A szennyvízkezelésben keletkező iszapok, mint hulladékok hasznosítása

1. A szennyvízkezelésben keletkező iszapok, mint hulladékok hasznosítása Beszédes Sándor, Dr. László Zsuzsanna, Dr. Hodúr Cecilia, Dr. Szabó Gábor SZTE Mérnöki Kar, Folyamatmérnöki Intézet 6725 Szeged Moszkvai krt. 9. Tel.: +3662/546-005

2. Szennyvizek és folyékony hulladékok Nem-lebomló szennyezéseket tartalmazó folyékony hulladékok Biológiailag lebomló szennyezéseket tartalmazó folyékony hulladékok Előkezelések Előkezelések Membrán-szeparáció Membrán-szeparációs eljárások Magas sza. tart hulladék (iszap) Szárítás Kondicionálás • Tisztított víz: • Technológiai (RO, NF) • Közcsatornába (NF, UF) • Élővízbe (RO, NF) Kibocsátási határértéknek megfelelő víz Komposzt, talajjavítás Biogáz

3. Szennyvízkezelés Cél: szennyezőanyagok eltávolítása (nitrogén, foszfor, toxikus vegyületek stb..) Kiülepíthető fázis: szennyvíziszap • Szennyvíziszap kezelés • Lerakás • Égetés • Hasznosítás • (mezőgazdaság, anaerob fermentáció, komposztálás) • Nehézfémek? (Fito)toxikus komponensek? Patogenitás?

4. Szennyvíziszap produktum • Előülepítés: primer iszap(lebegőanyag max. kb. 70%-a) • Függ: lebegőanyag tartalom koncentrációja, • bejövő térfogatáram, felületi terhelés • Koagulációt, flokkulációt követő ülepítés • (lebegőanyag eltáv. 90%) • Primer iszap produktum nő, iszap vízteleníthetősége romlik • Szekunder iszap: biológiai szennyvíztisztításban • Vízteleníthetőség jobb

5. Szennyvíziszapok általános összetétele

6. Iszapkezelési eljárások • Iszapsűrítés(gravitációs sűrítők, centrifugák) • Iszapkondicionálás (termikus, kémiai, biológiai) • Fertőtlenítés(vegyszer és/vagy hő) • Víztelenítés • Aerob stabilizálás • Anaerob stabilizálás(biogáz) • Égetés • Végső elhelyezés, deponálás

7. Iszapok égetése Ha az iszap toxikus összetevőket tartalmaz, amely más technológiával nem távolítható el. • Az égetés előnyei: • térfogatcsökkentés • a végtermék nem fertőzött • a biológiai bontásnak ellenálló anyagok megsemmisülnek • hőenergia nyerhető vissza • Az égetés hátrányai: • légszennyezés • az iszap kb. 40-50 tömegszázalékát hamuként kell elszállítani • korroziv hatású égéstermékek • kis telepeken a költségek magasak Biomassza vagy veszélyes hulladék? Az égetés energiatermelés, vagy hulladékártalmatlanítás?

8. Szennyvíziszap kondicionálása Célja: • vízteleníthetőség javítása • a szerves anyag stabilizálása • a patogén mikroorganizmusok csökkentése Típusai: • fizikai • kémiai • biológiai

9. Kémiai kondicionálás Javul a vízteleníthetőség, csökken a rothadóképesség, csökken a patogének mennyisége • szerves koagulánsokkal (polielektrolitok) • szervetlen koagulánsokkal (FeCl3, FeSO4, Al2(SO4)3, CaO)

10. Fizikai kondicionálás • pasztőrözés:felmelegítés 60-80°C-ra, hőntartás • termikus kondicionálás:hevítés 180-220°C-ra. A sejtnedvek BOI növekedést okoznak, jól vízmentesíthető • fagyasztásos kondicionálás:a jégkristályok a sejtfalat roncsolják • mosás:a kolloidfázis eltávolítása, a szűrhetőséget, ülepíthetőséget javítja

11. Biokémiai kondicionálás Célja • a szerves anyagok lebontása • az iszap vízteleníthetőségének előkészítése, • a patogén mikroorganizmusok számának csökkentése A stabilizálás levegő jelenlétében (aerob úton) és levegőtől elzártan (anaerob úton) történhet.

12. Komposztálás • Egy „biotechnológiai” eljárás, ahol • a szubsztrát szilárd vagy vízoldhatatlan fázisban van • felületét vízfilm vonja be, • a mikróbák aerob körülmények között végzik a lebontást • A komposztálás célja: • az anyag térfogatának és tömegének csökkentése • fertőző hatás megszüntetése (patogének elpusztítása) • a N, P, K, C, stb. tartalom hasznosítása. Primer és szekunder iszapoknál, rothasztott iszapoknál

13. Sejtfalak lebontása • Lignin hasznosítása • (gomba, bakt.) • Iszap víztelenítés szükséges • Megfelelő porozitás Növényi hulladékok bekeverése (átlevegőzés, humifikáció elősegítése) • Nitrogén könnyebben felvehető formába alakul • Foszforvegyületek szimultán mineralizációja • (rosszabb oldhatóság és hasznosítás) • Humusz: • ammónium tárolás, egyenletesebb felvétel a növényekben

14. BIOGÁZ „Biometanizáció”

16. Anaerob lebontás folyamata A szerves anyagok anaerob lebomlása során széndioxid, metán és víz keletkezik. • C6H12O6 3CH3COOH • 3CH3COOH  3CH4 + 3CO2 • CO2+ 4H2CH4 + 2H2O +400kJ

18. Mikrohullámú sugárzás 300 MHz - 300 GHz

19. Alkalmazásának előnyei • egységnyi térfogatban nagy energiaáram érhető el • nincs szükség közvetítő közegre • gyors felmelegítő hatás • lényegesen lerövidülő műveleti idők

20. Dielektromos tulajdonságoktól függően • szelektív melegítésre és fázisszeparálásra • alkalmas • A penetrációs mélységben egyenletesebb • felmelegedés • Kémiai reakciók sebességét növeli, a • hagyományostól eltérő reakcióutak jellemzik • Intenzív nedvességelvonás

21. Mikrohullám az iszapkezelésben • Az oxidációs eljárások hatékonyságának növelése • Patogén mikroorganizmusok gyors elpusztítása • Az extracelluláris polimerháló roncsolása • A iszap-flokkulumok dezintegrálása • A kommunális iszapok esetében megnövekedett szervesanyag-oldhatóság (fehérje, szénhidrátok) • A fehérjék oldalláncainak polarizáltsága megváltozik, a hidrogénhidak átrendeződnek

22. Kutatási célkitűzések • A mikrohullámú kezelés hatásainak vizsgálata • élelmiszeripari eredetű szennyvíziszapoknál • vízoldható szervesanyag-frakciók • biológiai lebonthatóság • biogázproduktum • anaerob fermentáció üteme • Folyamatos anyagtovábbítású mikrohullámú • kezelő-berendezés fejlesztése

31. Következtetések • A mikrohullámú kezelés alkalmas a • szervesanyagok vízoldhatóságának növelésére • A mikrohullámú besugárzás egy meghatározott teljesítményig növeli a biológiai lebonthatóságot • A mikrohullámú kezelés alkalmas a biogázrothasztás • intenzifikálására: • fokozza a biogáz hozamot • növeli a biogáz metántartalmát • felgyorsítja a biológiai lebontás ütemét • A besugárzott energia mennyiségén kívül • a fajlagos teljesítmény is meghatározó

32. KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!