VÍZKEZELÉS ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁS

1. VÍZKEZELÉS ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁS KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSI AGRÁRMÉRNÖKI BSc

2. ELŐADÁS/GYAKORLAT ÁTTEKINTÉSE • BIOLÓGIAI SZENNYVÍZTISZTÍTÁS • Rothasztók • Csepegtető testes tisztítás • Tárcsás tisztítás • Nitrogén eltávolítás • Foszfor eltávolítás HEFOP 3.3.1.

3. Rothasztók kivitelezése • Ma már energetikai és környezeti okok miatt fűtött, elválasztott rothasztókat építenek. • A legutóbbi időkig szinte kizárólag vasbeton rothasztókat építettek, régebben hengeres alul és felül csonkolt, kúp alakú 1-8000 m3 -es hasznos mérettel. • Az alul zsomppal végződő és az úszókéreg hatásának minél hathatósabb kiküszöbölése érdekében felül is kis felületűvé szűkülő tartályok keverése elengedhetetlen. • A keverés oka, hogy a reaktorban egyenletes környezeti miliőt, pH-t, hőmérsékletet biztosítsanak a folyamatok lejátszásához és homogén legyen a tápanyag eloszlás is a rendszerben és a keletkezett végtermékek ne akadályozzák a mikrobiális folyamatokat. HEFOP 3.3.1.

4. Rothasztók kivitelezése • Ezt a keverést különböző megoldással, mechanikai keveréssel vagy búvárszivattyúk segítségével iszapcirkuláció, gyakran gázrecirkuláció révén oldják meg. • A gyakorlati tapasztalatok alapján 300 m3 feletti rothasztók esetében a mechanikai keverést nem lehet megfelelően alkalmazni. • A fedett rögzített fedelű rothasztóknak sokféle változata ismert, amelyek vasbetonból vagy acélból készülnek. A keverésre ideális a felül kúpos kialakítású tartályok melyekben a keverés szempontjából holtterek kialakulásának esélye minimális. • A műtárgy fenék részén terelő lemezekkel oldják meg a homogenizálást. Az acél rothasztók esetében az esetleg keletkező kénessavak, okozta korrózióvédelem jelent további problémát az üzemeltetés során. HEFOP 3.3.1.

5. Rothasztók kivitelezése • A fedett rögzített fedelű rothasztóknak sokféle változata ismert, amelyek vasbetonból vagy acélból készülnek. • A keverésre ideális a felül kúpos kialakítású tartályok melyekben a keverés szempontjából holtterek kialakulásának esélye minimális. • A műtárgy fenék részén terelő lemezekkel oldják meg a homogenizálást. Az acél rothasztók esetében az esetleg keletkező kénessavak, okozta korrózióvédelem jelent további problémát az üzemeltetés során. HEFOP 3.3.1.

6. Rothasztók kivitelezése • A rothasztás során a kellő hatékonyság érdekében legalább 8%-os szárazanyag-tartalomra sűrített iszapot felfűtik, a rothasztóhoz 33 oC egyenletes hőmérséklet szükséges termofil rothasztás esetén. • Az iszapot rendszerint melegvizes ellenáramú hőkicserélőn vezetik át, de közvetlenül is fűthetnek az iszapba, közvetlenül befújt, túlhevített vízgőzzel. • A rothasztón belül elhelyezett hőcserélős fűtést ma már ritkán használják. A felfűtött iszap iszapszivattyúk segítségével az előrothasztóba kerül, ahol kb. 15-20 napot tartózkodik, közben az anaerob mikroorganizmusok hatására szerves anyagának 40-50 %-a lebomlik és részben biogázzá alakul át. HEFOP 3.3.1.

7. Rothasztók kivitelezése • Az előrothasztóból az iszap a fűtés és keverés nélküli utórothasztóba kerül, ennek térfogata kb. egyharmada-egynegyede az előrothasztóknak. • Ebben az iszap és a víz szétválik, melyeket külön-külön az utósűrítőbe illetve a szennyvíztisztítási folyamatba vezetik vissza. • A rothasztó tartályokat azok típusától függetlenül közelítőleg a fajlagos szárazanyag terhelés alapján lehet méretezni. A technológiai folyamatokat illetően a méretezés során figyelembe kell venni, hogy a biológiailag lebontható szerves anyagok gázformába, folyadékformába, vagy a vízben oldható végtermékformába alakulnak át. A rothasztási időt a gyakorlatban 15-20 nap között szokták felvenni. HEFOP 3.3.1.

8. A rothasztók technológiai folyamata • iszapszivattyú, amely hőkicserélőkbe, illetve a rothasztókba táplálja az iszapot, • - biogáz égető, • - gáz kompresszor ház, amelynek kompresszorai a rothasztókat keverő mamutszivattyúkat látják el sűrített gázzal, • - a gáztároló a keletkezés és a felhasználás közötti különbségeket egyenlíti ki, • -a gázmotor, amellyel a rendszert ki lehet egészíteni, a gázhasznosítás célját szolgálja, melyet elsősorban 50-80.000 m3/napos kapacitásnál érdemes beállítani. • A gázmotor villamosgenerátort hajt meg, amely a villamoshálózat számára vagy a biológiai tisztításhoz szükséges kompresszorok meghajtására szükséges energiát állítja elő. Nagy telepek esetében ezzel a módszerrel a tisztítótelep teljes energiaszükségletének mintegy 70 %-a is megtermelhető. • Hátrány, hogy az energiatermeléshez szinte a teljes komplex szennyvíztisztítási rendszert ki kell építeni és üzemeltetni. HEFOP 3.3.1.

9. A csepegtetőtestes szennyvíztisztítás A csepegtetőtestes tisztításkor a szennyvizet egy mozgó-forgó elosztó rendszer a csepegtetőtest felszínére egyenletesen szétosztja. A csepegtetőtestre kerülő szennyvíz egy része gyorsan mozog a makropórusokban, azonban a szennyvíz legnagyobb része a maradék a biológiai hártya felszínén lassan halad illetve csepeg lefelé. A BOI5 eltávolítás a gyors mozgású szennyvízből bioszorpció és koaguláció révén a lassú mozgású szennyvízhányadból pedig az oldott komponensek fokozatos lebontása révén a biológiai hártyában jön létre. HEFOP 3.3.1.

10. A csepegtetőtestes szennyvíztisztítás • A csepegtetőtest szilárd porózus, nagy felületű anyagon megtelepülő biológiai hártya, a biofilm segítségével bontja le jó hatásfokkal ülepített szennyvíz lebegő, továbbá kolloidális és oldott szennyeződéseit. • A szennyvíz oldott szennyezőanyagai és az oldott oxigén a biológiai hártyában az asszimiláló mikroorganizmusok környezetébe diffundál. • Eközben sejthártya tömeg keletkezik. A hártya vastagsága függ az aerob réteg alatti anaerob rétegtől is. • A biológiai hártyában általában a hártya felszín közeli térben heterotróf baktériumok, a hártya mélyén pedig autotróf baktériumok vannak jelen. • A hártya felső terében magasabb rendű mikroorganizmusok, pl. gombák (Fusarium, Oospora) is megtalálható. Esetleg algák is megtelepedhetnek a csepegtetőtest tetején. HEFOP 3.3.1.

11. A kis terhelésű csepegtetőtest • A kis terhelésű csepegtetőtest viszonylag egyszerű, megbízható rendszer a rávezetett változó minőségű szennyvizet is gyakorlatilag állandó minőségűvé tisztítja. • Általában állandó hidraulikai terhelésű, melynek biztosítása nem recirkulációval, hanem adagoló szifonnal történik. A legtöbb kis terhelésű csepegtetőtestben csak legfelső 0,6-1,2 m magasságban van nagy mennyiségű hártya. • Ha a szennyvíz adagolások között 1-2 óránál hosszabb időszak telik el, akkor a tisztítást károsan befolyásolja a nedvességhiány. Kis terhelésű rendszer jellemzője a szagprobléma, amely az elégtelen lebontás velejárója. HEFOP 3.3.1.

12. A kis terhelésű csepegtetőtest • A kis terhelésű csepegtetőtestek kialakítása többféleképpen elvégezhető. Kisebb méretek esetében magas építményhez hasonló, akár téglából épített négyszögletű építményben lehet elhelyezni a töltőanyagot, amely általában természetes bazalttufa, vagy nagyolvasztói porózus válogatott salak. • Újabban mesterséges műanyagból öntenek, préselnek nagy felületű elemeket, amely természetes anyagok helyettesítésére képesek. Nagyobb berendezéseknél az oldalfal rendszerint monolit vagy idomokból készített kör alaprajzú vasbeton fal, amelyen a vízelosztást ún. forgó Segner kerék szerű permetező végzi. • A forgókaron a kerület felé fokozatosan sűrűsödő lyukkiosztású keret 2 vagy 4 karja, a tengely körül kialakított elágazásból nyeri az odavezetett gravitációs vagy szivattyúzott szennyvizet. HEFOP 3.3.1.

13. A nagy terhelésű csepegtetőtest • A nagy terhelésű csepegtetőtest esetében a nagyobb fajlagos terheléssel recirkuláció párosul, azaz oxigéndús tisztított szennyvizet visszavezetik a test töltőanyagára, amely biológiai hártyából a kevésbé életképes részt folyamatosan leöblíti. • Szükség van utóülepítőre, amely ún. humusz iszapot visszatartja. Ennyivel tehát összetettebb a működése, mint a kis terhelésű csepegtetőtesteké, és emiatt mindenképpen energiaigényesebb is a rendszer, bár lényegesen kevésbé, mint az ún. eleveniszapos rendszerek. HEFOP 3.3.1.

14. A nagy terhelésű csepegtetőtest • A csepegtetőtestek anyaga itt is a víz elvezetésére és a levegő bevezetésére alkalmas fenékidomon nyugszik. Fala szinte mindig monolit vagy előre gyártott elemekből készült vasbetonfal, műtárgy általában kör alakú. Itt is a víz szétosztását forgó permetezők végzik. • A hazai gyakorlatban alkalmazott utóülepítő, amely a rendszerhez kapcsolódik legtöbbször függőleges átfolyású tölcséres dortmundi medence. • Az iszapot itt is el kell távolítani az utókezelés során. • A recirkulációt a szennyvíz, a tisztított víz, a csepegtető testre vezetendő kevert víz koncentrációjából lehet meghatározni • Valamennyi nagy terhelésű csepegtetőtest esetében a recirkuláció a viszonylag állandó hidraulikai terhelés biztosítását a kedvezőbb oldott oxigén ellátást szolgálja. • A nagyobb szerves anyag terhelés azonban eleve kizárja nitrifikáló baktériumok jelenlétét a csepegtetőtest alsó részében. HEFOP 3.3.1.

15. A műanyag töltésű csepegtetőtestek • A műanyag töltésű csepegtetőtesteket, amelyeket a terhelés nagyságából következően szuper terhelésű csepegtető testeknek is hívnak, a műanyag töltet nagy fajlagos felülete miatt nagy koncentrációjú, pl. élelmiszeripari szennyvizek tisztítására alkalmas. • A töltőanyag kialakítása a hagyományostól eltérő tulajdonsága miatt némileg különböző, oldalfala - mivel a töltet nem támaszkodik neki egészen könnyű szerkezet lehet (pl. műanyag hullámlemez, acél vagy vasgerendákkal megerősítve). • A fenék kialakítása hasonló az előzőekhez pl. 20 cm magas, kis lejtésű, sima fenéklemezre felfekvő, egymástól 20-25 cm-re elhelyezett vasalt betongerendák, amelyek között a víz lefolyására és a levegő beáramlására is van elég hely. HEFOP 3.3.1.

16. A műanyag töltésű csepegtetőtestek • A gerendák köze az oldalfal nyílásaihoz csatlakozik, amelyen lévő nyílások folytathatók vagy esetleg elzárhatók a téli lehűlés ellen védve a rendszert. • A szennyvizet itt is forgópermetezővel juttatják ki. A műanyag töltésű csepegtetőtestek terhelési paraméterei nem határozhatók meg egységesen, a töltetet a gyártó cég előírásai figyelembe véve kell kialakítani. • Műanyag töltésű csepegtető testet általában 2 féle rendeltetéssel alkalmazzák. • Nagy koncentrációjú, főleg ipari szennyvizek előtisztítására nagyobb terheléssel, kisebb tisztítási hatásfokkal, míg a tisztított szennyvíz utótisztítására kisebb terheléssel, de nagyobb hatásfokkal. Ekkor is főleg ipari szennyvízzel terhelt városi szennyvíz tisztítását oldják meg a rendszerrel. HEFOP 3.3.1.

17. A különböző terhelésű csepegtető testek jellemző tervezési paraméterei HEFOP 3.3.1.

18. Levegőmozgás a csepegtetőtestben • A folyamatos levegőmozgás a csepegtetőtestben alapvető, hisz a csepegtetőtest aerob működéséhez szükséges oldott oxigén mennyiség a testen átáramló levegőtérből diffundál a biológiai hártyába. • Átlagos levegő hőmérsékleti viszonyok esetében 1 m3 levegő tömege 1250 g/m3, ami 280 g oxigén tömeget tartalmaz. A csepegtetőtestbeli természetes levegő áramláskor, ebből csupán 5 %-nyi mennyiség hasznosul, 4 oC hőmérséklet különbség a szennyvíz és a levegő között. 0,3 m/s áramlási sebességet idéz elő, ami 18 m3 levegő mennyiség/m2/h felel meg. Ebből 252 g oxigén/h hasznosítható, ami a csepegtetőtest 1 m3-ére eső 1 órai szükségletet lényegesen felülmúlja. • Mikor a hőmérséklet különbség 2 oC, a felfelé irányuló levegő áramlás megszűnik, további levegő hőmérséklet csökkenéskor a levegő már ellenkező irányban lefelé áramlik. HEFOP 3.3.1.

19. Levegőmozgás a csepegtetőtestben • A természetes levegőáramlás rövid időre megszűnik, a csapadéktest oldott oxigén szükségletét a szélmozgás, a szennyvízfilmbeli áramlás segíti elő. Amennyiben a csepegtetőtestet mesterségesen kell levegőztetni, akkor 18 m3/m2/h levegő mennyiséget célszerű alapul venni. • A csepegtetőtest az eleveniszapos szennyvíztisztító rendszerekhez képest, tehát jóval nagyobb mértékben függ a levegő hőmérséklet évszakos változásától, éppen ezért a szennyvíz hőmérséklete, illetve a csepegtetőtest hőszigetelése a tisztítás hatékonyságát alapvetően befolyásolja. • A heterotróf baktériumok a hőmérséklet változásra viszonylag gyorsan reagálnak, ezzel szemben a nitrifikáló autotróf baktériumok hőmérsékleti változása késlekedve adaptálódnak. HEFOP 3.3.1.

20. A csepegtetőtestben lezajlódó nitrifikáció • A nitrifikáló baktériumok a biofilm azon részében telepednek meg, ahol a heterotróf és nitrifikálódó baktériumok szaporodási sebessége egyenlő. • Ennek a feltételnek a teljesüléséhez az alapfeltétel, hogy az oldott oxigén a biológiai hártya teljes vastagságában, közvetlen környezetébe is bediffundáljon. • A folyadékfilm nagy szerves anyag koncentrációja az oldott oxigén biológiai hártyába diffundálását jelentősen csökkenti. A nagy szerves anyag koncentráció elérhet egy olyan küszöbértéket, amelynél a hártyabeli oldott oxigén koncentráció olyan szintre csökken, hogy a heterotróf szervezetek szaporodási sebessége a hártyát alátámasztó felület közelében is nő. • Végül a lassabban nitrifikáló baktériumok a hártyából kiszorulnak. Jelentős mértékű nitrifikáció csak akkor indul meg, ha BOI5 a folyadékfilmben 20 mg/l alá süllyed. HEFOP 3.3.1.

21. A csepegtetőtestben lezajlódó nitrifikáció • A nitrifikáció egy kétlépcsős biológiai folyamat, amelynek első lépcsőjében a Nitrosomonas baktériumok a szervetlen ammóniát nitritté, majd ezt a Nitrobacterek oxidálják nitráttá. • Ennek a nitrogén átalakulási folyamatnak jellemzője, hogy a metabolizmus közben nyerhető energia mennyisége kevés és a nitrifikáló baktériumok a heterotróf versenytársaikhoz képest nagyon lassan szaporodnak. • Ezért ahhoz, hogy a szennyvíztisztító telepen megfelelő mértékű nitrifikálást lehessen elérni a szennyvízben, megfelelő környezeti tényezőket kell teremteni. • A szennyvíztisztító rendszerben a szerves anyag terhelés bizonyos határ alatt kell, hogy maradjon és nagy oldott oxigén koncentrációt kell biztosítani. • Az utóbbi kutatások bebizonyították, hogy egyes nitrobacter fajták oldott oxigén hiány esetében is szaporodnak, nitrát-elektronakceptor felhasználásával, tehát nemcsak nitritet oxidálnak, hanem nitrátot nitritté, ammóniává és nitrogéngázokká redukálják. • Az ilyen baktériumok tehát a nitritet az aerob és oxigén szegény tartományok között képesek mindkét irányba transzformálni. HEFOP 3.3.1.

22. Forgó-merülő tárcsás biológiai szennyvíztisztítás • A hagyományos kőtöltetű csepegtetőtestek szennyvíztisztítási elvét figyelembe véve a fejlődés a csepegtető test szerkezetének, üzemének egyszerűbbé tételét és gazdaságosabb alternatív megoldásokat eredményeznek. • Ennek eredménye a forgó merülő tárcsás rendszer. A merülő tárcsás rendszer lényegesen kisebb mennyiségű energiát használ a tárcsák forgatására, vagyis a tárcsa felületén képződő bevonat szennyvízzel való mikrobiológiai kontaktusára és a légköri oxigén hasznosítására, mint az eleven iszapos rendszerek. • A forgó merülő tárcsás rendszer esetében az alátámasztó tárcsák felületen képződik a biológiai hártya, és az a tárcsával együtt mozog. A hártya részben a tisztítandó szennyvíz terében, részben a levegő térben tartózkodik HEFOP 3.3.1.

23. Forgó-merülő tárcsás biológiai szennyvíztisztítás • A tárcsákra tapadt mikroorganizmusok forgás közben hol a tápanyaghoz jutnak a szennyvízbe merülve, hol oxigénhez a levegőn forogva. • A rendszer kis berendezésként alkalmazható 10 lakostól 1500 lakosig, Magyarországi gyakorlatban egyenlőre csak kevésbé terjedt el. • A rendszer előnye egyszerűsége, kis energia és kezelési igénye. A tárcsák szokásos átmérője 1,5-3 m, amelyet valamilyen műanyag lapból alakítanak ki. HEFOP 3.3.1.

24. Forgó-merülő tárcsás biológiai szennyvíztisztítás • A lap anyaga rendszerint polisztirol, polietilén, poliuretán, polivinilklorid. A tárcsákat forgatható tengelyre, egymástól kb. 2-2,5 cm távolságra rögzítik, így az alátámasztás nélküli tengely maximum 7 m hosszú folyóméterére 30-34 tárcsa kerülhet. • A műtárgyat rövid tartózkodási idejű utóülepítő egészíti ki, ez utóbbihoz recirkuláció szükséges. A berendezés hatásfokát, a szennyvíz átfolyási idejének, tehát a tárcsák alatti hengeres edény térfogatának és ezzel együtt a tárcsák számának növelésével lehet javítani. • A forgási szögsebesség függvényében fajlagos terhelés legfeljebb 120 g BOI5 lehet a hártyával benőtt tárcsafelület négyzetméterére számítva. HEFOP 3.3.1.

25. Oxidációs árkok • Az oxidáció árkok az eleveniszapos eljárás egyik módosított változata. Rendszerint teljes oxidációs módon működnek. Az oxidációs árkok BOI5 eltávolítási képessége 90-98%-ra tehető. • Általában 500 lakosegység fölött már érdemes alkalmazásával foglalkozni. Kialakítása általában nyújtott ellipszis, körgyűrű alakú rézsűs földmeder. • Trapézszelvényben a fenékszélesség 0,5-3 m, a szennyvízmélysége 0,8-1,3 m, a rézsű hajlásszöge 1:1,5, az árok íveinek sugara az árok tengelyéhez mérve 5-10 m. HEFOP 3.3.1.

26. Oxidációs árkok • Ennél azonban jóval nagyobb méretű árokrendszereket is alkalmaznak, egészen 50.000 lakosegységig. Ezeket az árkokat párhuzamosan, illetve egymás után kaszkád rendszerben is kialakíthatják. • A rendszer jellemzője, hogy a nyers szennyvíz egy adott helyen jut be az árokba. Megfelelő színszabályzó, bukó és túlfolyóval van a rendszer ellátva, és a folyadékáramlást vízszintes tengelyű rotor biztosítja, amely egyben levegőbevitelt is végez a szennyvízbe. • Az oxidációs árok szilárd élőanyag tartalma a recirkulációs iszap és a fölös iszap mennyiségének szabályozásával befolyásolható. A szennyvíz tartózkodási ideje a szennyvízáramlásával van direkt kapcsolatban. • Az átlagos áramlási sebesség 0,3-0,5 m/s-ra választható, ahol a pelyhek ülepedése elkerülhető. A szennyvíz ennek megfelelően megfelelő keverőrotorok távolságának kiválasztásával 3-6 perc alatt tesz meg egy teljes körfogást. HEFOP 3.3.1.

27. Szennyvíz utótisztításának folyamatai • Lebegőanyag – eltávolítási eljárások • mikroszita szűrés, • gyorsszűrés és lassú szűrés (nyomás alatt és gravitációs ) • vegyszeradagolás • Nitrogéneltávolítás • Foszforeltávolítás HEFOP 3.3.1.

28. A szennyvízben található lebegőanyag eltávolítása • A mikroszita az utóülepített szennyvíz vagy szennyvíztisztító tóból elfolyó finom lebegőanyag tartalmát csökkenti. A szennyvíz a dob nyitott végén áramlik a dob belsejébe és a dobfelület szennyvíztérbe merülő hányadán át távozik kifelé. • A mikroszita belső részében a szita felületén fennakadt szennyezést nagy nyomással mossák le, mely szennyezés a dob felső részébe elhelyezett vályúba kerül. • A hidraulikai terhelés 3-6 m3/m2, a dobfelület szennyvíztérbe merülése a dobmagasság 70-75%-ig megengedhető, a dob átmérője 2.5-5 m, forgási sebessége 4.5 m/min. • Öblítővíz igény a befolyó szennyvíz 2-5%-a. A lebegőanyag eltávolítás hatékonysága a 10-80% körüli. • A mikroszita szűrővel a teljes lebegőanyag eltávolítás nem lehetséges. A berendezés a lebegőanyag koncentrációváltozásra érzékeny emiatt előzetes félüzemi vizsgálatok elvégzése a beállításuk előtt fontosak. HEFOP 3.3.1.

29. A szennyvízben található lebegőanyag eltávolítása • Gyorsszűrő a szemcsés anyaga révén az összes szuszpendált lebegőanyag (TSS) eltávolítására alkalmas Az eljárás révén az összes szuszpendált anyag-koncentráció így általában 10mg/l alá esik. • Gyorsszűrést az alábbiak esetében alkalmaznak • Az eleven iszapos vagy a csepegtetőtestes tisztító rendszerből kikerülő biológiai pelyheket kell eltávolítani, • a biológiai tisztítórendszer utóülepítőjébe adagolt fém sók vagy mész adagolás hatására elért kémiai-biológiai pelyheket kell eltávolítani, • a kémiai tisztítás után még maradt lebegő anyag, • a befogadó minőségi igény ezt igényli (pl. öntözési cél). HEFOP 3.3.1.

30. A szennyvízben található lebegőanyag eltávolítása • Az egyes szűrők szélesség/hosszúság aránya 1:1-1,4. • A szűrőkben a nyomásveszteség a szűrőréteg mélységével nő. Az 5-7 cm-nyi hidrológiai rétegveszteség már üzemelési problémákat jelez. • Az egyrétegű szűrőben 2-3 mm–es, kb. 2m vastag réteget alkalmaznak. • A szűrés hatékonyságát a szűrlet zavarosságával jellemezhetjük. • 2,3-2,4 mg/l - egységnyi szuszpendált lebegőanyag egységnyi zavarossághoz (NTU) vezet. Így 7-9 NTU zavarosság 16-23 mg/l szuszpendált lebegő-anyag koncentrációnak felel meg. HEFOP 3.3.1.

31. Az egyes szennyvíztisztítási technológiákban végbemenő nitrogén eltávolítás hatásfoka Nitrogéneltávolítás • Nitrogéneltávolítás általában a nagyobb vízminőség igényű befogadók esetében követelmény, mivel a legtöbb befogadó esetében a foszfor az eutrofizációt korlátozó tényező. • A nitrogéntartalmú vegyületek esetén a következő káros hatásokkal számolhatunk. • Ammónia toxicitás a halakra, • klóros fertőtlenítés hatékonyságának csökkenése, • káros közegészségügyi-hatás (elsősorban nitráttartalmú ivóvizek esetében), • szennyvíz-újrahasznosítási lehetőségeinek csökkenése. HEFOP 3.3.1.

32. Nitrogéneltávolítás A nirtosomonas baktériumfaj az ammóniumot nitrit-ionná alakítja • Az üzemeltetés során gondoskodni kell a szénforrás biztosításáról a nitrát nitrogéngázzá és oxigénné alakításához, de a túl sok C forrás a BOI5, KOI szint növekedéséhez vezethet. A szabad oxigén az anaerob folyamatok hatásfokát rontja, így a szennyvíztérbe jutását meg kell akadályozni. Az ideális C:N arány települési szennyvizek estében 12:1, de a gyakorlatban lényegesen ez alatt van. • A felesleges nitrogén rész a befogadóba kerülhet. A nitrifikáció viszonylag hosszú idejű levegőztetéssel kb. 5-20 óra alatt zajlik le. A nitrit oxidációját a nitrobacter törzs végzi HEFOP 3.3.1.

33. Ammónia –nitrogén mesterséges eltávolítása • Az ammónia –nitrogén gáz formájú ammónia alakjában eleve hajlamos a szennyvíztérből kidiffundálni. Ezért az oldott ammóniumot gáz alakú ammóniává kell alakítani. • Ez elérhető, ha a szennyvíz pH-ját 10,5-11 tartományba növeljük, például mész adagolásával. Az ammónia kilevegőztetéséhez a szennyvizet a kilevegőztető (strippelő) toronyba szivattyúzzák fel. A toronyból elvezetett mésziszapot széndioxid bevezetésével rekarbonálják. • A kémia klórozással az ammónia nitrogén gázzá alakítható, nagy mennyiségű klór (klór-ammónia arány kb. 10/1) adagolással. • Másik alkalmazható eljárás mikor az ioncserélő folyamatban természetes gyanta vagy zeolit felhasználásával az ammóniumot adszorbeálják, majd a töltet regeneráláshoz használt meszes vizes átmosásakor az ammóniumionok ammónia gázzá alakulnak, és a légkörbe távoznak. HEFOP 3.3.1.

34. Ammónia –nitrogén biológia eltávolítása • A mesterséges környezetben végzett nitrogén eltávolítás mellett sokirányú kutatás folyik természetes megoldások kidolgozására. • A vízinövényzettel végzett szennyvíztisztítás során használható növények például a vízijácintok (Eichhornia crassipes). Folyamatos aratású rendszerben ez 12,5-25 kg nitrogén és foszfor/ha*d és 125 kg BOI5/ha felvételre képes. HEFOP 3.3.1.

35. Ammónia –nitrogén biológia eltávolítása • A mintegy 30 cm mélyre nyúló gyökérzet révén a növények tápanyagot vesznek fel, illetve a gyökérzónában kialakuló nitrifikáció / denitrifikáció során végezzenek tisztítást. A növény fagyra érzékeny ezért üvegházi kultúrában is használják. • A tisztító medence nem lehet 90 cm-nél mélyebb maximálisan 0.4 ha felületű, melyben a szennyvíz egyenletes eloszlását kell biztosítani. Az elfolyási oldal vízmélysége 60 cm alatt legyen, ahol az elfolyást kőrakattal biztosítsuk. A maximális hidraulikai terhelés kisebb legyen 1,85 m3/ha*d-nél. • A vizijácint mellett Magyarországon a hidegtűrőbb békalencsés tisztítás is ígéretes megoldás, ahol a szélhatás ellen úszó merülőfalakkal kell a békalencsét védeni. HEFOP 3.3.1.

36. Denitrifikáció • A nitrifikációval ellentétes folyamat a denitrifikáció, a levegő kizárásával megy végbe, a pseudomonas és a micrococcus baktériumtörzsek segítségével. A nitrát oxigént könnyen felvehető külső szénforrások oxidálásához használják fel a baktériumok. A nitrifikáció rendszerint csak akkor indul be, ha a C-vegyületek jó része lebomlott, • A 90%-os denitrifikációs hatékonyság eléréséhez az alábbi feltételeket kell fenntartani • a meglevő, illetve az ammonifikációval a szerves nitrogén-vegyületekből keletkező ammónium nagy hatásfokú nitrifikációja. magas iszapkor, mivel a nitrifikálóló baktériumok hosszú a generációs ideje, • a szénforrás megfelelő szintű kínálata HEFOP 3.3.1.

37. Kaszkádos denitrifikáló Alternáló denitrifikáció Szimultán denitrifikáció Denitrifikáció kivitelezése • Az utánkapcsolt denitrifikációs zóna a könnyen lebontható tápanyagok adagolását igényli. • Az előrekapcsolt rendszer változatai a kaszkád - denitrifikáció, amelyben a denitrifikáció és nitrifikáció váltakozik és az alternáló denitrifikáció. • A kaszkád-technológia hatásfokát a jó és szabályozható levegőztetés mellett a kaszkádok száma és a recirkulációs iszap hányada is befolyásolja HEFOP 3.3.1.

38. Az egyes technológia fázisok foszfor eltávolítási hatásfoka Foszfor - eltávolítás • A legtöbb szennyvíz esetében az oldhatatlan foszfor kb. 10%-a távolítható el az előülepítővel. • A hagyományos biológiai rendszerekkel a sejtekbe beépült foszfor révén csak kis mennyiségű foszfor távolítható el. • A foszfor eltávolítás kémiai, biológiai és fizikai módszerekkel lehetséges. • Például az alumíniumsók felhasználásával végzett kémiai kicsapatásos módszer az egyik legelterjedtebb eljárás. • A polifoszfátok és szerves foszfor az ortofoszfátnál nehezebben távolíthatóak el. • A leghatásosabb foszforeltávolítást az alumíniumsók utóülepítő utáni (ahol a szerves és polifoszfor már ortofoszfát formájában van jelen) adagolása biztosít. HEFOP 3.3.1.

39. Biológiai foszfor - eltávolítás • A foszfor eltávolítására használt mész alkalmazásakor figyelembe kell venni, hogy a keletkező iszap mennyisége lényegesen megnő. • A biológiai módszer során a mikroorganizmusokat arra kényszerítik, hogy a sejtanyaguk felépítéséhez a szokásosnál nagyobb mennyiségű foszfort használjanak fel. A biológiai szennyvíztisztítás során a mikrobiális szervezetek foszfort elsősorban nukleinsavjainak és foszfolipidjeinek felépítéséhez továbbá az energia forgalmat befolyásoló ATP ciklusban használnak fel. • A biológiai foszfor-eltávolítás elve hogy az anaerob és aerob környezetet felváltva biztosítsák a mikroorganizmusok számára egyfajta stresszállapotot létrehozva, melynek során foszfátok oldódnak vissza polifoszfátokból. • A mikroorganizmusok a normálisnál 6-7% -al nagyobb mennyiségű foszfor felvételére kényszerülnek, és azt tározzák. Amikor az utóülepítőből az aerob baktériumok az anaerob környezetben elhalással néznek szembe, sejtszerkezetükből nagy mennyiségű foszfort bocsátanak a szennyvíztérbe. Ezt a foszfort egy további lépcsőben meszes kicsapatással szeparálják. HEFOP 3.3.1.

40. Biológiai foszfor - eltávolítás • Miután a baktériumok foszfor tartalmuk jelentős hányadát már leadták így számukra a recirkuláció révén aerob miliőben jelentősebb mennyiségű foszfort vesznek fel, amely elérheti a 70-90%-os foszforeltávolítási hatásfokot is. • A biológiai foszforeltávolítás technológiája két alaptípust foglal magába: • -"Főáramú technológia", ahol az anaerob-aerob oxigénfelvételek változtatásával a foszfátot a foszforban feldúsult fölösiszapból választják ki. Mivel az iszapülepítőben mindig anaerob állapotok uralkodnak, a foszforban gazdag fölös iszapot "oxigénaktív" flotációs berendezésbevezetik. • -"Mellékáramú technológia", ahol a recirkulációs iszapban lévő foszfátot 12-14 órás tartózkodási idővel anaerob reaktorban, a mellékáramból szabadítják fel, és az eleveniszap fázisszétválasztása után mésztejjel csapják ki. A foszforban eredetileg feldúsúlt eleveniszap az eleveniszapos medencébe történő visszavezetéskor intenzíven veszi fel a foszfort, amelyből egy részt a fölösiszap szállít el. HEFOP 3.3.1.

41. ELŐADÁS/GYAKORLAT ELLENÖRZŐ KÉRDÉSEI • Ismertesse csepegtetőtestes tisztítóban lejátszódó folyamatokat • Ismertesse a tárcsás szennyvíztisztítás folyamatait • Ismertesse a biológiai nitrogéneltávolítás folyamatit és megvalósítását • Ismertesse a biológiai foszfortalanítás folyamatait és megvalósítását HEFOP 3.3.1.

42. ELŐADÁS/GYAKORLAT Felhasznált forrásai • Szakirodalom: • Juhász, E. (2004): Magyarország szennyvízelvezetésének helyzete az EU-ba lépéskor, HÍRCSATORNA, július-augusztus, pp.3-8. • Juhász, E. (2002): A települési szennyvíziszap kezelésének és elhelyezésének hazai feltételei és lehetőségei 2002-ben, HÍRCSATORNA, március-április, pp. 3-7. • Kárpáti, Á. (2003): A szennyvíztisztítás követelményei és a tisztítótelep típusválasztási lehetőségei Magyarországon, HÍRCSATORNA, pp.3-11. • Öllős G. Szennyvíztisztítás, Aqua Kiadó • Egyéb források: • Bognár,I., Mucsy Gy. (2003): A szennyvízminőség vizsgálata a fertőendrédi szennyvíztelep fejlesztési igényei kapcsán, HÍRCSATORNA, július-augusztus, pp.11-18. • Bongards, M. (2000): Kommunális szennyvíztisztító telepek energiafogyasztása a biológiai lépcső oxigéntartalmának függvényében, HÍRCSATORNA, júliusaugusztus, pp. 15-20. • Dulovics, D. (1999): Új technológiai lehetőségek a hazai szennyvíztisztításban, HÍRCSATORNA, május-június, pp.7-10. • További ismeretszerzést szolgáló források: HEFOP 3.3.1.

43. KÖSZÖNÖM A FIGYELMÜKETKÖVETKEZŐELŐADÁS/GYAKORLAT CÍME • Több előadást átfogó oktatási téma előadássorozatának címei: • Következő előadás megértéséhez ajánlott ismeretek • Szerves kémia, Biokémia, Vízbiológia • kulcsszavai: nitrogén eltávolítás, biológiai foszfortalanítás, folyamatok Előadás anyagát összeállították: Prof. Tamás János HEFOP 3.3.1.