Szennyvíztisztítás Melicz Zoltán Egyetemi adjunktus BME Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék K.alags. 27. 463-2642
Szennyvíztisztítás Miért van rá szükség? Főbb folyamatok (csak a lényeg) Mire képes? (mit, milyen mértékben tudunk eltávolítani a szennyvízből) Költséghatékonyság
Miért is kell tisztítani? Szennyvíz Nehezen definiálható fogalom: olyan víz, amely környezetre káros anyagot tartalmaz Szennyezőanyag mennyiség és minőség? g, mg, μg, ng, vagy még kisebb ??? A fejlődés iránya: egyre kisebb mennyiségek eltávolítása
Miért is kell tisztítani? Amit ma el tudunk távolítani (nem a teljes mennyiséget) Szervesanyagok (C) Nitrogénformák (N) Foszforformák (P) Egyéb „beépülő” anyagok
Települési szennyvizek: források Ipari szennyvizek Összetétel változatos (az ipari tevékenység függvénye) Házi szennyvizek Az emberi metabolizmus termékei Vizelet, fekália, használati vizek stb. Szennyezőanyagok összetétele az étkezési szokások Eltérés: vízhasználati szokások (takarékosság) Fekete és szürke szennyvizek: Mo.-n még nem elterjedt Kommunális (házi jellegű)
Tisztítás célja: Szennyezők mennyiségének csökkentése Fizikai/kémiai/biológiai módszerekkel Változatos technológiai alternatívák alkalmazásának a lehetősége Jellemzők: Gazdaságos legyen (építés és üzemelés) Átalakítás (bővítés) lehetősége Rugalmas üzemelés (a folyamatos változásoknak való megfelelés lehetősége)
Biológiai bonthatóság Vegyületek biológiai folyamatok révén (egyszerűbb vegyületekké) történő átalakítása Szervesanyagok: Csak egy részük biológiailag bontható A bontás sebessége nagymértékben változhat Oldott és szilárd formában
A tisztítás célja Első szennyvíztisztítók lebegőanyagok, szervesanyagok eltávolítása Módszer: a biológia művi (irányított környezetben történő működtetése Cél: kis térfogatban, sok mikroorganizmus Eljárások Mechanikai, mechanikai és kémiai Csepegtetőtestek, 1800-as évek vége Eleveniszapos rendszerek, 1900-as évek Anglia, USA
Ülepítés Gravitáció hatására (súlykülönbség) Általában „nagy” műtárgyakban Nagyszámú ülepítő kialakítási változat,
Ülepítő műtárgy függőleges metszet
Utóülepítő „üresen”
Ülepítő „tele”
Mechanikai tisztítás M: TSS: 50%, KOI, BOI5: 30% TN: 5-10%, TP: 5-15% t= 2-3 h
Mechanikai/kémiai tisztítás CEPT: TSS: 80%, KOI, BOI5: 50% TN: 10%, TP: 60% PC: TSS: 90%, KOI, BOI5: 70% TN: 10%, TP: 90% t= 3-3,5 h
Biológiai tisztítás Hogyan működik? Az eleveniszapos rendszer Pehely (néhány 100 mikron átmérőjű) Levegőztetés visszavezetése – lásd később) mesterséges módon (gépészeti berendezések) Recirkuláció (aktív biomassza Ülepítők alkalmazása szükséges Jelenleg a világon legelterjedtebb
Az eleveniszapos rendszer kialakítása
Levegőztetett eleveniszapos rektor
Biológiai tisztítás BH: >0,5 kgBOI5/kdTSS/d TSS: 90%, KOI, BOI5: 90% TN: 10%, TP: 10% BL: <0,2 kgBOI5/kdTSS/d TSS: 90%, KOI, BOI5: 95% TN: 15%, TP: 15% t= 3-3,5 h t= 6,0h
Biológiai/kémiai tisztítás BC1: TSS: 95%, KOI, BOI5: 95% TN: 15%, TP: 90% BC2: TSS: 95%, KOI, BOI5: 95% TN: 15%, TP: 90% Me3+ Me3+
Biológiai/kémiai tisztítás (N eltávolítás) BCDN1: TSS: 90%, KOI, BOI5: 95% TN: 70%, TP: 90% BCDN2: TSS: 90%, KOI, BOI5: 95% TN: 85%, TP: 90% Me3+ Me3+ +C
Biológiai tisztítás (N és P eltávolítás) TSS: 90%, KOI, BOI5: 95% TN: 70%, TP: 85% Anaerob medence
Az 5 lépcsős Bardenpho eljárás
Szennyvíztisztítók tervezése Kétféle megközelítés 1. Hagyományos (mérnöki) Biológiai műtárgytérfogatok meghatározása Tapasztalatok, összefüggések felhasználása („ökölszabályok”) Méretezési segédletekben, irányelvekben Ülepítők, meghatározása Hidraulikai számításokkal, ellenőrzésekkel Alkalmazása: Mo-n még gyakori, a nagyvilágban inkább a számítások ellenőrzésére
Szennyvíztisztítók tervezése Kétféle megközelítés 2. Modellszámításokkal, szimulációkkal Biológiai műtárgytérfogatok meghatározása Reakciókinetikai ismeretek felhasználásával Mikroorg. szaporodás, pusztulás sebességek Különböző környezetben (levegőztetett vagy nem?) Matematikai modellek (1984-től) Differenciál egyenletrendszerek Számítógépen Ülepítők, meghatározása A hidraulika szimulációjával
Összefoglalásként A szennyvíztisztítás: Környezetvédelmi szempontból fontos Befogadó védelem, (emisszió csökkentés) epidemiológiai kockázat csökkentése Nem old meg minden prroblémát Mikroszennyezők, gyógyszermaradékok Multidiszciplináris tudást igényel Mérnöki tudás (gépészet, irányítástechnika, műtárgy méretezés, kémia, biológia …) Költséges (max. 30-50 év élettartam, energiaigény)
Összefoglalásként A szennyvíztisztítás: Az összegyűjtött szennyvíz tisztítása Környezetvédelmi szempontból fontos Befogadó védelem, (emisszió csökkentés) epidemiológiai kockázat csökkentése Multidiszciplináris tudást igényel Mérnöki tudás (gépészet, irányítástechnika, műtárgy méretezés, kémia, biológia …) Költséges (max. 30-50 év élettartam, energiaigény)
És a további innovációk… Biológiai reaktorok Bioszűrők Kis helyigény Fizikai értelemben vett szűrés Kiváltják az ülepítőt is Hazai példa: Dél-pesti szennyvíztisztító
Biofor típusú biofilter 1. Szennyvíz bevezetés, 2. Öblítő levegő 3. Levegőbevitel, vagy szénforrás bevezetés, 4. Tisztított víz elvezetés, 5. Öblítő zagyvíz elvezetés, 6. Öblítővíz
És a további innovációk… Biológiai reaktorok Bioszűrők Fluidágyas/mozgóágyas reaktorok
Fluid ágyas reaktor séma
És a további innovációk… Biológiai reaktorok Bioszűrők Fluidágyas/mozgóágyas reaktorok UASB (bonyolult hidraulikai viszonyok és biológia)
UASB reaktor séma
UASB reaktor
UASB reaktor
És a további innovációk… Biológiai reaktorok Bioszűrők Fluidágyas/mozgóágyas reaktorok UASB (bonyolult hidraulikai viszonyok és biológia) MBR rendszerek Fázisszétválasztás kicsi (pl. 0,1 μm-es) pórusokon keresztül
Membrán bioreaktorok (MBR)
Membrán bioreaktorok (MBR)
Membrán bioreaktorok (MBR)
És a további innovációk… Biológiai reaktorok Bioszűrők Fluidágyas/mozgóágyas reaktorok UASB (bonyolult hidraulikai viszonyok és biológia) MBR rendszerek Fázisszétválasztás kicsi (pl. 0,1 μm-es) pórusokon keresztül „Nem hagyományos” biológiai rendszerek Anammox, Sharon (anaerob ammonium oxidáció)
SZENNYVÍZTISZTÍTÁS MAGYARORSZÁGON: 1990
SZENNYVÍZTISZTÍTÁS MAGYARORSZÁGON: 2003
SZENNYVÍZTISZTÍTÁS MAGYARORSZÁGON: 2015