Kombinált mosodai szennyvízkezelés

Átírás

1 VÍZGAZDÁLKODÁS ÉS SZENNYVIZEK 3.5 Kombinált mosodai szennyvízkezelés Tárgyszavak: mosóberendezés; mosás; szennyvízkezelés. A mosodai szennyvízkezelésre Németországban az 1999.február 5- én elfogadott szennyvízrendelet vonatkozik. A rendelet 55. függelékében tüntették fel a tisztított szennyvíz határértékeit. A mosodai szennyvízkezelésben a hagyományos kicsapást/flokkulációt biológiai kezeléssel és membránszűréssel kombinálják. Az asztalneműt és ágyneműt fogadó mosodák szennyvíz-összetételétől jelentősen különböznek az iparból származó erősen szennyezett ún. fekete ruhák mosásával foglalkozó üzemek szennyvizei. Az Észak-Rajna Vesztfália tartomány Környezetés Természetvédelmi, Mezőgazdasági és Fogyasztóvédelmi Minisztériuma (Ministerium für Umwelt und Naturschutz des Landes Nordrhein- Westfalen MUNLV) támogatásával futó program célja a nagy mennyiségű fekete ruha mosással foglalkozó mosodák szennyvizének kezelése úgy, hogy a szennyvíz összetétele ne haladja meg a rendeletben megadott határértékeket (1. táblázat) és a vízkört minél szorosabbra zárják. Mosodai szennyvíz határértékei fekete ruha mosáskor 1. táblázat Paraméter Határérték mg/l Paraméter Határérték mg/l AOX 1) 2 Szénhidrogén 20 Arzén 0,1 Réz 0,5 Ólom 0,5 Nikkel 0,5 Kadmium 0,1 Higany 0,05 Króm (összes) 0,5 Cink 2 1) AOX szerves halogénvegyületek

2 A modellüzem 360 kg ruhakapacitású (naponta?!) mosoda volt, ahol egy 180 kg, és két 90 kg teljesítményű szakaszos üzemű mosógép dolgozott. A három gép egy műszakban hetente 5-6 napon át dolgozott. A beérkező szennyes kb. kétharmada fehér ruha (asztalnemű, ágynemű, törülköző), egyharmada fémmegmunkáló, -feldolgozó és üvegiparból származó fekete ruha (munkaruha, lábtörlő, géprongy) volt. A technológia kidolgozásakor felhasználták egy 1997/98-ban végzett kísérlet eredményeit, amelyeket a saját tapasztalatok és a szűrés területén időközben bekövetkezett változások figyelembevételével a fehér ruha/fekete ruha aránynak megfelelően módosítottak. A technológia a következő lépésekből állt. Az ágy- és asztalnemű mosóvizét az első öblítővízzel együtt tárolótartályban gyűjtötték össze, és ezt használták fel a fekete ruha mosásánál. A fehér ruha első és második öblítővizét rendszerint gépen belül forgatták vissza, de a tárolótartályba is továbbítható. A fekete ruha mosáskor csak a harmadik öblítéshez használtak friss vezetékes vizet, egyébként a mosáshoz kizárólag a tárolótartályból vettek vizet. A fekete ruha mosóvizét először kis lyukbőségű, tisztítható rázószitán szálmentesítették, illetve eltávolították az ásványi és fémszennyeződéseket, a szuszpendált és emulgeált olajat a szitához csatlakozó olajfogón gyűjtötték össze (1. ábra). Az előkezelt szennyvizet ezután levegőztető tartályba vezették, ahol megkezdődött a szerves anyagok biológiai lebomlása. A biológiai kezelést a Biomembrat elven működő bioreaktorban végezték. A levegőztetés beállításával 97%-os KOI-érték csökkenést értek el. A biológiai lebontás után a biomasszát és a 0,05 µm-nél kisebb szemcseméretű részecskéket ultraszűrőn választották le a mosóvízből, amit a reaktorba vezettek vissza. A Biomembrat technológia lényege előzetesen adaptált nagy eleveniszap-koncentráció biztosítása a bioreaktorban. A nehézfémeket rendszerint az eleveniszap adszorbeálja, így a nehézfémártalmatlanítás és az eleveniszap-kezelés összeköthető. Az ultraszűréskor kapott szűrlet ph-ját 6-ra állították be, és ezt a fordított ozmózis elven működő szűrőre és nanoszűrőre továbbították. A nanoszűrés után visszamaradó koncentrátumot közvetlenül a csatornába engedték, a szűrletet UI-besugárzással és hidrogén-peroxid adagolással csíramentesítették. Csíramentesítés után tárolótartályba gyűjtötték össze a megtisztított technológiai vizet, amit ismételten fel lehetett használni a mosáshoz. Az újrahasznosított vízmennyiség és az ehhez szükséges áramlási sebesség növelésekor a rendszert ioncserélővel kell kiegészíteni ahhoz, hogy a nehézfémek koncentrációja ne lépje túl a megadott határértékeket.

3 kb. 80%-os vízvisszaforgatás tisztított technológiai víz gyűjtőtartálya fehérneműmosó gép I (180 kg) fehérneműmosó gép II (90 kg) mosóvíz gyűjtőtartálya ioncserélő szennyezett víz elvezetése UI besugárzás + hidrogénperoxid adagolása fordított ozmózis/ nanoszűrő ph-beállítás ultraszűrő fehérneműmosó gép III (90 kg) szálmentesítés és olajeltávolítás szennyezett mosóvíz tárolótartálya bioreaktor esővíz-, esetleg ivóvízbetáplálás eleveniszap 1. ábra A mosodai szennyvízkezelés folyamatábrája 80%-os vízvisszaforgatással A csatornahálózatra indirekt csatlakozó mosodai szennyvíz a rendelet szerint nem tartalmazhat szerves komplexképző vegyületet, szűrő- és szitamaradékot, biocidet, szerves halogénvegyületeket, szerves klór, illetve klórbontó vegyületeket. A fekete ruhák mosásával foglalkozó mosodák szennyvizének minősítésekor még a helyi szennyvíztisztító előírásait is figyelembe kell venni. A berendezések hatékonyságát mintavétellel ellenőrizték. A mintavételi helyek a következők voltak: a gyűjtőtartály beömlőnyílása, ultraszűrő szűrlete, a fordított ozmózis /nanoszűrő szűrlete és koncentrátuma,

4 ioncsere után, a bioreaktorból kilépő szennyvíz, illetve eleveniszap. Rendszeresen ellenőrizték az eleveniszap szárazanyag-tartalmát és alkalmanként a biomassza nehézfémtartalmát. Mivel az üzem beindulását követő első öt hét alatt sem a gyűjtőtartályba belépő szennyvízben, sem a többi mintavételi helyen nem találtak arzént, kalciumot és higanyt, a vízügyi hatóság beleegyezésével a továbbiakban eltekintettek ezeknek a nehézfémeknek a meghatározásától. A mérési eredményeket a 2. táblázatban foglalták össze a rendeletben szereplő határértékekkel együtt. Mérési eredmények kezelés előtt és után 2. táblázat Paraméter I Beömlő szennyvíz (mg/l) II Kifolyó szennyvíz (mg/l) átlag minimum maximum átlag Rendeleti határérték Szénhidrogén <0,2 12,6 2,4 20 AOX 43 2, ,1 2,5 0,6 2 Réz 54 20,3 54 1) 0,09 2,73 0,52 0,5 12 2) 0,18 2,12 0,7 3) Króm 53 2,7 53 1) <0,03 1,23 0,34 0,5 13 2) <0,03 1,58 0,54 3) Nikkel 54 16,5 54 1) <0,1 0,9 0,2 12 2) <0,1 0,5 0,2 Ólom 40 1,9 40 1) <0,1 <0,1 <0,1 10 2) <0,1 0,25 0,1 Cink 53 12,3 52 1) <0,2 60 2,2 11 2) <0,2 3,27 0,6 KOI I a gyűjtőtartályba érkező szennyvízből vett minták száma II kezelés után vett minták száma 1) A fordított ozmózis/nanoszűrő koncentrátumából vett minták száma 2) ioncsere utáni mintaszám 3) a nem megfelelő gyantával végzett ioncsere utáni mérési eredmények 0,5 0,5 2

5 A vizsgálatra június április között került sor. Ez idő alatt 43 AOX-vizsgálatot végeztek. A maximális terhelés 7,16 mg/l, a minimális terhelés 0,16 mg/l volt, átlagérték 2,05 mg/l. A fordított ozmózis/ nanoszűrés koncentrátumából 24 vizsgálatot végeztek, amelynek során a maximális terhelés 2,5 mg/l volt, a 0,6 mg/l-es átlag nem lépte túl a megengedett határértéket. Hasonló kedvező eredményt kaptak a szénhidrogénre is. A szerves anyag terhelést 99%-kal sikerült csökkenteni a kezelés során, a 2,4 mg/l átlagérték jóval alatta maradt a 20 mg/l határértéknek. A szennyvíz nehézfémmentesítésénél a fordított ozmózis/nanoszűrés és ioncsere kombinációját alkalmazták. A mérési eredmények azt mutatták, hogy a réz és összes króm koncentrációját döntően az ioncserélő gyanta minősége határozza meg. Jól megválasztott gyantával a réztartalom 0,18 0,3 mg/l között, az összes krómtartalom 0,19 0,24 mg/l között mozgott. Így sikerült mindkét fém koncentrációját a megadott határértékek alatt tartani. Ugyanakkor nikkel és ólom esetén a gyanta minősége nem befolyásolta a mérési eredményt. A KOI-értéknek vízügyi oldalról nem volt jelentősége, viszont a membrántechnológia alkalmazásának fontos előfeltétele a kis szerves anyag terhelés. A fordított ozmózis/nanoszűrés kb. 94%-os hatásfoka elegendőnek bizonyult. Az üzem indulásakor az eleveniszap szárazanyag-tartalma 6335 mg/l volt. A bioreaktor beindulása után fokozatosan emelkedett a szárazanyag-tartalom, amit heti mintavétellel ellenőriztek. A gyártó cég ajánlatában megadott 25 E mg/l értéket kb. 3 hónap alatt érték el. Ezután mintegy 10 m 3 eleveniszapot távolítottak el a rendszerből, amit csapadékvízzel pótoltak. Az eleveniszap vizsgálatát a fizikai kémiai úton kezelt víztartalmú folyékony hulladékokra vonatkozó előírás szerint végezték, a mérési eredményeket a 3. táblázat tartalmazza. A vízügyi előírások betartása mellett a vizsgálat másik célja a vízkör lehető legszorosabbra zárása volt. A berendezéseket gyártó cégekkel folytatott szakmai megbeszélések alapján reálisnak tűnt a használt (technológiai) víz 80%-os visszaforgatása. Az újrahasznosítható vízzel szembeni követelményeket az üzemi tapasztalatok és az ivóvízrendelet alapján a következőkben határozták meg: színtelen, átlátszó, szagtalan, kis sótartalmú, kis szerves anyag terhelés megengedhető. Csíraszám vonatkozásában az ivóvízrendelet határértékeit tekintették irányadónak. Eszerint a mikrobiológiai eredmények 20 C és 36 C-ra vonatkoznak, a sókoncentrációt vezetőképesség-méréssel ellenőrizték.

6 Az eleveniszap vizsgálati eredményei 3. táblázat Paraméter Mérési eredmények (mg/l) Szárazanyag-tartalom (%) 0,77 Ólom 1,65 Kadmium <0,05 Króm 0,147 Réz 5,46 Nikkel 0,138 Higany 0,0038 Cink 12,1 AOX 7,64 A szerves anyag terhelést a KOI-értékkel jellemezték, amit a fordított ozmózis/nanoszűréssel kapott szűrletből határoztak meg. A színt, átlátszóságot és a szagot érzékszervi úton ellenőrizték. A Biomembrat-elvet alkalmazó ultraszűrés szűrlete közvetlenül alkalmas az ivóvíz-előállításból ismert fordított ozmózis/nanoszűrésre. A kísérlet ideje alatt (2002. május április) a permeátum átlagos hőmérséklete C volt, amiből az következett, hogy a csíraszám tartósan meghaladta az előírt határértéket. A csíraszámot a gyűjtőtartály keringtető vezetékébe épített UI-lámpával csökkentették, illetve amenynyiben szükségesnek ítélték, hidrogén-peroxidot adagoltak a továbbiakban. A visszaforgatható víz analitikai eredményeit a 4. táblázatban foglalták össze. 4. táblázat A technológiai víz kezelés utáni eredményei Paraméter Mérések száma Minimum Maximum Átlag KOI (mg/l) 57 < Elektromos vezetőképesség (ms/cm) TKE/ml 20 C 36 C TKE telepképző egység 12 0,03 0,54 0,

7 A visszaforgatott víz színtelen, szagtalan, átlátszó volt, KOI-értéke 46 mg/l. A csíraszámcsökkentés felülmúlta a szakemberek várakozását, mert nagyságrenddel alatta maradt az ivóvízrendelet határértékeinek. A rendeletben 20 C és 36 C-on 100 TKE/ml szerepel. A 80%-os visszaforgatást a fordított ozmózis berendezés membráncseréje mellett úgy érték el, hogy a szűrlet ph-ját folyamatosan 6,5 értéken tartották. Ezzel a módosítással megnövelték a nanoszűrő teljesítményét, ami 75 80%-os újrahasznosítást eredményezett. A legkorszerűbb eljárásokat alkalmazó technológia kidolgozását gazdaságossági számításokkal is alátámasztották. A számításnál az alábbi költségeket vették figyelembe: vízdíj/csatornadíj, vegyszerek és egyéb segédanyagok (szűrőbetétek, ioncserélő gyanta), áramdíj, szennyvíziszap kezelési költsége, cserealkatrészek, kiegészítő berendezések (pl. UI-lámpa). Amortizáció nélkül az üzemeltetési költség 3185 euró/hónap volt. A (félüzemi méretű) szennyvízkezelő berendezések beruházási költsége kb. 200 E eurót tett ki. Tíz éves amortizációval számolva, a leírás 1667 euró/hónap. Napi 27 m 3 vízmennyiséggel és havi 22 munkanappal számolva a havi vízfogyasztás 594 m 3. Maga a szennyvízkezelés tőkeköltség nélkül 5,36 euró/m 3, illetve 2,81 euró tőkeköltséggel együtt 8,17 euró/m 3. A költségelemzés azt mutatta, hogy az üzemeltetési költség több mint felét az áramdíj adta. A legnagyobb áramfogyasztó a sűrítőberendezés volt, amelynek a fogyasztását sikerült 20%-kal csökkenteni. Azonos mennyiségű szennyvízkezelés mellett így 5,15 euró/m 3 üzemeltetési költséget kaptak. Az üzemeltetési költség az amortizáció révén valószínűleg még tovább csökkenthető. Jelenleg a hasonló profilú mosodák fajlagos szennyvízkezelési költsége 4,5 euró/m 3, tekintettel arra, hogy ezek nem rendelkeznek saját szennyvízkezelő kapacitással. Ebben az összehasonlításban a korszerű szennyvízkezelést üzemen belül alkalmazó eljárás 5,15 euró/m 3 költsége reálisnak tekinthető. Végezetül megállapítható, hogy a szennyvízrendelet 55. függelékében szereplő határértékeket a szennyvízkezelésnél jelenleg alkalmazott technológiáknál jóval korszerűbb eljárások alapján határozták meg. Ugyanakkor már ma is számtalan mosoda alkalmaz ilyen módszereket. Így számukra megnyílik az a lehetőség, hogy az ipar fekete ruháinak

8 mosására is vállalkozzanak, és a szolgáltatás bővítésével növeljék versenyképességüket és hatékonyságukat. Összeállította: Haidekker Borbála Hillebrand, W.; Patalla, S.: Neue Verfahrenskombination zur Behandlung von Wäschereiabwasser. = KA Abwasser Abfall, 51. k. 3. sz p Ge, Jiantuan; Qu, J.; Lei, P. stb.: New biopolar electrocoagulation-electroflotation process for the treatment of laundry wastewater. = Separation and Purification Technology, 36. k. 1. sz. ápr p Weizhen, L.; Leung, A.: A preliminary study on potencial of developing shower/laundry wastewater reclamation and reuse system. = Chemosphere, 52. k. 9. sz szept. p EGYÉB IRODALOM Szilágyi F.: A természetközeli szennyvíztisztítás: áldás. = Vízmű Panoráma, 12. k p Biró M.; Stier Gy.: Regionális szennyvízrendszer a Dráva mentén. = Somogyi Műszaki Szemle, 26. k p Szlávik L.: A Balaton vízpótlásáról. = Mérnök Újság, 11. k. 2. sz febr. p