K miai szennyv ztiszt t s
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 55

Kémiai szennyvíztisztítás PowerPoint PPT Presentation


  • 61 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Kémiai szennyvíztisztítás. Szabó Anita Egyetemi adjunktus BME Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék. Mechanikai fokozat Nagy sűrűségű szervetlen anyagok Úszó anyagok (zsír, olaj) Ülepedő szervesanyagok TSS, KOI, BOI, TP Biológiai fokozat Szervesanyag lebontás

Download Presentation

Kémiai szennyvíztisztítás

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


K miai szennyv ztiszt t s

Kémiai szennyvíztisztítás

Szabó Anita

Egyetemi adjunktus

BME Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék


A klasszikus biol giai szennyv ztiszt t s

Mechanikai fokozat

Nagy sűrűségű szervetlen anyagok

Úszó anyagok (zsír, olaj)

Ülepedő szervesanyagok

TSS, KOI, BOI, TP

Biológiai fokozat

Szervesanyag lebontás

Nitrifikáció a szervesanyag terhelés függvényében

KOI, BOI, NH4-N, PO4-P, TP

A klasszikus biológiai szennyvíztisztítás


A k miai szennyv ztiszt t s

Def: A szennyvizek kémiai módszerekkel való tisztítása –

szűkebben: Fe, Al, Ca, Mg tartalmú sók adagolása

Célja:

Foszfor eltávolítás (foszfát kicsapás)

Fe3+ + PO43- FePO4 (<0,1 mg/L TP)

Lebegőanyag és szervesanyag eltávolítás

koaguláció-flokkuláció: Fe3+ vas(III)-hidroxidok

Szulfid kicsapás (bűz csökkentése)

A kémiai szennyvíztisztítás


K miai szennyv ztiszt t s

Foszfát kicsapás

Fe3+ + PO43-FePO4

Al3+ + PO43-AlPO4

Me/P arány elméletileg 1,0 – a valóságban több kicsapószer kell (környezeti tényezőktől függően)

Párhuzamos reakciók – hidroxid képződés

[Fe(H2O)6]3+ + H2O Fe(OH)33H2O + 3H3O+

[Al(H2O)6]3+ + H2O Al(OH)33H2O + 3H3O+

Foszfor eltávolítás (egyszerűsített reakciók)


K miai szennyv ztiszt t s

Több folyamat kombinációja

Fém-hidroxid kicsapódás (enyhén pozitív töltés)

Foszfátot és hidroxidot is tartalmazó csapadék képződése

PO43- adszorpciója a képződött csapadék felületén

Fázisszétválasztás!

Foszfor eltávolítás


K miai szennyv ztiszt t s

Egyszerű v. háromértékű fém-sók (Fe, Al)

Fe2(SO4)3, FeCl3, (Al2(SO4)3)

Előpolimerizált fém-sók

a hidrolízis egy része a koaguláns gyártása közben lezajlik

Ca, Mg tartalmú sók, kétértékű Fe-sók (kisebb jelentőségűek)

Foszfor eltávolítás - Alkalmazott vegyszerek


K miai szennyv ztiszt t s

Az összes foszfor tartalom átlagosan 50-60%-a oldott ortofoszfát-foszfor (kommunális nyers szennyvíz)

A kicsapás önmagában még nem elegendő, szükséges a hatékony ülepítés is - koaguláció nem nélkülözhető

Hatékony foszfát-kicsapás viszonylag kis dózisoknál

A háromértékű egyszerű fémsók lényegesen hatékonyabbak, mint az előpolimerizált sók

Egyszerű fém-sók hatása lényegében azonos (Fe/Al, szulfát/klorid)

Hatóanyag tartalom (molekulatömegek)!

Foszfor eltávolítás


K miai szennyv ztiszt t s

Foszfor eltávolítás


K miai szennyv ztiszt t s

Foszfor eltávolítás

  • Dózis növelésével a hidroxid képződés jelentősége megnő (PO4-P nagy része szilárd formába került – további fém a hidroxid-képződésre fordítódik (költség-hatékonyság!)

  • Kicsapás/fázis-szétválasztás


K miai szennyv ztiszt t s

Környezeti tényezők hatása a foszfát kicsapásra

  • A P kicsapás hatékonyságát számos paraméter befolyásolja:

    • Koaguláns minősége és mennyisége

    • Aktuális pH érték

    • Nyers szennyvíz összetétel (dinamikusan változik)

    • (PO4-P, KOI, oldott KOI, TSS, lúgosság, Ca, Mg stb.)

    • Keverési intenzitás

    • Kontakt idő

  • A nyers szennyvíz összetétel ismeretében általános ökölszabályok adhatók a várható P (és egyéb szennyezőanyag) eltávolításra

  • Az egyéb környezeti tényezők szabályozhatók

  • Kérdés: mit érdemes figyelembe venni/szabályozni?


K miai szennyv ztiszt t s

pH érték

  • A pH 5,0-7,0 intervallumban a P kicsapás hatékonysága ~ állandó

  • Közepes dózissal 7,0 körüli pH alakul ki

  • A semleges körüli pH tartomány megfelelő a biológiai folyamatok és a P kicsapás szempontjából is

  • A pH érték szabályozása hazai körülmények között nem szükséges


K miai szennyv ztiszt t s

Keverési intenzitás hatása a P eltávolításra

Pini = 1.0 mg/L

Fe/P = 3.0


K miai szennyv ztiszt t s

Keverési intenzitás és kontakt idő hatása a P eltávolításra

Pini = 1.0 mg/L

Fe/P = 3.0


K miai szennyv ztiszt t s

Nagy része a sikeres koaguláció és flokkuláció következtében ülepíthető lesz

A lebegőanyag eltávolítás hatásfoka nagy mértékben befolyásolja a szervesanyag és a foszfor eltávolítás mértékét

Lebegőanyag eltávolítás


K miai szennyv ztiszt t s

Koaguláció-flokkuláció

  • Koaguláció:

    • A folyadékban kolloid, kvázi-kolloid mérettartományba sorolható részecskék aggregálódási hajlamának létrehozása vegyszer (általában fém-sók) hozzáadásával.

  • Flokkuláció:

    • Az aggregálódásra alkalmas kolloid, kvázi-kolloid részecskék aggregálódási sebességének növelése (pelyhesedés, pehely növekedés).


K miai szennyv ztiszt t s

A szervesanyagok nagy része lebegőanyag formájában van jelen, ami eredetileg nehezen ülepíthető (kolloid, kvázi-kolloid állapotú) és a koaguláció-flokkuláció révén könnyen ülepíthetővé válik

A kémiai kezelést követően megmaradó KOI érték megközelítően azonos az oldott állapotú szerves vegyületek okozta KOI-val (150-250 mg/L)

Esetenként az oldott állapotú szerves anyagok 10-20%-a is eltávolításra kerül

Szervesanyag (KOI eltávolítás)


K miai szennyv ztiszt t s

A szervesanyag eltávolítás hatásfoka 55-75% a nyers szennyvíz minőségének függvényében

Azonos szervesanyag eltávolításhoz megközelítően azonos koaguláns dózisok szükségesek – az anyagi minőségtől csaknem függetlenül

Szervesanyag (KOI eltávolítás)


K miai szennyv ztiszt t s

KOI eltávolítás az oldott/szilárd aránytól függ


K miai szennyv ztiszt t s

A maradék BOI megközelítően azonos az oldott BOI-vel (80-200 mg/L)

40-65% eltávolítási hatásfok

Az alkalmazott vegyszerek hatása megközelítően azonos

A vegyszeradagolás növelése csak egy adott pontig növeli a szervesanyag eltávolítás hatásfokát

Szervesanyag (BOI5) eltávolítás


K miai szennyv ztiszt t s

Bűz problémák

  • Csökkenő szennyvízhozam – szennyvíz növekvő tartózkodási ideje a hálózatban

  • Anaerob mikrobiológiai folyamatok

  • Bűz-hatással járó anyagok képződése (elsősorban a csatornaiszapból)

  • Kén-hidrogén, merkaptánok, dimetil-szulfid

  • Lakossági panaszok gyakoribbak

  • iszap kiülepedés csökkentése, egyes csatornaszakaszok felülvizsgálata

  • tisztítási gyakoriságának (iszap kiemelés) növelése

  • az oxigénhiányos állapot megakadályozására oxidálószer adagolásával (oxigén, hidrogén-peroxid, stb.)


K miai szennyv ztiszt t s

Bűz problémák

  • Előkicsapatás a bűz-problémák megoldásában is szerepet játszhat a szennyvíztisztító telepen

  • Hatékony szulfid eltávolítás (Fe tartalmú vegyszerek)


K miai szennyv ztiszt t s

Önállóan vagy biológiai szennyvíztisztítással kombináltan

CEPT

Közvetlen kicsapás

Előkicsapás

Szimultán kicsapás

Utókicsapás

Kémiai szennyvíztisztítás


K miai szennyv ztiszt t s

CEPT eljárás (ChemicallyEnhancedMechanicalTreatment)

TSS eltávolítás: 70%

TP eltávolítás: 75%

BOI eltávolítás: 50%


K miai szennyv ztiszt t s

Közvetlen kicsapás

TSS eltávolítás: 85%

TP eltávolítás: 90%

BOI eltávolítás: 70%


K miai szennyv ztiszt t s

Elő-kicsapás

TSS eltávolítás: >90%

TP eltávolítás: 95%

BOI eltávolítás: >90%


K miai szennyv ztiszt t s

Szimultán kicsapás

TSS eltávolítás: >90%

TP eltávolítás: 90%

BOI eltávolítás: >90%


K miai szennyv ztiszt t s

Utó-kicsapás

TSS eltávolítás: >90%

TP eltávolítás: >95%

BOI eltávolítás: >90%


K miai szennyv ztiszt t s

Meglévő telepek intenzifikálása

Hidraulikai kapacitás

Felületi szervesanyag terhelés

Szennyezőanyag eltávolítási hatékonyság

Előkicsapás, szimultán kicsapás, utókicsapás

Kombinált kémiai és biológiai szvt - intenzifikálás


K miai szennyv ztiszt t s

Cél:

P eltávolítás (befogadók eutrofizáció elleni védelme)

Biológiai tisztítási fokozat terhelésének csökkentése (lebegőanyagok és szervesanyagok eltávolítása, nitrifikáció hatékonyságának növelése)

Hatások:

Foszfor, szilárd állapotú, nehezen bontható szervesanyag csökkentése

Nitrifikációra pozitív hatás

Potenciális hátrányok: pH, iszapmennyiség, C:N:P arány megváltozása – denitrifikációs problémák

Előkicsapás


K miai szennyv ztiszt t s

felületi terhelés

Cél: lebegőanyag és szervesanyag eltávolítás

nitrifikáció, kapacitásnövelés

Fe3+vas(III)-hidroxidok (FeOOH v. Fe(OH)3)

előülepítő

TSS eltávolítás

mennyiség

iszap

pH és lúgosság csökkenés

fém-hidroxid képződés (koaguláció-flokkuláció, adszorpció)

összetétel

vízteleníthetőség

szilárd állapotú szennyező-anyagok (TSS) eltávolítása

rothaszthatóság, gázkihozatal

mezőgazdasági elhelyezés

koaguláns adagolás

bekeverés

KOICr, BOI5

költségek (+)

TN

szervesanyag lebontás

biológiai folyamatok

nitrifikáció

TP

denitrifikáció

PO43-

kicsapás, adszorpció

biológiai P eltávolítás

S2-

folyamatok stabilitása

Cél: P eltávolítás

Fe3+ + PO43-FePO4 (<0,1 mg/L TP)

gyakorlatban FerPO4(OH)3r-3

költségek (+/-)


K miai szennyv ztiszt t s

Technológiai célok

  • Elegendő P maradjon a mikroorganizmusoknak

  • Nitrifikálóknak megfelelő pH és pufferkapacitás

  • Maximális szervesanyag eltávolítás (szervesanyag eltávolítás és nitrifikáció esetén)

  • Denitrifikációhoz hasznosítható C-forrás minimális eltávolítása (elődenitrifikáció esetén)


K miai szennyv ztiszt t s

A pH hatása a mikrobiológiai folyamatokra

A hazai szennyvizek pH értéke viszonylag nagy (8,0 körüli érték), és nagy a pufferkapacitás is

Kémiai kezelést követően csak extrém nagy adagoknál csökken a pH 7,0-nél kisebb értékre

Az előpolimerizált sók lényegesen kisebb mértékben változtatják meg a pH értékét mint az egyszerű háromértékű sók

Kapcsolódások a biológiai tisztítási folyamatokhoz

– pH csökkenés


K miai szennyv ztiszt t s

Kapcsolódások a biológiai tisztítási folyamatokhoz - nitrifikációra gyakorolt hatás

1. 0,12 kgBOI5/kgMLSS/d

2. 0,26 kgBOI5/kgMLSS/d

1. 0,18 kgBOI5/kgMLSS/d

2. 0,40 kgBOI5/kgMLSS/d


K miai szennyv ztiszt t s

Kapcsolódások a biológiai tisztítási folyamatokhoz - denitrifikációra gyakorolt hatás

  • Szennyvízben levő oldott és partikulált szervesanyagok felhasználásával történő denitrifikáció hatékonysága 5-10% -kal csökkenhet

  • A nyers szennyvíz minőségétől és a kémiai kezeléssel megvalósított szervesanyag eltávolítástól függ – adott szennyvízre kell meghatározni

  • Ha jelentős csökkenés  a szilárd szervesanyag eltávolítás mértékét szabályozni kell!


K miai szennyv ztiszt t s

Tisztított szennyvíz

Tisztított szennyvíz

10%

10%

15%

Biológiai tisztítás

60%

30%

Biológiai tisztítás

Előülepítés

75%

Kémiai előkezeléssel intenzifikált előülepítés

Szervesanyag eltávolítás szerkezeti átrendeződése


K miai szennyv ztiszt t s

Keletkező iszapmennyiség


K miai szennyv ztiszt t s

Csak foszfor eltávolítás céljából

Elsősorban szimultán kicsapás

Csak elvétve találunk előkicsapást

Indokok:

idegenkedés a vegyszerek adagolásától

elődenitrifikációra gyakorolt potenciális kedvezőtlen hatás

az iszapmennyiség növekedése

esetleges problémák az iszap kezelésekor (víztelenítés, rothasztás)

a pH változás mértéke

Kémiai kezelés hazai alkalmazása


K miai szennyv ztiszt t s

Esettanulmány: Intenzifikálás kémiai előkezeléssel

  • Cél:

  • csatornahálózat fejlesztése miatt megnövekedő hidraulikai és szervesanyag terhelés kezelése

  • szigorúbb határértékek betartása (P eltávolítás)

  • nitrifikáció javítása (téli időszak)

  • biogáz termelés fokozása

  • 19 000 m3/d; 180 ezer leé

  • határértékek:

    • KOI: 75 mg/L

    • BOI5: 25 mg/L

    • TN: 50 mg/L

  • TP: 5 mg/L

  • NH4-N: 10 mg/L

  • TSS: 50 mg/L


K miai szennyv ztiszt t s

D1

C2

C1

O2

A2

Fe(III)

C3

D3

A3

O2

O2

O2

A4

D4

C4

  • kémiai előkezelés üzemi kísérlet

    • vas-klorid, majd vas-szulfát adagolás a homokfogóba

    • oldat formájában

    • propeller keverő és levegőztetés biztosítja az elkeveredést


K miai szennyv ztiszt t s

  • Specialitások

    • Hidraulikai alulterheltség (19 e m3/d a 48 e helyett)

    • Eredetileg nagyterhelésű telep

    • Jelenleg kisterhelésű (0,18 kgBOI5/kgTSS/d)

    • Élelmiszeripari, vágóhídi szennyvíz

    • Magas KOI, BOI, lebegőanyag tartalom a nyers szennyvízben


K miai szennyv ztiszt t s

  • Specialitások

    • Szervesanyag 60-80%-a szilárd (nyers szv)

    • Előülepítők szervesanyag eltávolítási hatásfoka magas

    • Viszonylag stabil nitrifikáció (kivéve hideg időszak  20% határérték túllépés)

    • Meglepően hatékony szimultán denitrifikáció

    • Egyáltalán nem ülepedő iszap, fonalasok, iszapfelúszás az utóülepítőben (emiatt néha KOI határérték túllépés)


K miai szennyv ztiszt t s

A nyers és előkezelt szennyvíz minősége az üzemi kísérletekben


K miai szennyv ztiszt t s

Biológiai tisztítóegységek szervesanyag terhelésének csökkenése

Nyers szennyvíz KOI : 800-1400 mg/L (200-400 mg/L oldott)

BOI: 400-800 mg/L


K miai szennyv ztiszt t s

Denitrifikáció üzemi körülmények között

  • A tisztított szennyvíz NO3–N koncentrációja a többszörösére nő

  • Ok: a megnövekedő szervesanyag eltávolítás (összes és oldott KOI is!)


K miai szennyv ztiszt t s

2006. ápr. - jún. referencia időszak + kísérlet


K miai szennyv ztiszt t s

Nyersiszap termelés [m3/d]: +27%

Nyersiszap termelés [kg/d]: +21%

Biogáz termelés [m3/d]: +30%

Összes energia fogyasztás [kW/d]: -10%


K miai szennyv ztiszt t s

05.23.

05.18.

06.06.


K miai szennyv ztiszt t s

05.23.

05.17.

06.06.


K miai szennyv ztiszt t s

  • Főbb eredmények (1)

  • Vas-klorid és vas-szulfát hasonlóan viselkedik

  • Biológia szervesanyag terhelése kevesebb, mint felére csökkent (KOI, BOI eltávolítás az előülepítőben 50%-ról 70% fölé nőtt)

  • Nitrifikáció elenyésző mértékben javult (eleve hatékony volt)

  • Denitrifikáció érezhetően romlott (utóülepítőben felúszást, vagy határérték problémát nem okoz) – oldott KOI eltávolítás


K miai szennyv ztiszt t s

  • Főbb eredmények (2)

  • Stabilan alacsony P szint tartható (bírság elkerülhető, ktd minimalizálható)

  • Biogáz termelés 30%-kal megnőtt

  • Telep energia fogyasztása 10%-kal csökkent

  • Keletkező nyersiszap mennyisége 20%-kal megnőtt

  • Jelentős megtakarítások (ha ténylegesen fizetendő bírság/ktd)


  • Login