. A sejtnedvek BOI növekedést okoznak, jól vízmentesíthető fagyasztásos kondicionálás: a jégkristályok a sejtfalat roncsolják mosás: a kolloidfázis eltávolítása, a szűrhetőséget, ülepíthetőséget javítja

Biokémiai kondicionálás Célja a szerves anyagok lebontása az iszap vízteleníthetőségének előkészítése, a patogén mikroorganizmusok számának csökkentése A stabilizálás levegő jelenlétében (aerob úton) és levegőtől elzártan (anaerob úton) történhet.

Komposztálás Egy „biotechnológiai” eljárás, ahol A komposztálás célja: a szubsztrát szilárd vagy vízoldhatatlan fázisban van felületét vízfilm vonja be, a mikróbák aerob körülmények között végzik a lebontást A komposztálás célja: az anyag térfogatának és tömegének csökkentése fertőző hatás megszüntetése (patogének elpusztítása) a N, P, K, C, stb. tartalom hasznosítása. Primer és szekunder iszapoknál, rothasztott iszapoknál

Nitrogén könnyebben felvehető formába alakul Sejtfalak lebontása Lignin hasznosítása (gomba, bakt.) Iszap víztelenítés szükséges Megfelelő porozitás Növényi hulladékok bekeverése (átlevegőzés, humifikáció elősegítése) Nitrogén könnyebben felvehető formába alakul Foszforvegyületek szimultán mineralizációja (rosszabb oldhatóság és hasznosítás) Humusz: ammónium tárolás, egyenletesebb felvétel a növényekben

BIOGÁZ „Biometanizáció”

Anaerob lebontás folyamata A szerves anyagok anaerob lebomlása során széndioxid, metán és víz keletkezik. C6H12O6  3CH3COOH 3CH3COOH  3CH4 + 3CO2 CO2+ 4H2 CH4 + 2H2O +400kJ

fakultatív anaerob mikroorg Biogázképződés Szakasz Mikroorganizmusok Termék hidrolízis fakultatív anaerob mikroorg egyszerű cukor, aminosav, zsírsav savanyítás savképző bakt. szerves savak, CO2, H2 ecetsav-képz. ecetsavképző bakt. ecetsav, CO2, H2 metán-képz. metanogén bakt. metán, szén-dioxid, víz

Mikrohullámú sugárzás 300 MHz - 300 GHz

Alkalmazásának előnyei egységnyi térfogatban nagy energiaáram érhető el nincs szükség közvetítő közegre gyors felmelegítő hatás lényegesen lerövidülő műveleti idők Mikrohullámú sugárzásnak nevezzük a… A mikrohullámú hőkeltésnek a hagyományos hőkeltéshez képesti legfontosabb előnyei…..

Dielektromos tulajdonságoktól függően szelektív melegítésre és fázisszeparálásra alkalmas A penetrációs mélységben egyenletesebb felmelegedés Kémiai reakciók sebességét növeli, a hagyományostól eltérő reakcióutak jellemzik Intenzív nedvességelvonás

Mikrohullám az iszapkezelésben Az oxidációs eljárások hatékonyságának növelése Patogén mikroorganizmusok gyors elpusztítása Az extracelluláris polimerháló roncsolása A iszap-flokkulumok dezintegrálása A kommunális iszapok esetében megnövekedett szervesanyag-oldhatóság (fehérje, szénhidrátok) A fehérjék oldalláncainak polarizáltsága megváltozik, a hidrogénhidak átrendeződnek

Kutatási célkitűzések A mikrohullámú kezelés hatásainak vizsgálata élelmiszeripari eredetű szennyvíziszapoknál vízoldható szervesanyag-frakciók biológiai lebonthatóság biogázproduktum anaerob fermentáció üteme Folyamatos anyagtovábbítású mikrohullámú kezelő-berendezés fejlesztése

Következtetések A mikrohullámú kezelés alkalmas a szervesanyagok vízoldhatóságának növelésére A mikrohullámú besugárzás egy meghatározott teljesítményig növeli a biológiai lebonthatóságot A mikrohullámú kezelés alkalmas a biogázrothasztás intenzifikálására: fokozza a biogáz hozamot növeli a biogáz metántartalmát felgyorsítja a biológiai lebontás ütemét A besugárzott energia mennyiségén kívül a fajlagos teljesítmény is meghatározó

KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!