Szennyvíztisztítás

1. Melicz Zoltán Egyetemi adjunktus BME Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék K.alags. 27. 463-2666 Szennyvíztisztítás

2. Szennyvíztisztítás • Miért van rá szükség? • Hogyan változik? (technika történet és jövőkép) • Főbb folyamatok (csak a lényeg) • Néhány érdekes alkalmazás

3. A szennyvíztisztítók helye a települési vízgazdálkodásban

4. Miért is kell tisztítani? • Szennyvíz • Nehezen definiálható fogalom: olyan víz, amely környezetre káros anyagot tartalmaz • Szennyezőanyag mennyiség és minőség? • g, mg, μg, ng, vagy még kisebb ??? • A fejlődés iránya: egyre kisebb mennyiségek eltávolítása

5. Települési szennyvizek: források • Ipari szennyvizek • Összetétel változatos (az ipari tevékenység függvénye) • Házi szennyvizek • Az emberi metabolizmus termékei • Vizelet, fekália, használati vizek stb. • Szennyezőanyagok összetétele az étkezési szokások • Eltérés: vízhasználati szokások (takarékosság) • Fekete és szürke szennyvizek: Mo.-n még nem elterjedt • Kommunális (házi jellegű)

6. Biológiai bonthatóság • Vegyületek biológiai folyamatok révén (egyszerűbb vegyületekké) történő átalakítása • Szervesanyagok: • Csak egy részük biológiailag bontható • A bontás sebessége nagymértékben változhat • Oldott és szilárd formában

7. A csatornarendszer kialakítása • Gravitációs, vagy kényszeráramoltatású? • Elválasztott vagy egyesített? • Lehetséges hatások: • Szervesanyag lebontás (ez baj?) • Szulfátok, szulfidok (toxikus, korrozív) • Kénhidrogén képződés biológiai úton (bűzös)

8. A csatornarendszer kialakítása • Gravitációs, vagy kényszeráramoltatású? • Elválasztott vagy egyesített? • Gravitációs rendszerek: • Hosszú tartózkodási idő ▶▶ anaerob folyamatok túlzott mértékben ▶▶ bűzképződés (kénhidrogén) • korrózió (szulfát, szulfidok) • Vákuumos rendszerek • Három fázisú rendszer: aerob körülmények • Gyakori a téli, jelentős hőmérséklet csökkenés • Rövidebb tartózkodási idő

9. A tisztítás célja • Első szennyvíztisztítók lebegőanyagok, szervesanyagok eltávolítása • Módszer: a biológia művi (irányított környezetben történő működtetése • Cél: kis térfogatban, sok mikroorganizmus • Eljárások • Csepegtetőtestek, 1800-as évek vége • Eleveniszapos rendszerek, 1900-as évek • Anglia, USA

10. Hogyan működik? • A csepegtetőtest • Biofilm (néhány 100 mikron vastagságú) • Levegőztetés természetes módon (csepegés) • Biofilm vastagodás (biológiai növekedés eredményeként) • Biofilm leválás – a leváló anyag visszatartása szükséges • Megoldás: ülepítőkkel

11. Csepegtetőtest „robbantott” rajza

12. Műanyag töltet

13. Hogyan működik? • Az eleveniszapos rendszer • Pehely (néhány 100 mikron átmérőjű) • Levegőztetés mesterséges módon (gépészeti berendezések) • Recirkuláció (aktív biomassza visszavezetése – lásd később) • Ülepítők alkalmazása szükséges • Jelenleg a világon legelterjedtebb

14. Az eleveniszapos rendszer kialakítása

16. Levegőztetett eleveniszapos rektor

17. Ülepítés • Gravitáció hatására (súlykülönbség) • Általában „nagy” műtárgyakban • Nagyszámú ülepítő kialakítási változat, • … és emiatt sok-sok ülepedéssel kapcsolatos probléma

18. Ülepítő műtárgy függőleges metszet

19. Utóülepítő „üresen”

20. Ülepítő „tele”

21. Tisztítási igények növekedése • Növényi tápanyagok (nitrogén és foszforformák) eltávolítása • BNR (biological nutrient removal) rendszerek • Dél-Afrika (1970-es évek): az első BNR-ek • Különböző (pl. nem levegőztetett) reaktorok alkalmazása • Bonyolult kialakítás, nehéz üzemeltetés

22. Az eleveniszapos rendszer sémája

23. Bonyolultabb reaktorelrendezések

24. Az 5 lépcsős Bardenpho eljárás

25. Eleveniszapos-cs.t. kombinációk

26. Biofor típusú biofilter 1. Szennyvíz bevezetés, 2. Öblítő levegő 3. Levegőbevitel, vagy szénforrás bevezetés, 4. Tisztított víz elvezetés, 5. Öblítő zagyvíz elvezetés, 6. Öblítővíz

27. Szennyvíztisztítók tervezése • Kétféle megközelítés • 1. Hagyományos (mérnöki) • Biológiai műtárgytérfogatok meghatározása • Tapasztalatok, összefüggések felhasználása („ökölszabályok”) • Méretezési segédletekben, irányelvekben • Ülepítők, meghatározása • Hidraulikai számításokkal, ellenőrzésekkel • Alkalmazása: ritka

28. Szennyvíztisztítók tervezése • Kétféle megközelítés • 1. Modellszámításokkal, szimulációkkal • Biológiai műtárgytérfogatok meghatározása • Reakciókinetikai ismeretek felhasználásával • Mikroorg. szaporodás, pusztulás sebességek • Különböző környezetben (levegőztetett vagy nem?) • Matematikai modellek (1984-től) • Differenciál egyenletrendszerek • Számítógépen • Ülepítők, meghatározása • A hidraulika szimulációjával

29. És a további innovációk… • Biológiai reaktorok • Bioszűrők • Kiváltják az ülepítőt is • Fluidágyas/mozgóágyas reaktorok • UASB (bonyolult hidraulikai viszonyok és biológia) • MBR rendszerek • Fázissztétválasztás 0,1 μm-es pórusokon keresztül • „Nem hagyományos” biológiai rendszerek • Anammox, Sharon (anaerob ammonium oxidáció)

30. Fluid ágyas reaktor séma

31. UASB reaktor séma

32. UASB reaktor

33. UASB reaktor

34. Membrán bioreaktorok (MBR)

35. Membrán bioreaktorok (MBR)

36. Összefoglalásként • A szennyvíztisztítás: • Környezetvédelmi szempontból fontos • Befogadó védelem, • epidemiológiai kockázat csökkentése • Multidiszciplináris tudást igényel • Mérnöki tudás (gépészet, irányítástechnika, műtárgy méretezés, kémia, biológia …) • Költséges (max. 30-50 év élettartam, energiaigény)