Révész János Szegedi Vízmű Zrt. szennyvíztisztítási üzemvezető

Átírás

1 Szeged Városi Szennyvíztisztító Telep tápanyagszegényes üzemállapotának okai, tápanyagszegényes állapot hatása a tisztítási technológiára és az iszaprothasztásra. Révész János Szegedi Vízmű Zrt. szennyvíztisztítási üzemvezető

2 Témarészek: 1. A Szeged város egyesített csatornarendszerének szennyvíztisztító telepi tisztításra, és a szennyvíziszap rothasztásra gyakorolt hatása. 2. A szennyvíztisztító mechanikai előtisztítóján a tápanyag denitrifikáció részére történő visszatartásának lehetőségei. 3. Az A2O eleveniszapos medencéknél a denitrifikáció hatékonyságának növelése. 4. A szennyvíztisztító telepen iszapduzzadást okozó Microthrix partvicella elleni védekezés lehetőségei. 5. A rothasztón termelt biogáz hasznosítási arányainak javítását, melléktermékek fogadásából származó költség-haszon elemzés 6. Az egyesített csatornahálózaton keresztül elvezetett kevertvíz csapadékvíz tartamának csökkentési lehetősége.

3 Szennyvízcsatornázás története Szeged várostérképe 1879 évi tiszai árvíz idején 1840-es évektől az első kövezett utakkal együtt habarcsba ágyazott boltozat nélküli téglafalazatú csatornák épültek, téglányszelvénnyel 1840 Sóház - Főpiac (Széchenyi tér) 1844 hajóhíd - Főpiac (Széchenyi tér) Főpiac (Széchenyi tér)- Budai országút 1853 Szent Háromság utca Az 1879-es árvízig megépült csatorna hossza 4 km tovább

4 Szennyvízcsatornázás története tovább Tarján városrész A lakos szám növekedéséhez igazodva elkezdődtek a lakótelepek kialakítása, ennek következményeként az infrastruktúra fejlesztése azon belül a csatornahálózat fejlesztése és bővítése is lendületet vett főgyűjtőcsatorna építése a Vám téri osztóműtől (Gólya utcában) a Kolozsvári térig móravárosi főgyűjtő a Veresács utcában, a Kolozsvári tér és a Kálvária sugárút között Boros József utcai főgyűjtő Kálvária sugárút - Árvíz utca közötti szakaszt, bányászati eljárással készült, feltárás nélkül Föltámadás utcában a főgyűjtő az Árvíz Első utcától lakótelep a rókusi Tarján átemelőig városrészben Ezután és Tarján széléig megépült a csatorna, azzal a csatornaszakasszal kiegészülve, mely Tarján szélétől a tarjáni szennyvízátemelő telep gyűjtőaknájáig épült meg.

5 Szennyvízcsatornázás története A főgyűjtő kivitelezésével csupán a csapadék-, és a szennyvízelvezetés problémája javult. A Vám téri osztómű után a csatornán érkező víz nyíltmedrű csatornán keresztül először hattyasi Holt- Tiszába került, majd onnan a Tiszába került átemelésre. Továbbá a Holt-Tiszán keresztüli bevezetés mellett a város szegedi oldalán, valamint az újszegedi oldalán lévő átemelők közvetlenül a Tiszába emelték át a szennyezett vizet. tovább

6 Szennyvízcsatornázás története A nyíltmedrű csatorna és hattyasi Holt-Tisza további szennyezésének megszüntetésére 1980-ben elkészült a mai szennyvíztisztító telep területén kivitelezett végátemelő években A Vám téri osztómű után zárt csatorna épült a mostani szennyvíztisztító telep területén kivitelezett végátemelőig. tovább 2006 években elkészült a második főgyűjtő is Vám téri osztóműtől a szennyvíztisztító telepig. Elkészült a Dél-Újszegedi átemelő majd a Tisza alatti nyomóvezetékek és az Újszegedi oldalon az 1600 mm-es főgyűjtő

7 Szeged város régi- és új csatornahálózata tovább ezer m3 Tisztítóra kerülő kevertvíz szenny-, és csapadékvíz tartalma Körtöltésen belüli csatorna egyesített rendszerű meglévő hálózat 2006 évben a csatornázottság 100 %-á vált. A csatornahálózat hossza pedig elérte az 565 km-t. 16 városrész munkálatai db ingatlan bekötése 155,3 km gravitációs, 26,9 km nyomócső és 89,2 km gravitációs bekötő csatorna fektetése 24 db közbenső és 544 db házi átemelő építése Agglomerációban elkészült a szintén 100%-os lefedettséget biztosító hálózat DESZK ÚJSZENTIVÁN TISZASZIGET KÜBEKHÁZA Csapadékvíz (e.m3) Szennyvíz (e.m3)

8 Szeged Városi Szennyvíztisztító Telep fejlesztése a 4 4b 4c 4d c 12b 12 12a tovább

9 A Szeged Városi Szennyvíztisztító Telep biológiai tisztítófokozatának főbb kapacitás adatai Tervezett vízminőségi adatok Szennyező anyagok ( m 3 /nap) Bemenet Koncentráció (mg/l) Terhelés (kg/nap) KOI (Kémiai oxigénigény) BOI 5 ( 5 napos Biológiai oxigénigény) LA (Lebegőanyag) NH 4 -N (Ammonium-ion) Összes Nitrogén 41, Összes Foszfor Lakosegyenérték évi vizsgálatok átlageredményei kezelt mennyiség: m 3 /nap Bemenet Koncentráció (mg/l) Terhelés (kg/nap) 955, , , , , , Tervezett Szennyező anyagok kibocsájtási határértékek (mg/l) KOI (Kémiai oxigénigény) 75 BOI 5 ( 5 napos Biológiai oxigénigény) 25 LA (Lebegőanyag) 20 NH 4 -N (Ammonium-ion) 5 Összes Nitrogén 10 Összes Foszfor 1 Üzemelési engedély szerinti kibocsájtási határértékek (mg/l) %-os eltávolítás évi kibocsájtási önkontrol mérések átlag értékek (mg/l) 26,86 15,57 (98 %-os eltávolítás) 6,57 0,16 4,01 0,49 tovább

10

11 Végátemelő - Egyesített műtárgy Záporvíz átemelő Ötszörös hígítás feletti mennyiség 7,92 m 3 /s m 3 /h Záporvíz átemelő 10,53 2,61 mm3/s m3/h 3 tovább Főgyűjtő csatorna 2 Egyesített műtárgy Főgyűjtő csatorna 1 Főgyűjtő csatornákon érkező maximális vízmennyiség: 10,53 m 3 /s m 3 /h 7,92 m3/s m3/h Végátemelő 10,53 > 2,61 Fűgyűjtőkön: 10,53 m 3 /s m 3 /h Tisztítóra: - 2,61 m 3 /s m 3 /h = 7,92 m 3 /s = m 3 /h Tisza 2,61 m 3 /s m 3 /h Mechanikai tisztító Mechanikai tisztítóra feladható maximális vízmennyiség szegedi főgyűjtő csatornákról: 2,61 m 3 /s m 3 /h Durvarács Szárazidei gépház Szivattyú gépház Beépített szivattyúkapacitás: Beépített szivattyúkapacitás: 1,5 3 /s 8,1 m /s /h m 3 /h Csapadékidei gépház Beépített szivattyúkapacitás: 4,4m 3 /s m 3 /h

12 Csapadékvíz hatásai Szenny víz (e.m 3 ) Összes csapadé kvíz (e.m 3 ) csatornán szállított kevert víz csapadékvíz aránya ,9% ,0% ,9% ,8% ,6% ,9% ,7% ,4% ,2% Hosszabb száraz időszak utáni nagyobb intenzitású csapadék a szervetlen szemcséket lemossa, ami a csatornahálózaton keresztül a szennyvíztisztítóra kerül többszörösére emelve a homokfogó és a kapcsolódó berendezések terhelését. A felhígult és lehűlt víz kedvez a fonalas szervezetek elszaporodásának. A bontható szervesanyag csökkenése a denitrifikáció hatékonyságát rontja. Q max 10,53 2,727 m 3 /s m 3 /h 1. Csatornahálózatra, átemelésre A csatornahálózaton az átemelőknél felhasznált többlet villamosenergia hozzávetőlegesen a csapadékrész arányával egyező. Többszöri átemelés esetében az éves villamosenergia felhasználási többlet elérheti az 1300 MWh-t 2. Szennyvíztisztításra A mechanikai tisztítóra vezethető Q max =3,5 m 3 /s feletti mennyiséget a záporvíz átemelővel le kell választani. A biológiai tisztítóra vezethető Q max =1,39 m 3 /s feletti mennyiséget a mechanikai tisztító II. számú osztóműnél le kell választani. Tisza Főgyűjtő 2 Főgyűjtő 1 Egyesített műtárgy Q max 7,92 m 3 /s m 3 /h Végátemel ő Záporvíz átemelő Q max 2,727 m 3 /s m 3 /h Qmax 0,773 m3/s m3/h Q max 1,39 3,5 m 3 /s Q max m m 3 /h Újszeged nyomóvezeték I. osztó Mechanikai tisztító Homokmosó Tisza Q max 2,11 m 3 /s m 3 /h II. osztó Q max 1,39 m 3 /s m 3 /h Qmax 1,39 m3/s m3/h Biológiai tisztító

13 Szervesanyag visszatartása mechanikai tisztítón 3. Légbefúvásos homok-,és zsírfogó légbevitel szabályozása I.-es osztó Parshallcsatorna kotróhíd 84,50 MECHANIKAI TISZTÍTÓ 10 mm-es gépi rács Légbefúvásos homok-, és zsírfogó Homokmosó II.-es osztó 1db technológiai sorra vonatkozó adatok V=423,8 m 3 A=16,24 m 2 Q= 0,4 m 3 /s - 3,5 m 3 /s v h = 0,025 m/s -0,21 m/s T= 0,294 h - 0,034 h Q levegő = 216 m 3 /h m 3 /h Q/V =0,05 m 3 /h/v -1,10 m 3 /h/v BOI 5 (mg/l) Homok-, és zsírfogó medencékbe beérkező és kilépő BOI 5 változása légbevitel függvényében 3 sor 1 3 sor 1 3 sor 1 fúvó 50Hz+ 1 fúvó 50Hz fúvó 50Hz+ 1 fúvó 35Hz fúvó 50Hz Nyers szennyvíz BOI5 (mg/l) 2 sor 1 fúvó 50Hz+ 1 fúvó 35Hz 3 sor 1 fúvó 50Hz 3 sor 1 fúvó 35Hz 1 sor 1 fúvó 50Hz 1 sor 1 fúvó 35Hz sor 1 fúvó 29Hz Elfolyó szennyvíz BOI5 (mg/l) 79,30 4. Homokzagy kezelése 6. számú kép: HUBER Rotamat RoSF3 homokosztályozó 7. számú kép: HUBER Rotamat RoSF4 homokmosó

14 Szervesanyag visszatartása mechanikai tisztítón 5. Előülepítő tartózkodási idő csökkentése I.-es osztó Parshallcsatorna MECHANIKAI TISZTÍTÓ 10 mm-es gépi rács Légbefúvásos homok-, és zsírfogó II.-es osztó Előülepítő (2 db) Előülepítő Műtárgyszám: 2 db Térfogat: 875 m 3 /db Σ V =1 750 m 3 Mélység: 3,5 m Homokmosó Előülepítő Sierp-féle ülepedési görbék egyes összetevőkre előülepítőkre vonatkozóan (MI /4-1984) Q= 1440 m 3 /h 2500 m 3 /h m 3 /h T 2medencére =1,22 h - 0,35 h Amennyiben a V D /V BB = 0,41 térfogati arányszámhoz tartozó S NO3,D /C CSB,ZB az elődenitrifikációs eljárás 0,14 arányértéke kevés a tisztított víz NO 3 megengedhető koncentráció eléréséhez T 1medencére = 0,61 h - 0,35 h- 0,17 h Vizsgálandó a denitrifikációs térfogat növelésének lehetősége

15 Denitrifikációs térfogat növelése 1. V D /V BB =V D /(V D +V N ) = m 3 /(3.696 m m 3 ) = 0,41 0,56 2. Szabvány V D /V BB arányszámhoz tartozó S NO3,D /C CSB,ZB táblázatából az elődenitrifikációs eljáráshoz tartozó érték: 0,14 0, Előülepítő utáni, eleveniszapos reaktorba érkező KOI, BOI 5 meghatározása az előülepítő tartózkodási ideje alapján. 4. Denitrifikálandó NO 3 -N (S NO3,D ) számítása a létesítési vízjogi engedélyben szereplő tisztított vízben megengedhető 5 mg/l NH 4 -N, és 5 mg/l NO 3 -N koncentrációk alapján 5. S NO3,D /C CSB,ZB arány számítása 6. Számított és szabványban megadott S NO3,D /C CSB,ZB értékarányok összehasonlítása, ha a számított arányérték nagyobb, mint a szabványban megadott érték, úgy a denitrifikációhoz szükséges tápanyag nem elegendő, vagy a medencék térfogati aránya nem megfelelő. Denitrifikációs térfogat növelése az aerob medence első szegmensének légbevitelének leállításával Szeged Városi Szennyvíztisztító biológiai medencék kapcsolatai

16 Iszapduzzadás elleni védekezés lehetőségei A fonalas szervezetek közül, mint például a Typ 0041, és a Typ 021N, és Microthrix parvicella közül a Szeged Városi Szennyvíztisztító Telepen az iszapduzzadást a Microthrix parvicella okozza. baktériumszaporodás sebessége = - sejthozam állandó x tápanyag lebontás sebessége µ (1/d) 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Fonalas Flokkulens Anaerob biodegradálható KOI koncentráció (mg/l) Budapest Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék által végzett vizsgálatok és az általunk elvégzett légbevitel szabályozások eredményeként: Az NO 3 Aerob térből az Anoxikus térbe történő átvezetésénél a levegőztetett medence 3 szegmensénél a levegőbevitel megszüntetésre került az denitrifikáló medence NO 3 bevezetésénél a korábbi O 2 0,1-0,15 mg/l-ről 0,0-0,05 mg/l-re csökkent Nagyon híg biodegradálható KOI < 6 mg/l Híg biodegradálható KOI mg/l Optimális biodegradálható KOI >75 mg/l Microthrix parvicella fonalak vizsgálatához készített Gram festett eleveniszap minta mikroszkópos képe

17 Csapadékvíz hatásai 6. Iszaprothasztásra Közvetlen hatások 7. Biogáz termelésre energia előállításra A feladott iszap mennyisségének csökkenésével a biogáz kihozatala is csökken. A termelt biogáz egy része az iszaprothasztáshoz szükséges hőmérsékleti igény kielégítésére kell fordítani. Csak az ezután megmaradó mennyiségből lehet villamosenergiát előállítani. év Rothasztókra feladott szervesanyag (kg/év) Rothasztott iszap szervesanyag (kg/év) Rothasztóban hasznosult szervesanyag (kg/év) Lebontási hatásfok (%) Termelt biogáz (Nm 3 /év) A csapadékvíz hűtőhatása az egész rendszerre hatással van, így a nyers-, és fölösiszap is lehűl, ezért több hőenergia szükséges a felfűtésükhöz. A tápanyag csökkenésével a baktériumok szaporodása is csökken, ezért kevesebb fölösiszapot lehet a rothasztóra feladni. Közvetett hatás A z eleveniszapos rendszerben elszaporodó fonalas baktériumok (Microthrix parvicella) a fermentorban habzást okoznak. Fajlagos biogáz termelés Rothasztóban hasznosult szervesanyagra vetítve (Nm 3 /kg) , , , , , , , , , , , ,01

18 Biogáz energiatartalma, hőenergia szükségletek Biogáz összetétele Biogáz energiatartalma CH 4 térfogatszázalék függvényében V (%) kg/m3 Fűtőért. MJ/kg Fűtőért. MJ/m3 Fűtőért. kwh/m3 Metán CH4 63% 0, ,70 6,03 Rothasztók hőtartásának hőigénye Szén-dioxid CO2 37% 1,98 0 0,00 0,00 ÖSSZESEN: 100% 1,18 21,70 6,03 Termelt biogáz (Nm3) Biogáz energiatartalma (kwh) Biogáz éves energiatartalma CH 4 tartalma és mennyiségének függvényében Termelt biogáz energiatartalma (kwh) Termelt biogáz (Nm3) CH4 térfogat % Hőenergia igények számítása 1 kwh földgáz értéke 14,18 Ft < 1 kwh Villamosenergia értéke 25,55 Ft 90% 85% 80% 75% 70% 65% 60% 55% 50% CH4 térfogati aránya (%) Hőigény (kwh) 1. Iszap felfűtésének energiaszükséglete: Q fűt = (A fal * U fal + A kup * U kup) * (t ferm t külső ) * h 2. Rothasztók felületi hőveszteség pótlásának energiaszükséglete: Qisz = Visz * c * (tferm tisz0) Épületek fűtési igénye Qfűt = (Afal * Ufal + Aföd * Uföd) * (tbelső tkülső) * h Rothasztók és épületek hőszükséglete Léghőmérséklet ( C) ÉPÜLETEK HŐIGÉNYE (kwh) ROTHASZTÓ ÖSSZES HŐIGÉNYE (FELFŰTÉS+ HÖVESZTESÉG) (kwh) Havi átlagos levegő hőmérséklet ( C)

19 Villamosenergia termelés és rendelkezésre álló biogáz nagyobb hatékonyságú kihasználása Biogáz és földgáz havi felhasználások Termelt-, és felhasznált villamosenergia mennyisége, aránya 100% Biogáz felhasználás (Nm3/hó) (kwh/hó) % 60% 40% 20% évek 0 átlagos napi villamos energia felhasználás (kwh) Termelhető napi villamos energia (kwh) Elfáklyázott biogáz (Nm3) Mechanikai fokozat kazánjain felhasznált biogáz (Nm3) Biológiai fokozat kazánjain felhasznált biogáz (Nm3) Gázmotorokon felhasznált biogáz (Nm3) Óránként termelhető villamos energia (kwh) I. gázmotor névleges napi villamos energia termelése (kwh) II. gázmotor kiesése miatti napi villamos energia termelés kiesés (kwh) Oxigén Biogáz 2,6 kwh Füstgáz 0,25 kwh Összes villamaos energia igény (kwh) Gázmotorokon termelt villamos energia (kwh) Fűtési igény után elfáklyázásra maradó biogázból előállítható villamos energia (kwh) Eredeti termelési arány az összes felhasználáshoz (%) Elérhető termelési arány az összes felhasználáshoz a rendelkezésre álló biogáz felhasználásával (%) A két gázmotor egymásnak nem tartaléka EGYÜTTES ÜZEMELTETÉSRE VAN SZÜKSÉG! Távhő előre 1,25 kwh η hő =41-49% Távhő vissza η elekt. =30-39% Villamos energia 1,0 kwh 0% Termelt biogáz mennyisége eléri a napi m 3 A gáztározó térfogata 1350 m 3 >>Tervezési szabály a tározó térfogatával közelíteni kell a napi gáztermelés 50%-hoz!

20 Biogáz termelés növelése melléktermékek rothasztásából. m3/év Rothasztóra feladott szennyvíziszap-,és hulladékok mennyisége Tejipari savó-permátum (m3) Tejipari iszap (m3) nyeriszap (m3) Alkohol (m3) sűrített fölösiszap (m3) zsír (m3) évben termelt biogáz m 3 mennyiségéből a fogadott melléktermékek szennyvíziszappal történt együttes rothasztásából számítottan m 3 képződött. Hulladék megnevezése 2014 évi mennyiség (kg) Fajlagos becsült gáztermelés (Nm 3 /kg) Fajlagos villamos energia előállítás (kw/kg) Fajlagos Villamos energia megtakarítás Ft/kg (25,55 Ft/kW -al számítva) 2014 évi összes nettó villamos energia megtakarítás (Ft) Sole tejipari szennyvíziszap ,0199 0,0366 0, Sole tejipari savó permeátum ,0131 0,0240 0, Givaudan Makó szennyvíziszap ,0072 0,0133 0, M+M Kisteleki sajtsavó ,0143 0,0264 0, CE-GLASS szennyvíziszap ,0072 0,0132 0, NAV elkobzott alkoholtermékek ,0815 0,1500 3, ÖSSZESEN:

21 Csapadékvíz-tartalom csökkentése Rókus városrész A csapadékvíz a szennyvíztisztításra gyakorolt káros hatásainak csökkentésére a gyűjtőterületen tett beavatkozással lehet a legnagyobb eredményt elérni! záportó JELMAGYARÁZAT Zárt csapadékvíz csatornával, és 1 csapadékvíz befogadóval rendelkező terület 2 Zárt csapadékvíz csatornával, de egyesített csatornába való bevezetéssel rendelkező terület 3 Egyesített csatornán keresztüli csapadékvíz elvezetéssel rendelkező terület Térképi megjelenítés szerint Társasházi épületek felülete (m2) 2 3 Zárt csapadékvíz csatornával, de egyesített csatornába való bevezetéssel érintett terület Egyesített csatornán keresztüli csapadékvíz elvezetéssel érintett terület Kertváros jellegű terület Közlekedési felületek (útburkolatok) (m2) Meglévő csapadékvíz tároló Lehetséges csapadékvíz tároló 2014 évi csapadék (mm) Egyesített rendszerbe bevezetett tisztítást nem igénylő csapadékvíz (m3/év) 856, ÖSSZESEN (m3/év):