Szennyvíztisztítás Melicz Zoltán Egyetemi adjunktus BME Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék K.alags. 27. 463-2666

Szennyvíztisztítás Miért van rá szükség? Hogyan változik? (technika történet és jövőkép) Főbb folyamatok (csak a lényeg) Néhány érdekes alkalmazás

A szennyvíztisztítók helye a települési vízgazdálkodásban

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

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)

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 csatornarendszer kialakítása Gravitációs, vagy kényszeráramoltatású? Elválasztott vagy egyesített? Lehetséges hatások: Szervesanyag lebontás (ez baj?) Szulfátok, szulfidok (toxikus, korrozív) Kénhidrogén képződés biológiai úton (bűzös)

A csatornarendszer kialakítása Gravitációs, vagy kényszeráramoltatású? Elválasztott vagy egyesített? Gravitációs rendszerek: Hosszú tartózkodási idő ▶▶ anaerob folyamatok túlzott mértékben ▶▶ bűzképződés (kénhidrogén) korrózió (szulfát, szulfidok) Vákuumos rendszerek Három fázisú rendszer: aerob körülmények Gyakori a téli, jelentős hőmérséklet csökkenés Rövidebb tartózkodási idő 8

A tisztítás célja Első szennyvíztisztítók lebegőanyagok, szervesanyagok eltávolítása Módszer: a biológia művi (irányított környezetben történő működtetése Cél: kis térfogatban, sok mikroorganizmus Eljárások Csepegtetőtestek, 1800-as évek vége Eleveniszapos rendszerek, 1900-as évek Anglia, USA 9

Hogyan működik? A csepegtetőtest Biofilm (néhány 100 mikron vastagságú) Levegőztetés természetes módon (csepegés) Biofilm vastagodás (biológiai növekedés eredményeként) Biofilm leválás – a leváló anyag visszatartása szükséges Megoldás: ülepítőkkel

Csepegtetőtest „robbantott” rajza

Műanyag töltet

Hogyan működik? Az eleveniszapos rendszer Pehely (néhány 100 mikron átmérőjű) Levegőztetés mesterséges módon (gépészeti berendezések) Recirkuláció (aktív biomassza visszavezetése – lásd később) Ülepítők alkalmazása szükséges Jelenleg a világon legelterjedtebb

Az eleveniszapos rendszer kialakítása

Levegőztetett eleveniszapos rektor

Ülepítés Gravitáció hatására (súlykülönbség) Általában „nagy” műtárgyakban Nagyszámú ülepítő kialakítási változat, … és emiatt sok-sok ülepedéssel kapcsolatos probléma

Ülepítő műtárgy függőleges metszet

Utóülepítő „üresen”

Ülepítő „tele”

Tisztítási igények növekedése Növényi tápanyagok (nitrogén és foszforformák) eltávolítása BNR (biological nutrient removal) rendszerek Dél-Afrika (1970-es évek): az első BNR-ek Különböző (pl. nem levegőztetett) reaktorok alkalmazása Bonyolult kialakítás, nehéz üzemeltetés

Az eleveniszapos rendszer sémája

Bonyolultabb reaktorelrendezések

Az 5 lépcsős Bardenpho eljárás

Eleveniszapos-cs.t. kombinációk

Biofor típusú biofilter 1. Szennyvíz bevezetés, 2. Öblítő levegő 3. Levegőbevitel, vagy szénforrás bevezetés, 4. Tisztított víz elvezetés, 5. Öblítő zagyvíz elvezetés, 6. Öblítővíz

Szennyvíztisztítók tervezése Kétféle megközelítés 1. Hagyományos (mérnöki) Biológiai műtárgytérfogatok meghatározása Tapasztalatok, összefüggések felhasználása („ökölszabályok”) Méretezési segédletekben, irányelvekben Ülepítők, meghatározása Hidraulikai számításokkal, ellenőrzésekkel Alkalmazása: ritka

Szennyvíztisztítók tervezése Kétféle megközelítés 1. 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

És a további innovációk… Biológiai reaktorok Bioszűrők Kiváltják az ülepítőt is Fluidágyas/mozgóágyas reaktorok UASB (bonyolult hidraulikai viszonyok és biológia) MBR rendszerek Fázissztétválasztás 0,1 μm-es pórusokon keresztül „Nem hagyományos” biológiai rendszerek Anammox, Sharon (anaerob ammonium oxidáció)

Fluid ágyas reaktor séma

UASB reaktor séma

UASB reaktor

UASB reaktor

Membrán bioreaktorok (MBR)

Membrán bioreaktorok (MBR)

Összefoglalásként A szennyvíztisztítás: Környezetvédelmi szempontból fontos Befogadó védelem, epidemiológiai kockázat csökkentése Multidiszciplináris tudást igényel Mérnöki tudás (gépészet, irányítástechnika, műtárgy méretezés, kémia, biológia …) Költséges (max. 30-50 év élettartam, energiaigény)