Iszapszerű hulladékok kezelése és biogáz hasznosítás 1-2. előadás PTE PMMK Környezetmérnöki Szak (BSC) Iszapszerű hulladékok kezelése és biogáz hasznosítás 1-2. előadás Alapfogalmak, szennyvíziszap jellemzése Dittrich Ernő egyetemi adjunktus mb. tanszékvezető PTE-PMMK Környezetmérnöki Tanszék Pécs, Boszorkány u. 2. B ép. 039. dittrich@witch.pmmf.hu

Tantárgy célja, tartalma KURZUS CÉLJA: a kurzust elvégző hallgatók alapszintű jártasságra tegyenek szert az iszapkezelő rendszerek tervezése, kivitelezése, rekonstrukciója és üzemeltetése témakörében. Tartalom: Iszapszerű hulladékok csoportosítása, jellemzése, tulajdonságai. Iszapkezelési eljárások ismertetése: sűrítés, kondicionálás, víztelenítés, aerob fermentáció, anaerob fermentáció, komposztálás, szárítás, égetés, egyéb eljárások. Iszapszerű és szilárd hulladékok anaerob irányított fermentációja biogáz termelési céllal. Biogáz hasznosítási lehetőségek. Melléktermékek (csurgalékvíz, maradék szilárd fázis) ártalmatlanítási, hasznosítási lehetőségei. Szilárd anyag-, vízfázis-, gáz- és energia-mérlegek. Szennyvíz iszap kezelés és szennyvízkezelés kapcsolata, egymásra hatása. Gazdaságosság és megtérülés kérdései.

Tantárgyi követelmények 3 kr 2 ea 1 gyakorlat Félévteljesítés feltétele: 1 db ZH 1 db tervfeladat leadása TVSZ szerinti órai részvétel (min. 70%) Vizsgaidőszak: Szóbeli vizsga Tételsorból 1 tétel Tervfeladat átbeszélése

Kötelező és ajánlott irodalom Ajánlott irodalom minden ea-anyag végén! Kötelező irodalom: Dr. Kárpáti Árpád (szerk): A szennyvíztisztítás alapjai. Veszprémi egyetem 2007, digitális jegyzet. – Csak az iszapkezelési fejezetek Dr. Juhász Endre (2002): ÚTMUTATÓ - A TELEPÜLÉSI SZENNYVÍZISZAP TELEPI ELŐKEZELÉSÉHEZ. Dr. Kurdi Róbert (szerk): Hulladékgazdálkodás II. 8-10 fejezetek. Környezetmérnöki Tudástár http://mkweb.uni-pannon.hu/tudastar/anyagok/19-Hulladekgazdalkodas_II.pdf Dr. Domokos Endre (szerk): Környezetvédelmi energetika 22.1.6. fejezete Környezetmérnöki Tudástár http://mkweb.uni-pannon.hu/tudastar/anyagok/21-Kornyezetvedelmi_energetika_v2.pdf Dr. Barótfi István (szerk): Környezettechnika – A szennyvíziszap kezelése http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tkt/kornyezettechnika-eloszo/ch04s07.html

Alapfogalmak

A vízellátás-csatornázás idealizált rendszere vízelosztás vízbázisok vízszerzés víztisztítás ipari vízfelhasználók szennyvíz vagy TFH tisztítás Csatornarendszer vagy tengelyen történő szállítás előkezelés (opcionális) mg-i vízfelhasználók befogadó lakossági vízfelhasználók

Kapcsolódó fontosabb jogszabályok I. 147/2010. (IV. 29) Korm. r. a vizek hasznosítását, védelmét és kártételeinek elhárítását szolgáló tevékenységekre és létesítményekre vonatkozó szabályokról 30/2008. (XII. 31.) KvVM r. a vizek hasznosítását, védelmét és kártételeinek elhárítását szolgáló tevékenységekre és létesítményekre vonatkozó műszaki szabályokról 2000/60/EK EU Víz Keretirányelv 219/2004. (VII. 21.) Korm. rendelet a felszín alatti vizek védelméről 6/2009 (IV.14) KvVM-EüM-FVM együttes rendelet a földtani közeg és a felszín alatti víz szennyezéssel szembeni védelméhez szükséges határértékekről és a szennyezések méréséről 220/2004. (VII. 21.) Korm. rendelet a felszíni vizek minősége védelmének szabályairól 28/2004. (XII. 25.) KvVM rendelet a vízszennyező anyagok kibocsátásaira vonatkozó határértékekről és alkalmazásuk egyes szabályairól

Kapcsolódó fontosabb jogszabályok II. Az EU 91/271 számú irányelve 165/2004 (V.21.) Korm. rendelet Nemzeti Települési Szennyvízelvezetési és -tisztítási Megvalósítási Program sz „a Nemzeti Települési Szennyvízelvezetési és -tisztítási Megvalósítási Program végrehajtásával összefüggő nyilvántartásról és jelentési kötelezettségről szóló 27/2002. (II. 27.) Korm. rendelet módosításáról” 164/2004 (V.21.) Korm. rendelet „a Nemzeti Települési Szennyvízelvezetési és -tisztítási Megvalósítási Programmal összefüggő szennyvízelvezetési agglomerációk lehatárolásáról szóló 26/2002. (II. 27.) Korm. rendelet módosításáról” 221/2004. (VII.21.) Korm. rendelet a vízgyűjtő-gazdálkodás egyes szabályairól 10/2010 (VIII. 18.) VM rendelet a felszíni víz vízszennyezettségi határértékeiről és azok alkalmazásának szabályairól 59/2008. (IV. 29.) Korm. rendelet a vizek mezőgazdasági eredetű nitrát-szennyezéssel szembeni védelméhez szükséges cselekvési program részletes szabályairól, valamint az adatszolgáltatás és nyílvántartás rendjéről

Kapcsolódó fontosabb jogszabályok III. 50/2001. (IV. 3.) Korm. rendelet a szennyvizek és szennyvíziszapok mezőgazdasági felhasználásának és kezelésének szabályairól 36/2006. (V. 18.) FVM rendelet: a termésnövelő anyagok engedélyezéséről, tárolásáról, forgalmazásáról és felhasználásáról 253/1997. (XII. 20.) Korm. rendelet az országos településrendezési és építési követelményekről 18/2007. (V. 10.) KvVM rendelet a felszín alatti víz és a földtani közeg környezetvédelmi nyilvántartási rendszer (FAVI) adatszolgáltatásáról 20/2006. (IV. 5.) KvVM rendelet a hulladéklerakással, valamint a hulladéklerakóval kapcsolatos egyes szabályokról és feltételekről 27/2005. (XII. 6.) KvVM rendelet a használt- és szennyvizek kibocsátásának ellenőrzésére vonatkozó részletes szabályokról 23/2003. (XII. 29.) KvVM rendelet a biohulladék kezeléséről és a komposztálás műszaki követelményeiről 16/2001. (VII. 18.) KöM rendelet a hulladékok jegyzékéről

A szennyvíz gazdálkodás rendszere szállítás tengelyen telken belüli tevékenységek szennyezők: - kommunális - ipari - mezőgazdasági szennyvíz TFH-kezelő telep előkezelés (opcionális) TFH iszap szállítás csatorna hálózaton szennyvíz Saját szennyvíztisztító befogadó: - élővíz - talajvíz tisztított TFH tisztított szennyvíz Szennyvíztisztító telepen belüli tev. iszap szennyvíztisztítás Iszap- elhelyezés TFH-előkezelés iszapkezelés

Szennyvíztisztító telep tervezés peremfeltételei szennyvíz tisztítás befogadó minősége és mennyisége tisztítandó szennyvíz iszapkezelés Ártalmatlanítás, hasznosítás

Iszapkezelés kapcsolatai, rendszere Nyers szennyvíz mennyisés és minőség Telepet terhelő szennyvízmennyiség és minőség Szennyvíz tisztítási technológia Tisztított szennyvíz és befogadó Nyers iszap minősége, mennyisége TFH mennyisége és minőség Iszapkezelés Maradék iszap gazdaságosan nem hasznosítható alkotókkal Ártalmatlanítás Kezelt iszap hasznosítható alkotókkal Iszap hasznosítása

Egy települési szennyvíztisztító egyszerűsített blokksémája

Lakos-egyenérték (LE) Lakos-egyenérték: egy fő által kibocsátott napi szennyezőanyag mennyisége. Rövidítése: LE Általában a szennyvíztisztító telepek terhelését LE-ben adjuk meg. Fajlagos LE-értékek a főbb komponensekre: BOI5: 60 g/fő,nap KOI: 120 g/fő,nap LA: 70 g/fő,nap ÖN: 11 g/fő,nap ÖP: 3 g/fő,nap

Inhibitor koncentráció Az a határkoncentráció, mely felett a biológiai lebontás hatékonysága jelentősen csökken. Néhány tájékoztató inhibitor koncentráció érték: Szulfitok: 100 mg/l Kloridok: 8000 – 15000 mg/l Fenolok: 70 – 160 mg/l Ammónia: 1600 mg/l Oldott sók: 16000 mg/l Nehézfémek: 1-10 mg/l Olaj és zsír: 50 mg/l

Szennyvíz iszap elhelyezés, ártalmatlanítás alternatívái és előkezelési igényei Mezőgazdasági kihelyezés (Mg-i hasznosítás): Injektálással (homogenizálás és stabilizálás után) Beszántással (víztelenítés és stabilizálás után) Felszíni elterítéssel (komposztálás után) Hulladéklerakóba történő elhelyezése → ma már nem alkalmazható, mert előírás van a hulladéklerakókban lerakott hulladék szerves anyag csökkentésére (20/2006. (IV. 5.) KvVM rendelet a hulladéklerakással, valamint a hulladéklerakóval kapcsolatos egyes szabályokról és feltételekről) Telepen belüli deponálás (nagy helyigény, átmenetileg megoldás) Rekultiváció (komposztálás után) Termikus ártalmatlanítás: Hulladék égető mű (szárítás után) Cementműbe történő égetés (szárítás után)

Szennyvíz-iszap hasznosítás alternatívái Mezőgazdasági hasznosítás (kihelyezés) Energetikai hasznosítás Biogáz termelés (Rothasztás) Bioáram termelés (MFC) Hidrogén termelés (MFC) Égetés

Biogáz hasznosítás alternatívái Áramtermelés és hulladék-hő hasznosítás (gázmotorokkal) Hő-hasznosítás (elégetéssel) Helyi fűtés Üvegházak fűtése Távfűtési rendszerhez történő kapcs. Bio-metán előállítása Üzemanyagként történő árusítás (CNG technológia) Földgázhálózatba történő betáplálás

Szennyvíziszap jellemzése

Szennyvíziszap keletkezési helyei + Zsírfogó esetén: olajok, zsírok

Egyéb melléktermékek kezelése és ártalmatlanítása Rácsszemét: átmeneti tárolás kidrénezéssel, kommunális hulladék lerakóba történő szállítás Homok: mosás (opcionális), átmeneti tárolás, kommunális hulladéklerakóba történő szállítás vagy alárendelt helyeken ágyazati/feltöltő anyagként Zsírok-olajok: átmeneti tárolás, veszélyes hulladékként égető műbe vagy veszélyes hulladék lerakóba történő szállítás, vagy hasznosítás rothasztóban

Szennyvíziszap sűrűsége, fajlagos mennyisége Nyers szennyvíziszap sűrűsége: 1010 – 1050 kg/m3 Közelítő mutatók: Iszapvíz mennyisége: ~1-2 l/leé,nap Iszap mennyisége a napi szennyvízhozam 0,8 – 2,5%-a Iszap fajlagos mennyisége: Friss primer iszap: 1,08 l/leé,d Anaerob úton kirothadt iszap: 0,38 l/leé,d Eleveniszapos rendszer friss fölös iszapja: 1,25 – 3,1 l/leé,d Friss eleveniszapos primer és szekunder iszapkeverék: 1,75 – 1,9 l/leé,d Csepegtetőtestes friss szekunder iszap: 0,22 – 0,4 l/leé,nap Friss csepegtetőtestes primer és szekunder iszapkeverék: 1,22 – 1,48 l/leé,d

Jellemző víztartalom és száraz anyag tartalom értékek

kommunális szennyvíziszap fajlagos szárazanyag tartalma a szennyvíztisztítási eljárások függvényében

Víztartalom és térfogat kapcsolata Amíg az iszapnak magas a víztartalma, addig a térfogata szinte csak a víztartalom változásától függ: El kell dönteni hogy a vizsgált technológiában csökken-e a száraz anyag tartalom Térfogat változás száraz anyag tartalom csökkenés nélkül: Ahol: qbe (m3/h): a technológiai egységbe belépő iszap térfogat árama qki (m3/h): a technológiai egységből kilépő iszap térfogat árama wbe (-): a technológiai egységbe belépő iszap relatív víztartalma wki (-): a technológiai egységből kilépő iszap relatív víztartalma qi (m3/h): a technológiai egységből kilépő iszapvíz térfogat árama Térfogat változás száraz anyag tartalom csökkenés esetén: Ahol: ∆sz (-): a technológiai egységben történő relatív szárazanyag tartalom változás

Víztartalom, térfogat és térfogat-csökkentési eljárások kapcsolata

Iszap összetevői

Szennyvíziszap fertőzőképessége

Szennyvíziszap tápanyag tartalma ÖN friss primer és szekunder iszapban: Csepegtetőtest: 1,2 – 1,8 g/leé,d Eleveniszapos eljárás: 2,4 – 3,6 g/leé,d ÖP friss primer és szekunder iszapban: Csepegtetőtest: 0,18 – 0,27 g/leé,d Eleveniszapos eljárás: 0,2 – 0,3 g/leé,d Kálium friss primer és szekunder iszapban: Csepegtetőtest: 0,025 – 0,033 g/leé,d Eleveniszapos eljárás: 0,027 – 0,036 g/leé,d

Egyéb jellemzők Felúszásra hajlamos anyagok mennyisége: 2 – 10 l/leé Szennyvíziszap hőmérséklete: 5 -15 C° (rothasztásnál ez nem igaz!) Iszap hamutartalma: nyers iszap 1/40-ed része

Alapképletek Térfogat változás száraz anyag tartalom csökkenés esetén: Amíg az iszapnak magas a víztartalma, addig a térfogata szinte csak a víztartalom változásától függ: El kell dönteni hogy a vizsgált technológiában csökken-e a száraz anyag tartalom Térfogat változás száraz anyag tartalom csökkenés nélkül: Ahol: qbe (m3/h): a technológiai egységbe belépő iszap térfogat árama qki (m3/h): a technológiai egységből kilépő iszap térfogat árama wbe (-): a technológiai egységbe belépő iszap relatív víztartalma wki (-): a technológiai egységből kilépő iszap relatív víztartalma qi (m3/h): a technológiai egységből kilépő iszapvíz térfogat árama Térfogat változás száraz anyag tartalom csökkenés esetén: Ahol: ∆sz (-): a technológiai egységben történő relatív szárazanyag tartalom változás

Számolási példa Alapvető anyagforgalmi számítások (víztartalom és száraz anyag tartalom alakulása)

Számolási feladat Hogyan változik az iszap térfogatárama az egyes technológiai egységek után? Mennyi iszapvíz fogja terhelni a szennyvíz kezelési technológiát belső terhelésként? Alapadatok: Leé= 120 l/nap/leé fPki= 1,08 l/LEÉ/nap fFi= 3,0 l/LEÉ/nap Δsz= 40 % A szárazanyag tartalmakat az ábráról olvashatjuk le.

Számolás menete Az utóülepítőből elfolyó fölösiszap térfogatárama: Az előülepítőből elfolyó primeriszap térfogatárama: Az előszárító centrifugából elfolyó iszap térfogatárama: Az előszárító centrifugából elfolyó iszapvíz térfogatárama:

A puffertárolóból elfolyó kevert iszap térfogatárama: A puffertárolóból elfolyó iszap szárazanyagtartalma: A pálcás sűrítőből elfolyó iszap térfogatárama: A pálcás sűrítőből elfolyó iszapvíz térfogatárama: A rothasztóból elfolyó iszap térfogatárama:

A rothasztóból elfolyó iszapvíz térfogatárama: A víztelenítő centrifugából elfolyó iszap térfogatárama: A sűrítmény a teljes térfogat 3%-a A víztelenítő centrifugából elfolyó iszapvíz térfogatárama: Az összes iszapvíz térfogatárama:

Fajlagos vízfogyasztás: A befolyó szennyvíz ammónium-ion koncentrációja: A szennyvíziszap ammónium-ion koncentrációja: A befolyó szennyvíz térfogatárama: A befolyó szennvíz ammónium-ion tartalmának tömegárama: Az iszapban lévő ammónium-ion tömegárama: A rendszerben lévő ammónium-ion százalékos eloszlása:

Felhasznált irodalom Dr. Benedek Pál, Valló Sándor: Víztisztítás- szennyvíztisztítás zsebkönyv. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1990. Dr. Juhász Endre (2002): ÚTMUTATÓ - A TELEPÜLÉSI SZENNYVÍZISZAP TELEPI ELŐKEZELÉSÉHEZ. MI-10-127/2: Településekről származó szennyvizek tisztító telepei: A szennyvíz és szennyvíziszap mennisége, minősége és befogadó terhelhetősége. Műszaki Irányelv OVH 1984. Dr. Öllős Géza (1993): Szennyvíztisztítás II. BME Mérnöktovábbképző Intézet. Budapest 1993.

Köszönöm a megtisztelő figyelmet!