1 / 55

Kémiai szennyvíztisztítás

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

alika-hays
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. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Kémiai szennyvíztisztítás Szabó Anita Egyetemi adjunktus BME Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék

  2. 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

  3. 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

  4. 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)

  5. 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

  6. 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

  7. 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

  8. Foszfor eltávolítás

  9. 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

  10. 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?

  11. 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

  12. Keverési intenzitás hatása a P eltávolításra Pini = 1.0 mg/L Fe/P = 3.0

  13. Keverési intenzitás és kontakt idő hatása a P eltávolításra Pini = 1.0 mg/L Fe/P = 3.0

  14. 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

  15. 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).

  16. 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)

  17. 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)

  18. KOI eltávolítás az oldott/szilárd aránytól függ

  19. 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

  20. 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.)

  21. Bűz problémák • Előkicsapatás a bűz-problémák megoldásában is szerepet játszhat a szennyvíztisztító telepen • Hatékony szulfid eltávolítás (Fe tartalmú vegyszerek)

  22. Önállóan vagy biológiai szennyvíztisztítással kombináltan CEPT Közvetlen kicsapás Előkicsapás Szimultán kicsapás Utókicsapás Kémiai szennyvíztisztítás

  23. CEPT eljárás (ChemicallyEnhancedMechanicalTreatment) TSS eltávolítás: 70% TP eltávolítás: 75% BOI eltávolítás: 50%

  24. Közvetlen kicsapás TSS eltávolítás: 85% TP eltávolítás: 90% BOI eltávolítás: 70%

  25. Elő-kicsapás TSS eltávolítás: >90% TP eltávolítás: 95% BOI eltávolítás: >90%

  26. Szimultán kicsapás TSS eltávolítás: >90% TP eltávolítás: 90% BOI eltávolítás: >90%

  27. Utó-kicsapás TSS eltávolítás: >90% TP eltávolítás: >95% BOI eltávolítás: >90%

  28. Meglévő telepek intenzifikálása Hidraulikai kapacitás Felületi szervesanyag terhelés Szennyezőanyag eltávolítási hatékonyság Előkicsapás, szimultán kicsapás, utókicsapás Kombinált kémiai és biológiai szvt - intenzifikálás

  29. 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

  30. 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 (+/-)

  31. 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)

  32. 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

  33. 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

  34. 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!

  35. Tisztított szennyvíz Tisztított szennyvíz 10% 10% 15% Biológiai tisztítás 60% 30% Biológiai tisztítás Előülepítés 75% Kémiai előkezeléssel intenzifikált előülepítés Szervesanyag eltávolítás szerkezeti átrendeződése

  36. Keletkező iszapmennyiség

  37. 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

  38. 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

  39. 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

  40. 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

  41. 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)

  42. A nyers és előkezelt szennyvíz minősége az üzemi kísérletekben

  43. Biológiai tisztítóegységek szervesanyag terhelésének csökkenése Nyers szennyvíz KOI : 800-1400 mg/L (200-400 mg/L oldott) BOI: 400-800 mg/L

  44. Denitrifikáció üzemi körülmények között • A tisztított szennyvíz NO3–N koncentrációja a többszörösére nő • Ok: a megnövekedő szervesanyag eltávolítás (összes és oldott KOI is!)

  45. 2006. ápr. - jún. referencia időszak + kísérlet

More Related