Sewage recycling instead of wastewater treatment I do not know if it is better if it is different. But it has to be different when it should get better. Georg Christoph Lichtenberg Modellare necesse est… Béla Tolnai Sewage recycling instead of wastewater treatment Re-Water Braunschweig 2015 „Integrated Concepts” BioModel Bt. 1112 Budapest Vadon u. 21. www.biomodel.hu

Modellare necesse est… Cleaning only the used water Modellare necesse est… 2013 Used water The whole amount of sludge Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… The CARISMO process Modellare necesse est… 2014 Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… Definition of wastewater Modellare necesse est… Wastewater is the end-product of industrial or communal water consumption; essentially it is any kind of water that has been polluted to the effect of anthropogenic impact or, respectively, its original quality has degraded. Wikipédia J e i n ! The sewage is the complex mix of different pollutants and water. The polluters' big part may not be with accurate molecule combination and a construction, or in no way not necessary (not economical) to define. Pulai Judit (VE) - Helmut Kroiss - Karl Svardal (TU Wien - Austria) Sewage = the mix of waters with different contamination, which we mix up ! Wastewatertreatment = ambition onto the re-separation of the components. Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… Composition and quantity of communal wastewater Modellare necesse est… Blackwater (urine + faeces) contains 99% of bacteria, 98% of nitrogen and 90% of phosphorus. Source: Tolilettes Du Monde, 2009 Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… Local sewage utilization (No mixture !!!) Modellare necesse est… Only the greywater is needed to clean! Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… Sewage utilization in large wastewater treatment plant Modellare necesse est… Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… The reinterpretation of the terminology? Modellare necesse est… Today J e i n ! Tomorrow Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… Reengineering the work of wastewaterteatment plant Modellare necesse est… A hasznosítás maximálása érdekében a teljes iszap- mennyiségmennyiség leválasztandó. A víz megtisztításához nem jöhet szóba az iszapot biofilmhordozóként használó technológia. OPEX and CAPEX értelemben hatékonynak nem minősíthető elveniszapos technológiát fel kell váltsa a biológiai szűrés. Vegyszeradagolással kicsapatás (szilárd fázis) Elektrosztatikus módon (polielektrolit adagolás) szennyezést jelentő kicsapatott szemcsék felhízlalása. A hézagméretnél nagyobb szemcsék visszatartása a mechanikai szűrés. (nem fér át) A kiszűrt anyagot rendszeres időközönként el kell távolítani (öblítés) Az adagolt vegyszert és a polielektrolitot is ki kell szűrni. Méret becslés: a szűrőréteg szemcseméretének 1/6,5 –dét képes kiszűrni. A kisebb szennyezés át mehet. Kezelni, tisztítani csak az előülepítő utáni fáradt vizet (used water) kell ! Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… Pollutent or supplier of raw material? Modellare necesse est… Would I be polluting? I can’t help it, that they clean instead of utilisation. The stock they do not pay for delivering but, I buy the carrier medium, the water to it though! Vegyszeradagolással kicsapatás (szilárd fázis) Elektrosztatikus módon (polielektrolit adagolás) szennyezést jelentő kicsapatott szemcsék felhízlalása. A hézagméretnél nagyobb szemcsék visszatartása a mechanikai szűrés. (nem fér át) A kiszűrt anyagot rendszeres időközönként el kell távolítani (öblítés) Az adagolt vegyszert és a polielektrolitot is ki kell szűrni. Méret becslés: a szűrőréteg szemcseméretének 1/6,5 –dét képes kiszűrni. A kisebb szennyezés át mehet. Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… Enzyme kinetics (Michaelis-Menten) Modellare necesse est… The result The differntial equastion system Pitching the patterns Reduce the activate energy Vegyszeradagolással kicsapatás (szilárd fázis) Elektrosztatikus módon (polielektrolit adagolás) szennyezést jelentő kicsapatott szemcsék felhízlalása. A hézagméretnél nagyobb szemcsék visszatartása a mechanikai szűrés. (nem fér át) A kiszűrt anyagot rendszeres időközönként el kell távolítani (öblítés) Az adagolt vegyszert és a polielektrolitot is ki kell szűrni. Méret becslés: a szűrőréteg szemcseméretének 1/6,5 –dét képes kiszűrni. A kisebb szennyezés át mehet. Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… Kinetics of microbial reproduction (Monod) Modellare necesse est… Reproduction of relative growth Binary fission Logistics function Monod-coefficient Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… Equal and standard particle diameters Modellare necesse est… Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… Interpretation of the Pe-number Modellare necesse est… where w [m/s] is the filtering rate dm [m] is the standard particle diameter (in the case of sand filter it is equal to the typical particle diameter) Ds [m2/s] is the diffusion factor of substrate (the decomposable pollutant) Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… The result of dimension analysis Modellare necesse est… Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… Reproduction and mortality Modellare necesse est… Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… Interconnecting processes Modellare necesse est… Theory What is it about? The place of occurrence Key parameter Michaelis-Menten kinetics Metabolism of cells Cell Reaction rate Monod kinetics Microbial reproduction Biofilm Relative growth factor Theory of biological filtering Biological filtering Biological reactor Filtering factor Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… ? Modellare necesse est… Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… The filtration process Modellare necesse est… Partial Process Driving force Maintened by Convective flow (persolation) to the biofilm Pressure different Pumping Conductive flow (diffusion) into the biofilm Concentration different Work of bacteria Bio-chemical degradation inside the biofilm Redox envinronment Life-drive of bacteria Serial proceeding Feedback Logistic terms Climatic conditions Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… Axiomatical foundation of the theory biological filtration Modellare necesse est… Newton’s laws and Maxwell’s equations are axioms. They are sound not just because they are straight reasonable, rather because the consequences drawn from them are equal to reality. Károly Simonyi The biofilm serving as a habitat for bacteria can stick only to a solid surface. Contamination to be extracted from the water (which, at the same time, is a nutrient itself) has not only to be transported to the biofilm but needs to be ingested there, as well. The optimization of nutrient supply logistics and the maximization of the surface serving for microbial colonization can be achieved at a low Péclet number. The biochemical process within the biofilm is regulated by the laws of the Michaelis-Menten enzyme kinetics. Microbial reproduction is described by the Monod kinetics. Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… A biológiai szűrés axiomái Modellare necesse est… A biofilm megtapadásához szilárd felületre van szükség. A tápanyagot a biofilmhez kell szállítani. Nem elég azt odaszállítani be is kell juttani. A logisztikai feladatot a Pe-szám jellemzi és alapvetően fizikai természetű. A biofilmen belüli reakciókat a Michaelis-Menten és Monod kinetikák szabályozzák. A biokémiai történés klimatikus feltételeit a pH és az rH = rH (hőmérséklet, redoxpotenciál) adják. Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… Axioms of biological filtration Modellare necesse est… For adhesion the biofilm a firm surface is required. The nutrients has to transport to the  biofilm. It is not enough that we transport, the nutrient must go in . The logistics task is characterized by the  Pe-number and has basically physical character. The reactions within the biofilm are controlled by the Michaelis-Menten and Monod kinetics. The climatic conditions of biochemical events is given by pH and rH = rH (temperature, redox potential). Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… The formula trough heuristic ideas Modellare necesse est… Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… Thickness of the active layer Modellare necesse est… Jekel’s Experiment Result of Experiment w= 0,28 m/d (bankfiltration) Parameter: oxic / anoxic Biological active réteg: L ~ 1,5-5 m, Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… Filtration of the pharmaremains Modellare necesse est… Jekel’ Expeiment Result of Experiment w= 0,28 m/d (~bankfiltration) Dosage of known compounds Easily and difficult degradation of materials Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… Measurements of watsh the biofilm Modellare necesse est… Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… Biological Diversity Modellare necesse est… Houshold of microorganisms Figure with inconstant bulk in „the barcode”, the result of PCR measurement Variety of enzyms, that the „Great Creator” has constructed, The Biological (Bacteria) Diversity Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… Anaerob sludge digestion Modellare necesse est… Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… Do some homework Modellare necesse est… Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… The standard grain diameter ? Modellare necesse est… Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… The biological filtertheotie Modellare necesse est… Sewage recycling instead of wastewater treatment

Modellare necesse est… ? Modellare necesse est… Sewage recycling instead of wastewater treatment

A közműolló zárása nem indokolt Modellare necesse est… A fogalom megtéveszt ! Nem lehet cél a közműolló zárása, nem kell mindenütt csatornázni, csak azért, mert az EU mondja! tolnaibela51@gmail.com www.biomodel.hu 33

A díjolló zárásának szükségessége Modellare necesse est… A környezetterhelési járulék kivetése téves meglátáson alapszik. A „fizessen a szennyező” elv csak ürügy az adó behajtásához. Nem ösztönöz környezettudatos csatornahasználatra. Vízdíj Csatornahasználati díj Környezetterhelési járulék = rezsicsökkentés tolnaibela51@gmail.com www.biomodel.hu 34

Szennyvíztisztítás = környezetszennyezés !!! Modellare necesse est…   KOI g/m3 O2 KOI g/m3 O2 Lebontás g/m3 O2 CO2 / (H2O +CO2) Keletkező g/m3 CO2 Keletkező szennyvíz Mo.-on m3/fő/d Lakosság Mo.-on efő Keletkező szennyvíz Mo.-on em3/d Keletkező CO2 Mo.-on t CO2 /d Keletkező CO2 Mo.-on kg CO2 /fő/év Össz CO2 kibocsátás Mo.-on kg CO2 /fő/év Keletkező CO2 kibocsátás Mo.-on % Szennyvíz 800 50 750 0,66 495 0,10 10 000 1 000 18 7000 0,26 Fáradt víz 400 350 231 23 8 0,12 A szennyvízhasznosítás feleakkora lábnyomot hagy, mint a szennyvíztisztítás. Az energetika CO2 lábnyoma messze a legnagyobb! tolnaibela51@gmail.com www.biomodel.hu 35

Modellare necesse est… Köszönöm a figyelmet ! tolnaibela51@gmail.com www.biomodel.hu 36