Koksz előállításának folyamatábrája

1. A Kokszolói szennyvíz szervesanyag-tartalmának, KOI-értékének és szulfidtartalmának csökkentése laboratóriumi körülmények között Dunaferr-DBK Kokszoló Kft és a Dunaújvárosi Főiskola Természettudományi és Környezetvédelmi Tanszéke kísérleti fejlesztési programja laboratóriumi eredményei Hajós Gábor, Dr. Kárpáti Árpád*, Dr. Kiss Endre, Liszonyi Zoltán**, Hegedűs Iván**, Farkas Beáta, Nyárádi Zita** Dunaújvárosi Főiskola, Természettudományi és Környezetvédelmi Tanszék *Veszprémi Egyetem, Mérnöki Kar, Környezetmérnöki és Kémiai Technológia Tanszék ** Dunaferr-DBK Kokszoló Kft Dunaújváros, 2006. június 13.

2. Koksz előállításának folyamatábrája tisztított kamragáz tisztított oltóvíz (fűtés) Kemence 1100-1400oC 16-24 óra Kokszoltó torony <100oC Kohó szén nyers kamragáz Technológiai Vízkezelő Telep kigőzölt gáz - víz BTX – Still-Claus (deS, deNH3)

3. A TVT működésének általános sémája Előülepítő Kémiai tisztítás Levegőztető tartály Utóülepítő (eleveniszapos reaktor) iszapkezelés Első lépcső (fizikai-kémiai) Második lépcső (biológia)

4. A Technológiai Víztisztító Telep • Cianid (poliszulfiddal), kénhidrogén (pl.: fémoxiddal) => első lépcső • Rodanid • Fenol =>második lépcső • Ammónia

5. A magas KOI érték okai • A biológia után marad biológiailag bonthatatlan szerves anyag • A lebontandók illetve a nitrifikáció eltérő üzemi paraméterei

6. A szennyvizek szerves anyag tartalmát jellemző mérhető mennyiségek (1) A vizekben és különösen a szennyvizekben a szerves vegyületek széles spektruma fordulhat elő. Mivel ezeket külön-külön meghatározni nehéz, ezért szükséges ezek együttes meghatározása. Indirekt módszerek Biológiai oxigénigény az az oxigénmennyiség, melyet a szennyvízben lévő mikroorganizmusok a szennyvíz szerves anyag tartalmának biokémiai oxidációjára, általában 5 nap alatt elfogyasztanak. (bio)Kémiai oxigénigény a BOI kiváltására: erős oxidálószerrel kezelik a mintát, majd megállapítják, hogy mennyi oxidálószerre volt szükség az adott minta összes szerves anyagának eloxidálására. (!klór, ózon! a cianid miatt) A kétféle oxigénigény között nem állapítható meg egyszerű átszámítás.

7. A szennyvizek szerves anyag tartalmát jellemző mérhető mennyiségek (2) Az összes szerves szén (total organic carbon; TOC) meghatározása. a szerves szenet oxigénnel és hőkezeléssel, ultraibolya sugarakkal kémiai oxidáló szerekkel vagy ezek variációival széndioxiddá oxidálják. A széndioxid mennyiséget különböző elveken működő analizátorokkal mérik, és az eredményt szénre vonatkoztatják.

8. A maradék (szerves) oldott anyagok eltávolításának lehetőségei (Megegyezés szerint oldottnak tekintendő mindazon komponens, melyeket 0,45 µm pórusméretű szűrővel nem lehet a vízből kiszűrni.) • Membrános szeparálás • Adszorpciós szeparálás • Szeparálás kémiai reakciókkal

9. Keverés változtatható fordulatszámmal Adszorber hozzáadása Kísérleti elrendezés (1)

10. Adszorpciós szeparálás

11. Szeparálás kémiai reakciókkal (1)

12. 5 6 2 1 ózongenerátor 3 o o o 4 reaktor tartály Kísérleti elrendezés (2) 1 oxigén palack 2 áramlásmérő 3 ózon koncentráció mérő 4 buborékoltató 5 hidrogén-peroxid 6 szennyvíz

13. Szeparálás kémiai reakciókkal (2)

14. Szeparálás kémiai reakciókkal (3)

15. A Dunaferr-DBK által javasolt kokszpor adszorbensként való használatának vizsgálata

16. Koksz por vizsgálata (1)TOC változása a keverési idő függvényében, különböző szemcsefrakciónál

17. Koksz por vizsgálata (2)A minta pH-jának változása a keverési idő függvényében

18. Koksz por vizsgálata (3)TOC csökkentés hatásfokának változása a keverési idő függvényében

19. Koksz por vizsgálata (4)TOC csökkentés hatásfokának változása a koksz por tömegének függvényében

20. Koksz por vizsgálata (5)TOC csökkentés hatásfokának változása a keverési idő függvényében

23. Töltött ágyas adszorber szűrőoszlopon végzett kísérletek

24. Töltött oszlopon 2-10cm3/perc áramlási sebességgel átfuttatott szennyvíz vizsgálata

26. szennyvíz 2 ózongenerátor 1 3 elfolyó víz a méréshez o o o 4 reaktor tartály Kísérleti elrendezés (4)

27. Nyugvóágyas adszorpció, koksz por töltettel

28. Nagyfesz. transzformátor Kísérleti elrendezés (5)

30. Büretta 0,2M NaOH Kémiailag kezelt szennyvízminta pH-mérő mérőszalag a keletkező iszap méréséhez vasgálic ( Fe(II)SO4) Analitikai mérleg Mágneses keverő Kísérleti elrendezés a Kokszoló kémiailag kezelt szennyvízében lévő szulfidok csapadék formájában való eltávolítására A technológiai víz szulfid tartalmának meghatározása

31. A szulfidtartalom meghatározás eredményei • A mintához adagolt vasgálic heptahidrát eredményeképpen Nagy mennyiségű csapadék képződik, melynek mennyisége lassan csökken. A pH korrigálásával, újabb vas(II) hozzáadása nélkül is ezt tapasztaltuk. • A minták átlagos szulfidtartalma a méréseink alapján 1,995+ 0,746 gH2S/liter volt április 5-én, 19-én pedig 1,687+ 0,676 gH2S/liter. Az elektromos kezelés után mért szulfidtartalom az április 19-i vízmintákban 1,48+ 0,17-nek adódott. • A minta térfogatának növelése a szulfitra kapott eredményt kis mértékben befolyásolta, 10-15%-kal növelve a vizsgált mintatérfogatot, 26%-kal több vas-szulfátot adagoltunk a mintába a csapadék elfogyasztása érdekében.

32. elektródok - + egyenáramú tápegység szennyvíz- minta A villamos kezelés kísérleti elrendezése Villamos kapcsolás a szulfidtartalom meghatározáshoz - csökkentéshez

33. Az egyenfeszültségű tápegységet az elektródokra kapcsolva, 30, 60 majd 180 percig kezeltük a mintát. A kezelés során a minta melegedett, felhabosodott, gáz fejlődött és sárgás-fehéres csapadék is keletkezett. A szulfit kicsapatása gyorsabban ment véghez, mint korábban és a keletkezett csapadék mennyisége már az első vas-szulfát bekeverés után többszöröse volt a korábbiaknak. • Minél hosszabb ideig kezeltük elektromosan a mintát, annál kevesebb vas(II)-re volt szükség a 2% alatti iszapmennyiség (azaz csapadék) eléréséhez. Ezalatt a keletkezett iszapmennyiség növekedett.

34. Következtetések(1) 1. • Adszorberek alkalmazásával a szennyvíz szerves oldott anyag tartalma kis mértékben csökkenthető. Az aktív szén mellett a Dunaferr-DBK által referált koksz por bizonyult a legjobbnak. • Kémiai reakcióval szintén érhetünk el TOC csökkenést, de egyrészt a szennyvíziszap tömege nő meg nem kívánt mértékben (Fenton-reakció), másrészt a kezelés költsége (peroxon). • Az összetett kezelés illetve a kombinált adszorber keverék nem nyújt akkora szerves oldott anyag csökkentést, mint amekkorát el szeretnénk érni. • Az adszorpciós szeparálást megelőző villamos impulzussal való kezelés segítheti az oldott anyag tartalom csökkentését.

35. Következtetések(2) 2. • A koksz por tömegének növelésével a szerves oldott anyagok csökkentésének hatásfoka növekszik, de 40g/liter felett már nem válik jelentőssé illetve a keletkező szennyvíziszap tömeg- növekedésével számolni kell. • A keverés fordulatszámának növelése javítja az oldott szerves anyag csökkentés hatásfokát. De az ipari megvalósítása (közel 50m3/órás szennyvíz mozgás) nehézkes és nem olcsó. • A koksz por kisebb méretű frakciója nagyobb hatásfokkal dolgozik. • Az töltött oszlopos ill. nyugvóágyas adszorpció nagy hatásfokú eljárás, ígéretes, de megoldandó az adszorber cseréje és a nagy vízmennyiség hatásos kezelése.

36. Köszönöm a figyelmet!