1 / 45

SZABÓ ANITA

BME, Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék. KÉMIAI KEZELÉS ALKALMAZÁSA A SZENNYVÍZTISZTÍTÁSBAN. SZABÓ ANITA. Szennyvíz vs. ivóvíz. Hasonló folyamatok Eltérő nagyságrendű szennyezőanyag koncentráció Azonos/eltérő eltávolítandó komponensek Eltérő/azonos célok.

brygid
Download Presentation

SZABÓ ANITA

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. BME, Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék KÉMIAI KEZELÉS ALKALMAZÁSA A SZENNYVÍZTISZTÍTÁSBAN SZABÓ ANITA

  2. Szennyvíz vs. ivóvíz • Hasonló folyamatok • Eltérő nagyságrendű szennyezőanyag koncentráció • Azonos/eltérő eltávolítandó komponensek • Eltérő/azonos célok

  3. Nyers szennyvíz szennyezőanyagai

  4. A klasszikus biológiai szennyvíztisztítás • 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

  5. Kémiai szennyvíztisztítás 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)

  6. Foszfor eltávolítás (egyszerűsített reakciók) 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+

  7. Foszfor eltávolítás Több folyamat kombinációja • Fém-hidroxid kicsapódás (enyhén pozitív töltés) • Foszfátot és hidroxidot is tartalmazó csapadék képződése • PO43- adszorpciója a képződött csapadék felületén • Fázisszétválasztás!

  8. Foszfor eltávolítás - Alkalmazott vegyszerek • 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)

  9. Foszfor eltávolítás • 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)!

  10. Foszfor eltávolítás

  11. 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

  12. 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?

  13. pH • 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

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

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

  16. Lebegőanyag eltávolítás • Nagy része a sikeres koaguláció és flokkuláció következtében ülepíthető lesz • A lebegőanyag eltávolítás hatásfoka nagy mértékben befolyásolja a szervesanyag és a foszfor eltávolítás mértékét

  17. 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).

  18. Szervesanyag (KOI eltávolítás) • 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

  19. Szervesanyag (KOI eltávolítás) • A szerves anyag eltávolítás hatásfoka 55-75% a nyers szennyvíz minőségének függvényében • Azonos szerves anyag eltávolításhoz megközelítően azonos koaguláns dózisok szükségesek – az anyagi minőségtől csaknem függetlenül

  20. KOI eltávolítás az oldott/szilárd aránytól függ

  21. Szervesanyag (BOI5) eltávolítás • 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

  22. 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.)

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

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

  25. CEPT eljárás (Chemically Enhanced Mechanical Treatment) TSS eltávolítás: 70% TP eltávolítás: 75% BOI eltávolítás: 50%

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

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

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

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

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

  31. Előkicsapás 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

  32. 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 (+/-)

  33. 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)

  34. Kapcsolódások a biológiai tisztítási folyamatokhoz – pH csökkenés • 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

  35. 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

  36. 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!

  37. Frakcionált szervesanyag eltávolítás >0,8 um • Elsősorban a nagyobb méretű szervesanyagok eltávolítása • Esetenként az oldott (<0,45 m) 5-20 %-a is (nem szabályozható) • Kis dózis: nagyobb (>8 m) frakció • Nagyobb dózis: finomabb frakció is (200 nm-nél nagyobb)

  38. Méreteloszlás és kémiai összetétel házi szennyvizekben (KEMIRA, 1990) A kis lebegőanyag tartalmú szennyvíz biológiai bontása rövid idő alatt megvalósul Az eredetileg nagyterhelésű eleveniszapos rendszer kémiai kezeléssel közepes, vagy kisterhelésűvé alakul – nitrifikáció lehetősége

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

  40. Keletkező iszapmennyiség

  41. Kémiai kezelés hazai alkalmazása • 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

More Related