K miai szennyv ztiszt t s
Download
1 / 55

Kémiai szennyvíztisztítás - PowerPoint PPT Presentation


  • 101 Views
  • Uploaded on

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

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Kémiai szennyvíztisztítás' - alika-hays


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


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)


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


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


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



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


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?


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



Keverési intenzitás és kontakt idő hatása a P eltávolításra

Pini = 1.0 mg/L

Fe/P = 3.0


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


Koaguláció-flokkuláció következtében ülepíthető lesz

  • 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).


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)


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)


KOI eltávolítás az oldott/szilárd aránytól függ szennyvíz minőségének függvényében


A maradék BOI megközelítően azonos az oldott szennyvíz minőségének függvényébenBOI-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


Bűz problémák szennyvíz minőségének függvényében

  • 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.)


Bűz problémák szennyvíz minőségének függvényében

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

  • Hatékony szulfid eltávolítás (Fe tartalmú vegyszerek)


Önállóan vagy biológiai szennyvíztisztítással kombináltan

CEPT

Közvetlen kicsapás

Előkicsapás

Szimultán kicsapás

Utókicsapás

Kémiai szennyvíztisztítás


CEPT eljárás ( kombináltanChemicallyEnhancedMechanicalTreatment)

TSS eltávolítás: 70%

TP eltávolítás: 75%

BOI eltávolítás: 50%


Közvetlen kicsapás kombináltan

TSS eltávolítás: 85%

TP eltávolítás: 90%

BOI eltávolítás: 70%


Elő-kicsapás kombináltan

TSS eltávolítás: >90%

TP eltávolítás: 95%

BOI eltávolítás: >90%


Szimultán kicsapás kombináltan

TSS eltávolítás: >90%

TP eltávolítás: 90%

BOI eltávolítás: >90%


Utó-kicsapás kombináltan

TSS eltávolítás: >90%

TP eltávolítás: >95%

BOI eltávolítás: >90%


Meglévő telepek kombináltanintenzifikálása

Hidraulikai kapacitás

Felületi szervesanyag terhelés

Szennyezőanyag eltávolítási hatékonyság

Előkicsapás, szimultán kicsapás, utókicsapás

Kombinált kémiai és biológiai szvt - intenzifikálás


Cél: kombináltan

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


felületi terhelés kombináltan

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 (+/-)


Technológiai célok kombináltan

  • 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)


A pH hatása a mikrobiológiai folyamatokra kombináltan

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


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


Kapcsolódások a biológiai tisztítási folyamatokhoz - nitrifikációra gyakorolt hatásdenitrifikációra 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!


Tisztított szennyvíz nitrifikációra gyakorolt hatás

Tisztított szennyvíz

10%

10%

15%

Biológiai tisztítás

60%

30%

Biológiai tisztítás

Előülepítés

75%

Kémiai előkezeléssel intenzifikált előülepítés

Szervesanyag eltávolítás szerkezeti átrendeződése


Keletkező iszapmennyiség nitrifikációra gyakorolt hatás


Csak foszfor eltávolítás céljából nitrifikációra gyakorolt hatás

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


Esettanulmány: nitrifikációra gyakorolt hatásIntenzifikálás 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


D1 nitrifikációra gyakorolt hatás

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


  • Specialitások nitrifikációra gyakorolt hatás

    • 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


  • Specialitások nitrifikációra gyakorolt hatás

    • 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)



Biológiai tisztítóegységek szervesanyag terhelésének csökkenése

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

BOI: 400-800 mg/L


Denitrifikáció üzemi körülmények között csökkenése

  • A tisztított szennyvíz NO3–N koncentrációja a többszörösére nő

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



Nyersiszap termelés [m csökkenése3/d]: +27%

Nyersiszap termelés [kg/d]: +21%

Biogáz termelés [m3/d]: +30%

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


05.23. csökkenése

05.18.

06.06.


05.23. csökkenése

05.17.

06.06.


  • Főbb eredmények (1) csökkenése

  • 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


  • Főbb eredmények (2) csökkenése

  • 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)