hír MaSzeSz HÍRHOZÓ... 2

Átírás

1 hír CSATORNA 2011 A Magyar Szennyvíztechnikai Szövetség Lapja november december Tartalom MaSzeSz HÍRHOZÓ... 2 Horváth, A., Kiss, G., Böcskei, Zs., Ditrói, J., Fazekas, B., Kárpáti, Á.: Tisztítási hatásfok, iszaphozamok és energia visszaforgatás alakulása a veszprémi, szombathelyi, zalaegerszegi, debreceni szennyvíztisztító telepeken... 3 Sándor, D., Zajzon, G., Fülöp, R., Karches, T.: Az ATV-DVWK-A 131E alapján méretezett szennyvíztisztító telep működésének ellenőrzése a BIOWIN 3.0 használatával tartalomjegyzék magyar nyelvű fordítása 2011/ / Merczel, N.: Korszerű szennyvíztisztítás a PuraChron biológiai szennyvíztisztító kisberendezés családdal HÍREK Beszámoló a II. MASZESZ JUNIOR SZIMPÓZIUM-ról Búcsúzunk F Ó R U M Juhász, E.: A szennyvíztisztítás története Magyarországon HÍRCSATORNA 2011 tartalomjegyzéke... 38

2 2 HÍRCSATORNA H Í R H O Z Ó KED VES KOL LÉ GA! Ismét eltelt egy év, a év már mögöttünk van. Amikor kézhez veszi/veszed a HÍRCSATORNÁT már a év első napjait írjuk. Itt szeretném megköszönni minden Tagunknak az elmúlt évben végzett áldozatos munkáját. A jókívánságra sosem késő, ezért engedje/engedd meg, hogy az Elnökség és a magam nevében minden olvasóinknak, minden tagunknak kívánjak: JÓ E G É S Z S É G E T É S E R E D M É N Y E K B E N G A Z D A G, B O L D O G Ú J É V E T Szövetségünk ebben az évben lesz 15 éves. Elnökségünk döntése alapján e jelentős jubileumot a tavaszi XIII. Országos Konferencián szeretnénk méltón megünnepelni. Az előkészületekről következő számokban számolunk be. Jelen számunkból figyelmükbe/figyelmedbe ajánlom az alábbi két tanulmányt: Horváth, A., Kiss, G., Böcskei, Zs., Ditrói, J., Fazekas, B., Kárpáti, Á.: Tisztítási hatásfok, iszaphozamok és energia visszaforgatás alakulása a veszprémi, szombathelyi, zalaegerszegi, debreceni szennyvíztisztító telepeken, és Sándor, D., Zajzon, G., Fülöp, R., Karches, T.: Az ATV-DVWK-A 131E alapján méretezett szennyvíztisztító telep működésének ellenőrzése a BIOWIN 3.0 használatával. Fontosnak tartom jelen számunk Fórum rovatában Dr. Juhász Endre tollából megjelenő Szennyvíz öntözés története Magyarországon című összefoglalót, melyhez kérjük szíves véleményüket. Közreműködésüket/közreműködésedet megköszönve, jó munkát kíván: Budapest, december 30. Dr. Dulovics De zső, PhD. ügy ve ze tő igaz ga tó, el nök sé gi tag A Magyar Szennyvíztechnikai Szövetség kiadványa. (BME Vízi-Közmű és Környezetmérnöki Tanszék) 1111 BUDAPEST, Műegyetem rkp. 3. Megjelenik minden páros hónap utolsó hetében. A fordításokat Simonkay Piroska okl. mérnök készítette Kiadó és terjesztő: MaSzeSz Szerkesztő: Dr. Dulovics Dezső Tördelés: Aranykezek Bt.

3 HÍRCSATORNA Tisztítási hatásfok, iszaphozamok és energia visszaforgatás alakulása a veszprémi, szombathelyi, zalaegerszegi, debreceni szennyvíztisztító telepeken Horváth András 1), Kiss Gábor 2), Böcskei Zsolt 3), Ditrói János 4), Fazekas Bence 5), Kárpáti Árpád 5) Bevezetés A hazai szennyvíztisztító bővítések részben az adott időszakban előre jelezhető terhelésnövekedések, részben a tisztítás minőségi igényének a növekedése miatt lehettek reálisak. Az eltelt évek ugyanakkor bizonyították, hogy a gazdasági visszaesés eredményeként a tisztítókra jutó terhelések elmaradtak a tervezettektől. Ez az esetleges előülepítő kapacitások kapcsán az eleveniszapos részek biológiai terhelését érintette érzékenyen, rontva a biológiára érkező víz KOI/TKN arányát, ami pedig a denitrifikáció kulcsparamétere. Sajnos ugyanebbe az irányba hatott a meghosszabodott gyűjtőcsatornáikba bekövetkezett fokozott anaerob lebomlás is. Ezt az elméletileg megfelelő nitrogén és foszfor tápanyag eltávolításra tervezett tisztítók éppen a kiépítettségük különbözőségei miatt, egymástól eltérő módon próbálták kompenzálni több-kevesebb sikerrel. Jelen tanulmány négy hazai, különböző kialakítású, bővített kapacitású eleveniszapos szennyvíztisztító üzemeltetésére vonatkozó tapasztalatokat próbálja összefoglalni. Az anaerob iszaprothasztás iszapvizének a nitrogénmentesítése ezeknél az üzemeknél egyébként a zalaegerszegi üzem kivételével az eleveniszapos tisztítás vonalán történik. Az egyes telepek tapasztalatai A négy telep különbözősége az eleveniszapos medencéik hidraulikai tartózkodási időiben (HRT), és a levegőztetés-szabályozásukban is jelentkezik. Több évi munka után talán ez év végére mindegyik telep eléri, hogy kitűnő denitrifikációra legyen képes. Telepenként eltérő ugyan az anaerob : anoxikus : aerob térfogathányaduk, a medencék keverésének mértéke, valamint a recirkuláltatott iszap (iszapos víz) nitrát-mentesítésének megoldása is (Johannesburg, illetőleg UCT technológiák), ezért a jó nitrogéneltávolításuk kulcsát részben az előzőben, részben az üzemeltetésükben kell keresni. Veszprém és szennyvizeinek tisztítása A veszprémi A2/O technológia régi blokkja szelektoros, úgynevezett Johannesburg megoldás (1. ábra). Ez a korábbi gyakorlatban megfelelőnek bizonyult, ezért a múlt évtized elején végzett bővítés (a régivel párhuzamosan kiépített, hasonló iszaptérfogatú tisztítóblokk) is elvében hasonlóra készült, bár más medenceelrendezéssel. Az új blokknál lehetőséget biztosítottak két meghatározóan eltérő üzemeltetésre is, amit jól szemléltet a 2. ábra. Mindegyik tisztítósornak külön elő- és utóülepítője van, de egy közös utóülepítővel is működtethetők. Így szeparált iszapos, vagy egyesített iszapos is lehet a működtetés. Ez esetenként az iszapjuk teljesítményében, tulajdonságaiban, elsősorban iszapduzzadási hajlamában hoz változást. A két sor terhelésmegosztása is változtatható. Általában fele-fele terheléssel mennek, de volt már 1/3 terhelés is az új soron, sőt üzemelt a nyári időszakokban a rendszer kísérleti jelleggel, csak a régi ág működtetésével is. 1. ábra A veszprémi szennyvíztisztító telep múlt század kilencvenes éveiben épített tisztítóblokkjának a folyamatábrája a hasznos medencetérfogatokkal 1) Bakonykarszt Zrt., 2) Vasivíz Zrt., 3) Zalai Vízmű, 4) Debreceni Vízmű, 5) Pannon Egyetem

4 4 HÍRCSATORNA ábra A veszprémi szennyvíztisztító telep második biológiai blokkjának az üzemeltetési lehetőségei Fontos jellemzője még a telepnek a rothasztott iszap elhelyezését megelőző részleges szárítása Ez napenergia hasznosításával, úgynevezett szolár-szárítással történik. A tisztító korábban épített biológiai blokkja (1. ábra) mintegy m 3 iszapos medencetérfogattal készült (1998). Ekkor a telep hidraulikai terhelése mintegy ezer m 3 /d volt, lakosegyenértékben pedig mintegy ezer. Vízhozamban egyébként ma ezer m 3 /d, de a biológiai terhelése mintegy 15-20%-al növekedett. A telep megfelelő előülepítésű, a nitrifikációt azonban nem minden télen tudta zavarmentesen biztosítani, ugyanis a hóolvadások esetén olyan olvadt hólé mennyiség érkezett, ami a vízhőmérsékletet 10 fokig is csökkenthette. Az üzemeltetés sikere így télen erősen időjárás függő volt. A vízhőmérséklet ingadozásával a tavaszi melegedéskor iszapduzzadás is rendszeresen fellépett. A telep további bővítésére az elmúlt évtized közepén került sor (2. ábra), amikor egyébként már működött a telep szoláris iszapszárítása is. Ezzel a bővítéssel a tisztító telep teljes iszaptérfogata mintegy m 3 -re növekedett. Ez a térfogat, illetőleg az annál kialakuló, mintegy egy egész és egyharmad napos hidraulikai tartózkodási idő, illetőleg relatív iszapterhelés az adott kiépítésben és szabályozásban igen jó szervesanyag és nitrogéneltávolítást biztosít a döntően lakossági szennyvíz tisztításánál. A tisztított elfolyó víz NO 3 -N koncentrációja jelenleg már átlagosan 6-8 mg/l körül alakul, így a ön értéke sem haladja meg átlagosan a 8-10 mg/l értéket (3. ábra). Ezt a jó denitrifikációt ráadásul a rothasztás iszapvízének a kizárólagosan főágon történő nitrogénmentesítésével biztosítja a két tisztítósor. régi sor utóülepítő új sor utóülepítő egyesített elfolyó 3. ábra Az egyes tisztítósorok elfolyó vizének és az egyesített telepi elfolyó víznek az összes-nitrogén koncentrációja a évben

5 HÍRCSATORNA A két eleveniszapos sor levegőztetésének a szabályozása egymástól független, de lehetőség van az összekapcsolásukra is. Mindegyik saját levegőztető gépházzal, DO méréssel, és annak alapján szabályozott két-két aktív fúvóval és egy-egy meleg tartalékkal van ellátva. A minimálisan beállítható frekvencia 25 Hz, így nagyon kicsi a nem szabályozott tartomány. Az oldott oxigénmérő szondák az oxikus medencék középpontjában helyezkednek el. Az ammónium gyakorlatilag mindegyik soron folyamatosan 1 mg/l alatti koncentrációban van a levegőztetők elfolyó vízében. A foszfor határérték biztosításához időszakosan van csak szükség minimális vas-adagolásra. Az anoxikus medencékbe történik ilyenkor a vegyszer (Piral) adagolása, amely segíti az iszapflokkulációt, ülepedést, csökkentve a fonalasodást is. Egyébként jótékony hatású az iszap rothasztásánál is, csökkentve a hidrogén-szulfid toxicitást a rothasztóban. A két tisztítósor terhelésmegosztásával lehetőség adódott annak vizsgálatára, hogy 2/3 4/3 napos hidraulikai tartózkodási idő tartományban, különböző levegőztetésbeállítással, milyen tápanyag eltávolításra képes a technológia, melyik sor szabályozható jobban foszforeltávolítás, vagy éppen denitrifikáció tekintetében. A vizsgálatok általánosságban azt bizonyították, hogy a szelektoros, korábban épített sor 4-5 g/l iszapkoncentráció mellett biztonságosabban üzemeltethető, mint a később épített sor. Az is bebizonyosodott, hogy kedvező a téli időszakban mindkét sorral 6-7 g/l iszapkoncentráció tartományban lehet üzemelni, mert ez a nitrifikációnak nagyobb biztonságot ad. Ezzel szemben nyári meleg vízhőmérsékletnél ilyen iszapkoncentrációval akár a régi sor is elegendő a tisztításra. A levegőztetett terekben egyébként a kiépített szabályozás elég gyakran nem tartja stabilan az oldott oxigén koncentrációját, ami nem igazán magyarázható. Nem okozott azonban ez problémát a tisztításban, sőt kedvezőnek bizonyult, ha a nagyobb terhelésű délelőtti, nappali időszakokban (nagyobb iszapterhelés) kisebb oxigénkoncentráció (csak néhány tized mg/l) állt rendelkezésre a medencékben. Ugyanakkor a kisebb terhelésű késő éjszakai-hajnali időszakban 2 mg/l, vagy még nagyobb a medencék oxigénkoncentrációja. A nagy iszapkor lehetőséget ad a telepnek a nitrifikáció kis oxigénellátással történő időszakos befékezésére, s azzal a levegőztetett terek szimultán denitrifkációjának a növelésére. A biológiai tisztítás (primer és szekunder) iszaphozamára a tisztítóban 0,7 kg MLSS/kgBOI 5 fajlagos érték adódott. A rothasztókra tejipari iszap is feladásra kerül, megfelelő előkeveréssel, egyenletes iszapfeladással. Összességében megállapítható, hogy naponta átlagosan kg lakossági iszap (szárazanyag) kerül feladásra. Ehhez adódik heti 5-8 m 3 tejipari szennyvíz tisztításából származó flotátum (5-5% szárazanyaggal), és heti m 3 kis szennyvíztisztítóktól származó fölösiszap, sűrített vagy elővíztelenített állapotban. Ezekből átlagosan m 3 biogáz és kg az iszapmaradék (szárazanyag). A fajlagos biogázhozam összességében mintegy 0,41 m 3 biogáz/kg rothasztásra feladott iszap szárazanyag. A keletkezett biogázból termelt villamos energia nagyobb időszak átlagát figyelembe véve a telepi igény több mint 40%-át fedezi. Speciális adottsága a veszprémi szennyvíztisztítónak az iszap napenergiával történő szárítása. A tavalyi vörösiszap iszapkatasztrófa ugyanakkor az iszaphasznosításban nagy változást eredményezett. Addig ugyanis a szárított iszap Ajkán került felhasználásra, rekultivációra. Egy tonna iszap elhelyezése ott mintegy Ft/t költséget jelentett öszszesen, szállítással együtt. Ekkor az iszap nedvességtartalmának a csökkentése csak szállítási költség megtakarítást jelentett. Az iszapkatasztrófa az iszapelhelyezés, hasznosítás lehetőségét gyökeresen megváltoztatta. Jelenleg Ajka nem fogadóképes, helyette Inotára, vagy Székesfehérvárra szállítják az iszapot. Inotán a víztelenített iszapot (25-27% sza.) Ft költséggel fogadják, amihez Ft/t szállítási költség adódik. Szárítva ugyanezt az iszapot Ft/t költséggel veszik át rekultiváció céljára. Székesfehérvár körzetében mezőgazdasági hasznosítás történik, amelynél az átvételi költség Ft/t. Ehhez további Ft/t szállítási költség adódik. Látható tehát, hogy a szoláris szárítás az iszapkatasztrófa óta nem csak a veszprémi, de a környező szennyvíztisztító telepeknek is fontos kérdése, mind az elhelyezési, mind a szállítási költséget jelentősen csökkenti. 4. ábra A szombathelyi szennyvíztisztító telep sematikus kiépítése és medencetérfogatai

6 6 HÍRCSATORNA Szombathely és térsége szennyvizeinek tisztítása A szombathelyi szennyvíztisztítónál, amely átlagosan napi 24 ezer m 3, döntően lakossági szennyvizet tisztít, az elmúlt évek kapacitásbővítésének a fő elemei az iszaprothasztás és komposztálás és segédberendezéseinek a kiépítése voltak. Az eleveniszapos biológiai tisztító rendszeren csak apróbb változtatások történtek. A korábbi UCT kiépítés több átkötési lehetőséget hagyott különböző iszap visszavezetési és nyersvíz bevezetési, megosztási változatokra. A telep biológiai medencéinek a kapcsolási vázlatát az eleveniszapos medencetérfogatokat is feltüntetve a 4. ábra mutatja. Az ábrából látható, hogy az anaerob medencetérfogat kicsit túlbiztosított az anoxikus rovására. Az iszaprothasztás beindításával ennél az üzemnél az előülepítő kapacitást csökkenteni kellett a két előülepítő egyikének a kikapcsolásával az eleveniszapos biológiára kerülő szennyvíz KOI/TKN arányának növelése érdekében. A rothasztás ugyanis egyértelműen nitrogénterhelés növekedést eredményezett az eleveniszapos vonalon, szervesanyag terhelés növekedése nélkül. A denitrifikáció javítása érdekében (a szervesanyag elemi oxigénnel történő oxidációja mértékének csökkentésével) az anaerob és anoxikus tereket követő három párhuzamosan kapcsolt levegőztető medence közül jelenleg csak kettő van üzemben. Ezekből a levegőztető medencékből a nitrifikált iszapos víz az anoxikus medencék elejére került vissza (belső recirkuláció) az elődenitrifikáció érdekében. A nagykörös iszaprecirkuláció az anaerob medencék elejére viszi vissza az utóülepítőkből az iszapot. Az egyes medencék térfogatai adottak, tehát a jelenlegi anaerob:anoxikus:aerob térfogatarányon (3 600:4 500:9 000 medencetérfogatok köbméterben) csak a harmadik levegőztető medence (további m 3 ) bekapcsolásával lehetne változtatni. Erre a tapasztalatok szerint a teljes nitrifikáció biztosításához nincs szükség. A kisebb oxikus iszaptérfogat-hányad kedvezőbb a denitrifikációnak. A nagykörös iszaprecirkulációt is csökkentette az üzem az elmúlt év végével, a korábbi átlagosan 1,4-es arányt 1-re csökkentette. Az iszaprothasztás kiépítésével párhuzamosan a levegőellátás biztonságosabbá tételére, jobb szabályozásának a kiépítésére is sor került. Előtte egy légfúvó látta el közösen az üzemelő akár három levegőztető medencét is, ezért hol túl sok, míg máshol túl kevés volt az oxigén azokban. Jelenleg minden levegőztető medencének kétkét külön légfúvója van. Mindkettő frekvenciaváltóval ellátva. Folyamatosan egy fúvó megy, és ha elérte az 50 Hz-et, és már nem elégséges az oxigénszint, akkor indítja a másodlagos fúvót. Van egy db meleg tartalék, amely mindhárom medencéhez felhasználható. A korábbi csöves levegőztető elemeket tányérosra cserélték ki. A levegőztetett medencék egyébként kaszkád medencesorként működnek, azaz azokban kimérhető a dugószerű áramlás. Mivel a levegőztető elemek elosztása a medencék fenekén adott, s a medence folyadékáramlási irány szerinti első és második fele között jelentős oxigénkoncentráció-gradiens alakul ki, az oxigénhiányosabb első medencetér is növelhette valamelyest az ott létrejövő szimultán denitrifikációt. A medencék elején 0,5, a végén 2 mg/l körüli oxigénkoncentrációt tartottak az elmúlt év során. A fúvók szabályozása a medencék második felében elhelyezett szondák jele alapján történt. Ezekkel a módosításokkal sem sikerült azonban a tisztított víz ön koncentrációját mg/l alá csökkenteni. Ami végül a megoldást jelentette, az a folyamatok gondos nyomon követésének az eredménye lett. A telepen a tél beálltával a kis hidraulikai tartózkodási idő, illetőleg iszapkor, valamint hidegebb vízhőmérséklet miatt rendszeresen megnövelték a medencékben az iszapkoncentrációt. 5. ábra A szombathelyi szennyvíztisztító elfolyó vízének a KOI, nitrát-, és ön koncentrációja a 2011-es esztendőben

7 HÍRCSATORNA Ez a leírt módosításokat követően tovább javította a rendszerben a nitrogéneltávolítást. Ezután a víz melegedésével tovább növelve az iszap koncentrációját 8-10 g/l értékig (amit az utóülepítők még el tudtak viselni), tovább javult a denitrifikáció a rendszerben. Bár ammónium kontroll a levegőztető medencékben nincs, az elfolyó víz ellenőrzése alapján tovább lehetett csökkenteni a szabályozott DO szintet is, amit jelenleg 2 mg/l helyett 1,2 mg/l körül tartanak. A fúvók és a levegő bevezetésének ez a szabályozása lehetővé tett elég jelentős további denitrifikáció javulást. A nagy iszapkoncentráció a változatlan intenzitású keverés mellett több nagyobb pehely kialakulását, s azok belsejében nagyobb oxigénhiányos tér kialakulását jelenti. Az iszaptömeg növekedése nagyobb endogén tápanyag felszabadulást is eredményez az iszap hidrolízise révén, ami ezekben a pelyhekben javítja a denitrifikáció lehetőségét. A tisztító elfolyó vízében mindezek eredményeként lassan csökkenni kezdett az összes nitrogén koncentrációja, s sikerült azzal átlagosan a telepre előírt szigorúnak minősíthető 10 mg/l ön határérték alá menni, az eleveniszapos tisztítósorra kerülő ülepített víz átlagosan 6-7 körüli KOI/TKN aránya ellenére. A legutóbbi időszak tisztított szennyvízének a minőségét az 5. ábra szemlélteti. Az ülepítőkre kerülő iszap 30 perces ülepedése ugyan 950 ml/l körül van, de a nagyobb esőzések kivételével ez még jó iszapülepedést, iszapsűrűsödést biztosít (Mohlmannindex: ml/g). A tisztított elfolyó víz nem tartalmaz határérték feletti mennyiségben lebegőanyagot. Nincs tehát a telepen az utóülepítés zavarából adódó iszapkihordás. Fontos ehhez, hogy bár a telep csapadékvíz tározója csak mintegy 1/3 napi többletvíz tárolására alkalmas, a város és környezete szennyvízgyűjtő közcsatorna-rendszere kellően nagy, s abban akár 4-5 napos csatornabeli tározás is létre jön. A tisztító így a szennyvíz visszatorlasztásával is olyan vízhozam kiegyenlítést tud biztosítani, hogy az utóülepítőkben a nagyobb iszapkoncentrációjú tisztított vízből is megfelelően kiülepedjen a szennyvíziszap. A szombathelyi szennyvíztisztítónál a biológiai tisztító részben a szennyvíz hidraulikai tartózkodási ideje alig több mint 2/3 nap (17 200m 3 /24 000m 3 ), ami viszonylag kicsinek hat a teljes biológiai nitrogén és foszforeltávolításhoz. Kedvezőtlen ezen túl az anoxikus térfogatnál alig valamivel kisebb anaerob térfogat is. Az aerob térfogat aránya ugyanakkor viszonylag kicsi a teljes iszaptérfogathoz képest (52,3%), ami jó levegőellátást, levegőztetés szabályozást igényel abban a nitrifikáció biztosítására. Az iszapkoncentráció növelésével megfelelő oxigénellátás mellett egyébként az utóbbit is növelni lehet a rendszerben. A tisztító adottságait így a megfelelő üzemeltetéssel kombinálva a viszonylag kis térfogatban is biztosított a megfelelő nitrogéneltávolítás. Fontos itt a szabályozásban az oxikus medencék terenként különböző oxigénszint szabályozása, ami az iszapkoncentráció növelésével fokozottan érvényesült a szimultán denitrifikáció növekedésében. Mivel az eleveniszapiszap koncentrációja jelenleg a korábbi érték mintegy duplája, az iszapkor is lényegesen nagyobb, mint a hagyományos rendszerekben. Ezért lehet jó a telepen ilyen kis hidraulikai tartózkodási idő mellett is a nitrifikáció, denitrifikáció. A tisztító tervezi a jövőben az anaerob medence egy részének anoxikussá tételét is a nitrát-recirkulációs vezeték meghosszabbításával. Ezzel ugyan a biológiai foszforeltávolítás hatásfoka csökkenne (de vegyszeres kicsapatással kompenzálható ez a veszteség), míg jelentősen nőhetne a denitrifikációs tér. A biológiai többletfoszfor eltávolítást a nagy anaerob iszaptérfogat hányad ellenére jelenleg is vas-só adagolással segíti az üzem. Az elmúlt nyár tapasztalatai szerint erre ugyan a foszforeltávolításnál semmi szükség nincs, nélküle is 1 mg/l alatt tartható a tisztított víz foszfát koncentrációja. Mivel azonban biogáz kéntelenítőt nem építettek be a gázmotorok elé, a rothasztásnál keletkező kénhidrogént az iszaphoz adagolt vas-sóval lehet csak eltávolítani. A vas-sót elvileg a rothasztóba feladásra kerülő iszaphoz is lehetne adagolni. Mivel azonban a vas-só szabad szulfid megkötő hatása már az eleveniszapos részben is érvényesül a szagcsökkentésben és a nitrifikálók szulfid mérgezésének a csökkenésében, a vegyszert a mindenkori szükség szerint az előülepítő után adják a szennyvízáramba. A szombathelyi telepen a rothasztóra feladott iszapmennyiségből számítható közvetlen iszaphozam a veszprémihez hasonlóan 0,7 kg MLSS/kg BOI 5 érték. Ugyanez a rothasztott iszapból már lényegesen kevesebb, átlagosan 0,5 kg MLSS/kg BOI 5. A fajlagos iszaphozam csökkentését elsősorban a rothasztóban kellene fokozni, hogy a komposztálás segédanyag igényét jelentősen csökkenteni lehessen. Ez elképzelhető a szennyvíziszap rothasztás előtti ultrahangos kezelésével, amivel a zalaegerszegi telepen próbálkoztak. Eddig ez nem igazán vált be az ultrahangos egységek gyors eltömődése miatt. Ha ez egyébként sikerülne, fokozza az iszapvízzel a rendszer elejére visszakerülő ammónium mennyiségét is. Ez a jelenlegi levegőztetés-szabályozás további optimalizálását kívánná meg. Alternatívaként szóba jöhet az iszapvíz olyan szeparált nitrogénmentesítése, amilyet a zalaegerszegi tisztítóban építettek ki. A szombathelyi szennyvíztisztítóban az iszap biometanizációja hagyományos rothasztással történik. Az iszap hidrolízisét jelenleg sehogyan nem gyorsítják, mélyítik el. Ilyen körülmények között a fajlagos biogáz kihozatal a telepen 0,37 m 3 /kg feladott iszap szárazanyag. A telep teljes villamos energia felhasználása átlagosan kwh/d, ami a 24 ezer m 3 szennyvízre mintegy 0,45 kwh/m 3 tisztított szennyvíz fajlagos érték a tisztítás kapcsán. Ezt egyéb energiaigények további 10%-kal megnövelik. Jelenleg a víztelenített iszap teljes mennyisége komposztálásra kerül. A kész komposztot a mezőgazdaság hasznosítja. A már korábban bevizsgált területtel (kom-

8 8 HÍRCSATORNA posztnál egyébként nem is előírás) rendelkező gazdák, ingyen szállíthatják el a komposztot a komposztáló telepről. Ez a tisztítónak jelentős megtakarítás, mert az iszapot korábban csak megbízott (a tisztító által fizetett cég) szállíthatta ki a mezőgazdaságba. Kihelyezett iszapot nem lehet tárolni a földeken, azonnal be kell szántani, aminek költségét korábban szintén a tisztító telep fizette. Debrecen szennyvíztisztítása A debreceni szennyvíztisztítót az elmúlt évek során egy régi, túlterhelt, korszerűtlennek nevezhető, ugyanakkor nagyon jól működő rendszerből bővítették egy kétszer akkora eleveniszap iszaptömeggel (iszapos medence térfogat) működő egységgé. A korábbi telepnél a szennyvíz hidraulikai tartózkodási ideje a tisztítóban (HRT) 2/3 nap volt (30 000m 3 eleveniszap / m 3 /d előülepített szennyvíz). Ha azt is figyelembe vesszük, hogy minimális elő és ahhoz képest jelentős utódenitrifikációs terekkel üzemelt, a helyzetét még rosszabbnak ítélhettük. Megfelelő mikroorganizmus tenyészettel történt intenzifikálás után ugyanakkor a tisztítás minden paraméterében teljesítette a határértéket, sőt a denitrifikációja a tisztított víz összes nitrogénjét stabilan 8 mg/l körüli értékre tudta csökkenteni az igen jelentős részarányú ATEV mellékterméknek a szennyvíziszappal együtt történt rothasztása mellett is. Az új telep a régi átalakításával és egy vele megegyező térfogatú teljesen új egység megépítésével jött létre (6. és 7. ábra) 6. ábra A 2010 közepéig üzemelt régi debreceni szennyvíztisztítótelep kiépítése A bővített tisztító A2/O technológiával épült ki, ahol a biológiai többletfoszfor eltávolítást és denitrifikációt egy előszelektor is javítani hivatott. Ezzel az eleveniszapos térfogat pontosan kétszerese a korábbi telepének. Így a hidraulikai tartózkodási idő az eleveniszapos medencékben kétszeresére növekedett, miközben az elődenitrifikáció is jobban érvényesülhetett. A kapacitásbővítésre és technológiai módosításokra azért volt szükség, mert a tisztítóra jelentős többletterhelés bekötését tervezték a bővítés időszakában a környező helységek csatornázásának a kiépítésével. Ez ugyan megtörtént, de a telep biológiai terhelése nem nőtt. Közben ugyanis a város legtöbb élelmiszeripari üzemében is megépítették a szennyvíz előtisztítását, sőt a nagyobb üzemek intenzív anaerob tisztításra álltak át, ami még fokozottabb szervesanyag eltávolítást eredményezett. Összességében ezért a kommunális telep átlagos biológiai terhelése jelentősen csökkent, sőt a korábbi nyári-nyárvégi óriási terheléscsúcsok is elmaradtak. 7. ábra A 2010 után indított felújított debreceni szennyvíztisztító telep kiépítése

9 HÍRCSATORNA Mindezek jelentős hatással lettek a kibővített szennyvíztisztító telep működésére, tisztítási hatásfokára. A megduplázódott iszapkor eredményeként a nitrifikáció a 8. ábrán látható tisztított víz paraméterek szerint, alig javult, bár a határértéket így is kielégítette. A denitrifikáció viszont romlott (9. ábra), pedig a beüzemelés alatt az ATEV melléktermékét nem is fogadta a rothasztó. A denitrifikációs hatásfok csökkenése részben a tisztítóba érkező nyersvíz rosszabb KOI/TKN arányának, részben a keletkező fölösiszap túlzott stabilizálásának lett az eredménye. 8. ábra Ammóniumkoncentráció alakulása a korábbi és a bővített debreceni szennyvíztisztító tisztított vízében 9. ábra Az összes nitrogén koncentrációjának alakulása a korábbi és a bővített debreceni szennyvíztisztító tisztított vízében Az új szennyvíztisztító tervezője javasolta a jelenlegi négy párhuzamosan üzemeltetett tisztítósor egyikének kiiktatását, tehát a hidraulikai tartózkodási idő átlagosan egy napra történő csökkentését. Erre 2011 júliusának a második felében került sor. Egyidejűleg az egyik előülepítőt is kikötötték a rendszerből, az előülepítés szervesanyag (KOI) eltávolítás csökkentése érdekében. Az üzemeltető következő lépése a korábbi tapasztalatok alapján a levegőztetés jobb szabályozása lesz a szimultán denitrifikáció növelése céljából. Érdekes, hogy a telep eleveniszapjának, illetőleg a tisztítóteljesítményének a problémája nem csak a nitri- fikáció, de a KOI eltávolítás tekintetében is érzékelhető. A többi vizsgált telepeknél, de a debreceninél valamivel nagyobb szegedinél is a tisztított víz KOI-je csaknem fele a Debrecenben mért értékeknek. A fajlagos iszaphozam itt csak együtt számolható a primer és szekunder iszapra. A fajlagos iszaphozamokat havi átlagadatok átlagaként számoltuk (2010 május 2011 április). A rothasztás előtt ez 0,7, a rothasztás utáni iszapmaradékra 0,55 kg maradék iszap (szárazanyag)/kg BOI 5 érték. A fajlagos gázhozamot a rothasztóra feladott iszapmennyiségre, valamint a tisztítóba érkezett szenynyezőanyag (BOI 5 ) mennyiségre is számolni lehet. Ez az érték már valamelyest félrevezető a szennyvíztisztító rothasztójában feldolgozott fehérje koncentrátum miatt, ami a fajlagos gázhozamot jelentősen megnövelte. Ekkor a fajlagos gázhozam 0,45 m 3 /kg rothasztásra feladott iszap szárazanyag is volt. A garanciális beüzemelés időszakában ennél jóval kisebb, 0,264 m 3 /kg rothasztásra feladott iszap szárazanyag fajlagos érték volt mérhető. Ez nem az új üzem iszapjának a rothasztóban eltöltött 15 napos rothasztási ideje miatt alakulhatott így, hanem a szervesanyag eleveniszapos medencékben bekövetkezett fokozott oxidációja miatt. Megjegyezhető, hogy az utóbbi időszak fajlagos értékei egyértelműen a lakossági szennyvízre és szennyvíziszapra jellemző adatok, mert ekkor a garanciális beüzemelés miatt a telep nem fogadott ATEV mellékterméket metanizálásra. A korábbi tisztítótelep tehát fele akkora eleveniszap térfogattal, vagy tömeggel még jobb denitrifikációt is produkált, mint a jelenlegi. A korábbi üzemben az oldott oxigén koncentrációjával történő szabályozás az üzemeltetők öntanuló tevékenysége eredményeként jobb nitrogéneltávolítást biztosított, mint az új telep tervezője által előírt paraméter beállítása. Ez jól bizonyítja, hogy a rendszer és a tisztítandó szennyvíz adottságainak figyelembevételével lehet igazán beállítani egy szennyvíztisztítóban a levegőztetés szabályozását, s azzal a szervesanyag oxidáció, a nitrifikáció és denitrifikáció egyensúlyát. A debreceni szennyvíztisztító rothasztott iszapját víztelenítés után a közeli ASA telep veszi át és hasznosítja, így a szennyvíztisztításnak az egy folyamatos, mintegy 6000 Ft/t elhelyezési költséget jelent. Ez a költség a közelítőleg 25-27% szárazanyag tartalmú iszapra vonatkozik. Fajlagosan igen komoly költséget képvisel a szennyvíztisztítás összes költségében. Zalaegerszegi szennyvíztisztítás A zalaegerszegi szennyvíztisztító telepre a korábbi években naponta húszezer m 3 -t megközelítő, élelmiszeripari szennyvizekkel erősen szennyezett víz is érkezett. Tisztítására m 3 eleveniszapos medencetér állt rendelkezésre. Ez abban az időben egyértelműen kevés volt a megfelelő tisztításhoz, hiszen a telep előülepítéssel sem

10 10 HÍRCSATORNA rendelkezett. Ezen túl a telepnek nem volt iszaprothasztója, ami erős szaghatást és iszap elhelyezési problémákat generált a térségben. Gondot jelentett az is, hogy az oxidációs árkok falmagasságának megemelésével kialakított rendszerben viszonylag kicsi volt a denitrifikációs tér hányada, ami miatt a viszonylag jó KOI/TKN arány ellenére sem tudta a nagyságának megfelelő EU-s technológiai határértéket biztonsággal teljesíteni. Mindezek a tisztító bővítését igényelték, hiszen a térség, illetőleg a befogadója a kiemelten érzékeny hazai kategóriába van besorolva. Az utóbbi időben azonban itt is ugrásszerűen csökkent a vízhozam a lakosság és az ipar részéről is, bár vele szemben a helyi csatornaépítések és több környező helység bekötésével némi lakossági terhelés növekedés is jelentkezett. Ezzel együtt a tisztítóba érkező összes szennyvízmennyiség és biológiai terhelés is folyamatosan csökkent, s csak az utóbbi 1-2 évben stabilizálódott (10. ábra). A tisztító korábbi években mért terhelését és paramétereit a évi adatsor, a bővítést követő értékeket pedig a évi adatsorok érzékeltetik. anoxikus iszaptereinek térfogathányada (10 és 15%) az adott szennyvíz denitrifikációjára szűkösnek bizonyult. A szigorú foszfor határérték betartásához egyébként a telepen vegyszert csaknem mindig kellett adagolni, ami ugyanúgy a könnyen felvehető tápanyag, elsősorban acetát szűkösségét igazolta. Az összes nitrogén tekintetében a régi tisztító a jó szerves tápanyag ellátottsággal (14 körüli KOI/TKN arány- 12. ábra) csaknem teljesítette az EU technológiai határérték javaslatát. 11. ábra A nyersviz KOI/TKN arányának alakulása a zalaegerszegi szennyvíztisztító telepen és években 10. ábra A zalaegerszegi szennyvíztisztító biológiai terhelésének alakulása és években A korábbi vegyes települési szennyvíz az ipar leépülése miatt ugyanakkor gyakorlatilag lakossági szennyvízzé vált. Lényegesen kevesebb könnyen bontható, nitrogénszegény ipari szennyvizet kapva, a tisztítóba érkező szennyvíz KOI/TKN aránya 2007-re átlagosan 14 körül állt be. Ez az érték az anaerob iszaprothasztás 2009 évi beindításával ugrásszerűen közé csökkent. Ez egyébként legalább 10 mg/l növekedést jelentett a biológiára érkező víz ammónium koncentrációjában is (11. ábra). A rothasztó iszapvízének a szeparált nitrogénmentesítésével a KOI/TKN arány a 11. ábra alapján nem változott különösebben. Ez talán a tisztítóra érkezett szennyvíz KOI/TKN arányának a folyamatos romlásával magyarázható. Az utóbbi egy évben ez az érték 8-10 körülire állt be. A bővítés előtt a tisztítóban összesen 1/2-3/5 napos hidraulikai tartózkodási idő alakulhatott ki az előülepítetlen szennyvíz tisztítására. Emellett a levegőztetett medencerészek hányada 75% volt. A tisztító anaerob és 12. ábra A zalaegerszegi tisztított víz TN koncentrációja és években A régi tisztító felülnézeti rajza, valamint kiépítésének blokkosított sémája a 13. ábrán látható. A 13. ábrán látható százalékos értékek az adott térrészbe beépített levegőztető elem hányadot mutatják az összes levegő beviteli kapacitásra vonatkoztatva. Hogy a ténylegesen bevitt levegőhányad, vagy levegőmennyiség az egyes térrészekben mennyi volt, azt mindig az adott tereket ellátó csővezetékre szerelt szabályozószelepek állása, valamint a fúvók oldott oxigénszintről történő szabályozása határozta meg. Szinte bármelyik szelep állítása egyébként valamenynyi vezetéken, szelepen átmenő gázmennyiséget is szükségszerűen valamelyest megváltoztatja, így az optimális levegőellátás beállítása a gyakorlatban igen nehéz feladat.

11 HÍRCSATORNA ábra A régi zalaegerszegi szennyvíztisztító iszaptereinek felülnézeti rajza, valamint a teljes kiépítés blokksémája A 13. ábrán látható jelölések a következők: Ki kiegyenlítő vagy anaerob medencék sorszámozva (i=1-3), Di anoxikus, vagy denitrifikáló terek sorszámozva (i=1-4), Oi levegőztetett medenceterek sorszámozva (i=1-5), Q ww a tisztítandó szennyvíz térfogatárama, Q RS ülepített iszap recirkulációs árama (Q RS = Q ww ), Q INT belső, vagy nitrátrecirkulációs áram (Q INT = 5-7 Q ww ), Q w ill. Q E fölösiszap, illetőleg tisztított szennyvíz. A telep bővítésekor az eredeti medencetérfogatot mintegy megduplázták egy további, a korábbhoz hasonló blokk kiépítésével. Egyidejűleg a két sor kialakítását egységesítették. Ez azonban nem jelentett jelentős módosítást a korábbi (14. ábra) technológiai kialakításhoz képest. A medence belső elrendezésében a legfontosabb változás, hogy a levegőztetett medencetérfogat hányadot mindkét egységben 7000 m 3 -re csökkentették. Ez azt jelenti, hogy az oxikus térhányad mintegy 60%-ra csökkent a korábbi 75%-ről. 14. ábra A bővített (megkétszerezett medence-térfogatú) zalaegerszegi szennyvíztisztító egyes eleveniszapos vonalainak felülnézeti rajza, valamint kiépítésük blokkossémája. (Jelölések, mint a 10. ábránál, illetőleg Q RS = Q ww és Q INT = 5-7 Q ww )

12 12 HÍRCSATORNA A tisztításra érkező szennyvíz térfogatárama jelenleg ezer m 3 /d között mozog. A kialakuló, esetenként több mint egy nap oxikus hidraulikai tartózkodási idő az előülepítetlen lakossági szennyvíznek ugyanakkor soknak bizonyult az adott kiépítés és levegőztetésszabályozás mellett. Ez a denitrifikációhoz szükséges, gyorsabban felvehető szerves tápanyag-frakció túlzott elemi oxigénnel történő felemésztését eredményezte. Ez a denitrifikáció ellenében hatott. A tisztító gyakorlatilag csak 20 mg/l összes nitrogén koncentrációra tudta tisztítani a próbaüzem során a szennyvizet. A 11. ábra 2010 évi ön koncentrációsora ugyan már javuló eredményeket mutat, de ez már az azóta bevezetett technológiai módosítás eredménye. További érdekes tapasztalata volt a próbaüzemnek, hogy anaerob környezetben ekkora térfogathányadok és hidraulikai tartózkodási idők, illetőleg iszapkorok mellett a lassú szelekció eredményeként olyan biomassza alakult ki, amely az anaerob térrészben felvette (betárolta) a szennyvíz oldott szerves tápanyagának a döntő részét. Oldott KOI az anoxikus térrészbe már alig került át, s ez ott nyilvánvalóan lassította a denitrifikációt. Az ön koncentráció csak átlagosan mg/l értékre volt csökkenthető a tisztítóban. A biológiai többletfoszfor eltávolítás ugyanakkor igen hatásos lett, vegyszer nélkül is folyamatosan 0,5 mg/l alatti összes foszfor koncentrációt eredményezett a tisztított vízben. A recirkuláltatott ülepített iszap szervesanyag felvételének csökkentése, s a denitrifikáció javítása érdekében az ülepített iszap visszavezetését módosította első lépésként az üzemeltető. Azt 2010 tavasztól nem az anaerob térrész, hanem az azt követő anoxikus térrész elejére juttatta viszsza. Ugyanakkor az utolsó denitrifikáló tér végéről megfelelő szivattyúval lényegesen kevesebb és hígabb iszapos vizet nyomattak vissza az anaerob medencesor elejére, csökkentve azokban a kialakuló iszapkoncentrációt. Ez tulajdonképpen az anaerob iszapkor mintegy felére történt lecsökkentését jelentette. A denitrifikáció hatásfoka ezzel a módosítással számottevően javult. További módosítás 2011 elejétől a levegőztető medencerész egy hányadának utó-denitrifikációs, anoxikus térré alakítása volt (levegőztetés csaknem teljes leállítása ebben a térrészben 2010 decemberétől) a jellemzően csőreaktorszerű áramlás mellett. Ez az adott medencekialakításnál falazás nélkül is biztosítható volt. Fontos volt persze, hogy a levegőztető elemek egy részének a kikapcsolása nem eredményezte a nitrifikáció csökkenését (a nitrifikáció levegőigényének a hiányát) az adott kiépítésnél. Mindkét módosítás látható a 15. ábrán. 15. ábra A bővített (megkétszerezett medence-térfogatú) zalaegerszegi szennyvíztisztító optimalizált eleveniszapos sorainak a felülnézeti rajza, valamint teljes kiépítés blokksémája (Jelölések, mint a 13 ábránál - Q RS = Q ww és Q INT = 5-7 Q ww -, továbbá Qs a módosított UCT technológiának megfelelő további iszaprecirkuláció az anoxikus tér végéről az anaerob elejére Qs = 4/5 Q ww ) Az utódenitrifikáló tér célszerű helyét a csőreaktorszerű medence iszapos vize ammónium koncentrációjának a medencehossz menti alakulása ismeretében határozták meg. Hogy az adott térrészig elfogyjon a vízből az ammónium, azt az utódenitrifikáló kezdőpontján kialakuló ammónium koncentráció pontmintázással történő ellenőrzésével, s annak megfelelő oxigénkoncentráció visszaszabályozással biztosítja az üzem. Erre folyamatos monitoring és visszacsatolás a jövőben kerül majd kiépítésre.

13 HÍRCSATORNA A harmadik módosítás az előzővel egyidejűleg, vagy közvetlenül azt követően az oxigénszint csökkentése lett az utólevegőztető terekben azok szimultán denitrifikációjának a növelésére. A jelenlegi szabályozás 1 mg/l oldott oxigén koncentrációra történik abban a viszonylag nagy térrészben az ábrán látható ponton levő DO szonda segítségével. A két párhuzamos sor szabályozása természetesen elválasztott, mindegyik levegőellátását egy fix teljesítményű és egy DO-jel alapján szabályozott frekvenciaváltós fúvó biztosítja. Az első levegőztető tér DO koncentrációjának a beállítása a levegőztető szelepek beállításával történik, így a másik levegőztetett tér alapján történő szabályozás az első ilyen térrészben nagyobb oldott oxigén koncentráció ingadozást tesz lehetővé. A medencékben az utóbbi hónapokban tartott iszapkoncentráció egyébként 5 g/l körüli. Az utóbbi üzemeltetési módosítások hatására az elmúlt négy hónapban az elfolyó tisztított vízben az ön koncentráció az 1. táblázatban látható adatok szerint alakult, ami igen nagy javulás a 12. ábra adataihoz képest. Befolyó szennyvíz Elfolyó szennyvíz Hónap átlag min. max. átlag min. max. mg ön/l Május ,9 12,0 17,8 Június ,1 8,4 16,4 Július ,4 4,0 5,0 Augusztus ,5 4,4 8,2 1. táblázat Az összes nitrogéntartalom alakulása az utóbbi négy hónapban a zalaegerszegi szennyvíztisztító elfolyó vízében (mg ön/l) A zalaegerszegi szennyvíztisztítóban a fenti módosítások után is a rothasztóra feladott iszapmennyiségből számítható közvetlen iszaphozam 0,9-1,0 kg MLSS/kg BOI 5 közötti átlagérték körül mozog. Ugyanez a rothasztott iszapból alig kevesebb, átlagosan 0,85 kg MLSS/ kg BOI 5 körüli átlagérték. Sajnos az anaerob iszaprothasztás során, feltehetően a szennyvíziszap túloxidálása miatt, annak csak igen kis hányada metanizálódik, alakul biogázzá. A 16. ábra 0,2 m 3 /kg rothasztóra feladott iszap szárazanyag fajlagos biogáz-hozamnál alig nagyobb átlagos értéke az iszap szervesanyagának az igen rossz kirothadásáról tanúskodik a 24 napos rothasztási idő ellenére. Ennek a következménye, hogy a tisztító telep az iszaprothasztásánál keletkező biogázból villamosenergia fogyasztásának nem tudja éves szinten a 20%-át sem fedezni (16. ábra jobboldali ordinátája ezt energiahányadban mutatja). A zalaegerszegi tisztító víztelenített, rothasztott iszapját a végső elhelyezés előtt megfelelően kiépített iszaptárolóban tárolják, stabilizálják. Azt követően a részlegesen komposztálódott szennyvíziszap a környező mezőgazdasági területeken kerül felhasználásra. A tárolóba és onnan a mezőgazdasági területekre történő szállítás költségeit a tisztító állja (3 000 Ft/t), ugyanakkor nem kell fizetnie a mezőgazdasági elhelyezésért. A kampányszerű, előírásoknak megfelelő kihelyezést követően beszántásra kerül az iszap a termőtalajba. 16. ábra A zalaegerszegi szennyvíztisztítás fajlagos iszap és gázhozama, s az abból fedezhető villamos energia igény hányad alakulása június és június között Összefoglalás A bemutatott szennyvíztisztító telepek esetében a kapacitásbővítés nem is minden esetben az eleveniszapos vonalat érintette. A rothasztás iszapvize mindegyik telepnél jelentős nitrifikációs és denitrifikációs igény (kapacitás) növekedést okozott a tisztítás főágán. A biológiára érkező szennyvíz KOI/TKN arányának növelése érdekében az előülepítés hatásfokát Szombathelyen és Debrecenben is csökkentették. A denitrifikáció fokozása érdekében a levegőztetésre rendelkezésre álló medencetérfogatokat is mindkét helyen csökkenteni kellett. Az eleveniszapos medencékben így a szennyvíz átlagos hidraulikai tartózkodási ideje (HRT) szombathelyi tisztítónál csaknem fele csupán a veszprémi telepinek. Ezzel együtt mindkét üzem a levegőztetése gondos szabályozásával tudja átlagosan a 10 mg/l-es ön határértéket biztosítani. Az adott anaerob/ anoxikus/aerob medencetérfogatok miatt a szombathelyi telepen a hatékonyabb elődenitrifikációra nincs lehetőség, ezért a levegőztetett medenceterekben a szimultán denitrifikációt kellett megnövelni. A zalaegerszegi tisztítónál a bővített kapacitás (iszapos térfogatok) annyira nagynak bizonyult, hogy előbb szeparált iszapvíz nitrogénmentesítéssel (anammox) kellett kibővíteni az üzemet, majd ebben az esztendőben az ülepített iszap visszavezetését, és a levegőztetésre tervezett térrészek levegőztetését is módosítani kellett (közbülső anoxikus tér kialakítása). A túlméretezett medencetérfogat természetesen a téli nitrifikációs kapacitás tekintetében nagyon jó tartalék, azonban a teljes medencetérfogat kihasználásakor télen is, nyáron is a denitrifikáció hiánya jelentkezhet. Az eleveniszapos rendszerben olyan mértékű aerob iszapstabilizáció is bekövetkezhet, ami az anaerob iszaprothasztás fajlagos gázkihozatalát jelentősen csökkentheti.

14 14 HÍRCSATORNA A debreceni, az előzőeknél kétszer-háromszor nagyobb szennyvíztisztító hasonlóan küszködik az aerob biológia túlméretezettsége miatt. Természetesen ez a helytelenül megbecsült terhelésnövekedés következménye. Más kérdés, hogy ennek a telepnek a terhelése azért is csökkent, mert időközben a helyi ipari üzemek hatásos szennyvíz előtisztítást építettek ki. Előtisztításuk a jelenlegi tisztítandó víz KOI/TKN arányát is jelentősen csökkentette. A bővített tisztító ezért a próbaüzem alatt a nitrogéneltávolítással közelébe sem tudott kerülni a méretéből következő, EU által ajánlott 10 mg ön technológiai határértéknek. Emellett a nitrogéneltávolítást a jövőben várhatóan tovább rontja egy folyamatos külső nitrogénterhelés, nevezetesen az ATEV üzem 17% fehérjetartalmúra bepárolt terméke anaerob rothasztásának az ammóniumtermelése is. Az üzem azonban erről az energiatermelésről nem szívesen mond le, hiszen energiaigényének jelentős részét ezzel fedezheti. Kompromiszszumot kell ezért keresnie, technológiai módosításokkal növelve a denitrifikációs kapacitását. Ezeket az egyik előülepítő, s a négy eleveniszapos sor egyikének a kikapcsolásával 2011 júliusának második felében megkezdte. Ezt követően a levegőztetés szabályozásának optimalizálása a tisztító feladata.

15 HÍRCSATORNA Az ATV-DVWK-A 131E alapján méretezett szennyvíztisztító telep működésének ellenőrzése a BIOWIN 3.0 használatával Sándor Dániel *, Zajzon Gergő *, Fülöp Roland *, Karches Tamás * 1. Bevezetés Az eleveniszapos szennyvíztisztítási technológiát mintegy 100 éve Nagy-Britanniában fejlesztették ki (Lofrano and Brown 2010, Juhász, E. 2011). A biológiai tisztítási fokozatban működő reaktorterek méretezése és a szükséges recirkulációs körök (belső recirkuláció, iszap recirkuláció) meghatározása a jelenlegi hazai tervezési gyakorlatban túlnyomórészt empirikus összefüggésekkel történik. Az elmúlt évtizedekben új tervezési célként jelent meg a nitrogén és foszfor eltávolítás intenzifikálása a felszíni vizek eutrofizációjának szabályozása érdekében. Hazánkban a megépített szennyvíztisztító telepek elsősorban a német ATV-DVWK-A 131E alapján tervezték. Az évtizedek előre haladásával, egyre több ismeret gyűlt össze a szennyvíztisztító telepen lejátszódó biológiai, kémiai és fizikai folyamatokról. A 80-as évek második felében az IAWQ (International Water Association on Water Quality) nemzetközi kutatócsoport létrehozott egy az addigi ismereteket ötvöző a tisztítási folyamatban lejátszódó biológiai folyamatokat leíró matematikai modellt (a továbbiakban eleveniszapos modell), melyet az elmúlt évtizedekben folyamatosan és még napjainkban is tovább fejlesztenek. A 90-es évek közepétől az eleveniszapos modellek alapján a gyakorló szakemberek számára hasznosítható szimulációs programokat hoztak kereskedelmi forgalomba, így ma már a kutatók mellett a tervezők és üzemeltetők is egyre gyakrabban alkalmazzák a szennyvíztisztító telep működésének vizsgálatára alkalmas szoftvereket. A programok lehetőséget adtak a mérnökök számára, hogy a szennyvíztisztító telepek működését részletesebben vizsgálják, valamint előre jelezhetik a befolyó szennyvíz mennyiségi és minőségi, illetve az egyes üzemeltetési paraméterek változtatásából adódó hatásokat is. Jelen tanulmányban megvizsgáljuk, hogy az ATV- DVWK-A 131E alapján méretezett kis szennyvíztisztító telep 150% túlterhelés esetén képes-e tartani a tervezés alapjaként meghatározott vízminőségi határértékeket a BIOWIN 3.0 modell számításai alapján. A BIOWIN 3.0 segítségével megvizsgáltuk, hogy a befolyó vízmenynyiséget jelentősen növelő csapadékeseményeknek és az * Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék ezekből keletkező idegenvizeknek, milyen hatásai lehetnek egy optimálisan üzemelő szennyvíztisztító telepre. Megjegyezzük, hogy az empirikus méretezési módszerek (ATV-DVWK-A 131E) és a matematikai modelleket használó szoftverek (BIOWIN 3.0) adatigényei jelentősen eltérnek. A BIOWIN 3.0 alkalmazásakor fontos figyelembe venni, hogy a nagymennyiségű adatigény következtében a pontos számítások érdekében az adott üzemelési gondokkal küzdő (iszapülepedési problémák, tisztítási hatásfok csökkenés) telepre jellemző paramétereket minden esetben meg kell határozni. 2. A szennyvíztisztító telep ATV irányelv szerinti méretezés alapján számított méretei és főbb üzemeltetési paraméterei Az ATV-DVWK-A 131E tervezési irányelv segítségével egy elő-denitrifikációs reaktor konfigurációt alkalmazó szennyvíztisztító telepet méreteztünk. A telepre LE szennyvize érkezik, ez esetében 150 l/fő.d-os fajlagos szennyvíz-mennyiséggel számoltunk (MSZ-EN 752). Az 1. táblázat tartalmazza a szennyvízre vonatkozó minőségi paraméterek fajlagos értékeit és az általunk számított telepre érkező szennyezőanyag koncentrációkat és terheléseket. Komponens Fajlagos terhelés Szennyvíz koncentrációk Terhelés (g/fő.d) (mg/l) (kg/d) BOI KOI LA ön öp táblázat A szennyvíztisztító telepre érkező fajlagos terhelések és a szennyvízben lévő szennyezőanyag komponensek koncentrációi Az előzetesen meghatározott értékek alapján a telepre érkező szennyvíz mennyiség m 3 /d. Ipari forrásból származó terhelést nem vettünk figyelembe, így a fenti adatok határozták meg a telepre érkező szennyvíz minőségi paramétereit. Az irányelvek alapján a tervezett biológiai tisztítást végző medencék elé egy előülepítőt terveztünk, az ATV szerinti tisztítási hatásfok figyelembe vételével (1 órás

16 16 HÍRCSATORNA tartózkodási idő). Az előülepített szennyvíz minőségi paramétereit, valamint biológiai tisztítási lépcsőre érkező terheléseket a 2. táblázat tartalmazza. Eltávolítási hatásfok Előülepített szennyvíz koncentrációi Komponens Terhelés (%) (mg/l) (kg/d) BOI KOI LA ön öp táblázat Előülepítő medence hatásfoka és a biológiai tisztítási fokozatra érkező terhelések A 3. táblázat a telep tervezésénél alkalmazott határértékeket tartalmazza. Komponens Koncentráció [mg/l] BOI 5 25 KOI 100 LA 30 ön táblázat A szennyvíztisztító telepre előírt határértékek A tervezett telepen a nitrifikáció és a szervesanyag eltávolítás azonosan a levegőztetett reaktorokban történik az ATV irányelv alapján 16 napos iszapkorral és 3,5 g/l lebegőanyag koncentrációt határoztunk meg. A nitrogéneltávolítás második lépcsőjét (denitrifikáció) egy elődenitrifikációt végző anaerob (nem levegőztetett) reaktor beépítésével valósítjuk meg. A 4. táblázat tartalmazza az ATV-DVWK-A 131E alapján számított és a modellbe beépítésre kerülő főbb reaktortérfogatokat és üzemeltetési paramétereket. Reakor/üzemeltetési paraméter Aerob reaktor Dimenzió Számított térfogatok/üzemeltetési paraméterek Anoxikus reaktor Előülepítő m Utóülepítő Iszap recirkuláció 50 % Belső (nitrát) recirkuláció Fölösiszap elvétel 77 Nyersiszap elvétel m 3 /d 23 Levegő mennyiség Reaktorokban alkalmazott oldott oxigén koncentráció mg/l 2 4. táblázat A reaktor és ülepítő terek méretei és főbb üzemeltetési paramétereik Fontos megjegyezni, hogy a modellezés során a biológiai reaktorokat, valamint az utóülepítőket két párhuzamos ágra osztottuk (1. ábra). A telep tervezésekor nem számoltunk az iszapkezelésből származó többletterhelésekkel (az ATV-DVWK-A 131E nem tartalmaz az iszapkezelésre vonatkozó számítási elveket), mivel a számításunk célja az ATV-DVWK-A 131E alapján méretezett kis szennyvíztisztító telep érzékenységének a vizsgálata volt a BIOWIN 3.0 alkalmazásával. A BIOWIN 3.0-ban felépített telep terhelését a tervezési értékekhez mérten 150 %-al megemeltük, ezért a határértékek betartásához szükséges volt a belső recirkuláció emelése az ATV alapján kiszámolt értékhez képest. 3. A szennyvíztisztító telep BIOWIN 3.0 modellben alkalmazott beállítási paraméterei A modellszámítások elvégzésekkor a kanadai központú Envirosim Ltd. cég által készített programot (Biowin 3.0) használtuk. Az 1. ábra bemutatja a modellben alkalmazásra kerülő szennyvíztisztító telep technológiai folyamatábráját. Az ülepítő terek és reaktor-térfogatok esetében az ATV alapján a számított értékeket alkalmaztuk. A szennyvíztisztító telepre érkező terhelés esetében figyelembe vettük az óracsúcs tényezőt, ezáltal a szennyvíztisztító telepre érkező terhelés számításakor a napi ingadozásokat is beépítettük. A modell futtatások egyszerűsítése érdekében az aerob medencében állandónak feltételezett 2 mg/l-es oldott oxigén koncentrációt határoztunk meg. Mind az anoxikus, mind az aerob medencéket tökéletesen elkevert reaktoroknak feltételeztük, tehát nem vettük figyelembe a reaktorokban esetlegesen kialakuló áramlási holttereket és anoxikus zónákat. A tervezés során meghatározásra került alapadatok (1. táblázat) kivételével, azon adatok esetében, melyek bemenő paraméterként szerepelnek a modellszámítások során, a BIOWIN 3.0 program által felkínált alap paramétereket alkalmaztuk (lásd a jelen fejezetben található táblázatokat). A szennyvíztisztító telepre érkező nyers szennyvíz mennyiségi és minőségi paramétereire vonatkozóan az 5. táblázatban található adatsort használtuk fel. Fontos kiemelni, hogy a táblázatban feltüntetett értékek a tervezési értékekhez viszonyítva a jelen telep esetén 150%- os túlterhelést jelentenek.

17 HÍRCSATORNA Jellemzők Dim. Értékek Időpont h Q d m 3 /d KOI ön mg/l öp NO 3 -N ph Lúgossság mmol/l LA Ca mg/l Mg Oldott O táblázat A befolyó szennyvíz napon belüli mennyiségi és minőségi adatsora Utóülepítő Előülepítő 1. ábra A szennyvíztisztító telep technológiai folyamatábrája Mivel a telep tervezésénél a szennyvízben lévő szennyezőanyag frakciókra vonatkozóan nem rendelkeztünk információkkal, a futtatások során a 6. táblázatban feltüntetett értékekkel számoltunk (Biowin 3.0 manual), melyek a szoftver alapbeállításainak felelnek meg. A Biowin frakciók megnevezése Arányuk Fbs - Readily biodegradable (including acetate) [gcod/g of total COD] 0,16 Fac - Acetate [gcod/g of readily biodegradable COD] 0,15 Fxsp - Non-colloidal slowly biodegradable [gcod/g of slowly degradable COD] 0,75 Fus - Unbiodegradable soluble [gcod/g of total COD] 0,05 Fup - Unbiodegradable particulate [gcod/g of total COD] 0,13 Fna - Ammonia [gnh3-n/gtkn] 0,66 Fnox - Particulate organic nitrogen [gn/g Organic N] 0,5 Fnus - Soluble unbiodegradable TKN [gn/gtkn] 0.,2 FupN - N:COD ratio for unbiodegradable part. COD [gn/gcod] 0,35 Fpo4 - Phosphate [gpo4-p/gtp] 0,5 FupP - P:COD ratio for influent unbiodegradable part. COD [gp/gcod] 0, táblázat A nyers szennyvízben lévő szennyezőanyag frakciók és arányuk

18 18 HÍRCSATORNA A vizsgálataink egyik alapkérdése csapadékesemények következtében befolyó idegenvíz hatására kialakuló iszapelúszások előfordulása volt. A modellben nem tökéletes ülepítőket alkalmaztunk, melyek beállításaikor meg kell adni a telepen lévő eleveniszapos pelyhek ülepedési paramétereit. A jelen esetben egy, a valóságban nem létező telep működését modelleztük, így szintén a program által felkínált alap iszapülepedési paramétereket alkalmaztuk. Az eredmények értékelésekor a következő tényeket fontos figyelembe venni: a BIOWIN 3.0 program számítási hátterébe nincs beépítve, hogy az optimálistól eltérő üzemeltetési paraméterek milyen hatást gyakorolnak az iszapülepedési tulajdonságaira (pl.: fonalasodási, elúszási problémák). Ezért a szennyvíztisztító telepek vizsgálatakor az iszap ülepedési tulajdonságainak elemzése, mikroszkópos vizsgálatok elvégzése elengedhetetlen feltétele a pontos számítások elvégzésének a BIOWIN 3.0 program által felkínált iszapülepedési paraméterek gyakorlati szempontból optimálisnak mondhatóak (gyakorlatban ritkán lehet ennyire gyorsan ülepedő iszapot találni) (Biowin 3.0 manual). A 7. táblázat összefoglalja az utóülepítő esetében figyelembe vett főbb számítási paramétereket. Jellemző számítási paraméterek megnevezése Értéke Maximum Vesilind settling velocity (Vo) [m/d] 170 Vesilind hindered zone settling parameter (K) [l/g] 0,37 Clarification switching function [mg/l] 100 Specified TSS conc.for height calc. [mg/l] Maximum compactability constant [mg/l] táblázat Az utóülepítőben alkalmazott számítási paraméterek 4. A BIOWIN 3.0 program számítási eredményeinek értékelése A futtatások során 30 napos kezdeti ciklust vettünk fel (5. táblázatban feltüntetett befolyó szennyvíz paraméterek mellett) és vizsgáltuk a szennyvíztisztító telep működését. A futtatási idő 31. napján érkezett a telepre az előre meghatározott csapadékesemény következtében befolyó idegenvíz hatására kialakuló megnövelt nyers szennyvíz mennyiség ( % hozam növekedés), majd ezt követően 30 napon keresztül elemeztük a telep tisztítási hatásfokának a változását. Az eredményeket a ábrák szemléltetik. 2. ábra Az elfolyó víz lebegőanyag és KOI koncentrációja 3. ábra Az elfolyó szennyvíz összes foszfor, összes nitrogén és ammónium-ion koncentrációja Az első futtatás során a 31. napon egy m 3 /dos csúcsterhelés éri a telepet 180 percen keresztül, amely 200%-os befolyó vízmennyiség növekedést jelent a m 3 /d-os terheléshez képest. A futtatási eredmények alapján a következő megállapítások tehetők: A csapadék eseményt megelőző 30 napon keresztül a szennyvíztisztító telep a 150%-os túlterhelés ellenére is képes volt tartani a tervezés során alapul vett határértékeket. A csapadékesemény következtében, amely a telepre befolyó vízmennyiséget megkétszerezte (higított nyers szennyvíz), lebegőanyag esetében az elfolyó tisztított szennyvíz túllépte a szennyvíztisztító telepre vonatkozó határértéket. Amely a KOI emelkedésével együtt egyértelműen iszapelúszást jelent az optimális iszapülepedési paraméterek ellenére (7. táblázat). A telep az egyéb vizsgált paraméterek esetében tudta tartani az előírt határértékeket. A csapadékesemény miatt befolyó idegenvíz hatásának eltűnéséhez közel négy napra volt szükség. A második futtatás során több egymást követő csapadékesemény hatását vizsgáltuk. A csapadékesemények ideje alatt kialakult befolyó nyers szennyvíz paramétereit és mennyiségét a 8. táblázat tartalmazza. Az előző futtatásokhoz hasonlóan a csapadékeseményeket megelőzően a 30 napos kezdeti ciklust vettünk fel. A négy egymást követő csapadékesemény futtatási eredményeit a ábra szemlélteti. A futtatási eredmények alapján a következő megállapítások tehetők: A csapadék eseményt megelőző 30 napon keresztül a szennyvíztisztító telep a 150%-os túlterhelés ellenére is képes volt tartani a tervezés során alapul vett határértékeket. Az egymást követő négy csapadékesemény következtében, amely a telepre befolyó vízmennyiséget megkétszerezte (higított nyers szennyvíz), több vízminőségi paraméter esetében is határérték túllépés volt megfigyelhető:

19 HÍRCSATORNA Paraméter Dim. Értékek Időpont h Q d m 3 /d KOI ön mg/l öp NO 3 -N ph Lúgossság mmol/l LA Ca mg/l Mg Oldott O táblázat A csapadékesemények ideje alatt kialakult befolyó nyers szennyvíz paraméterei 4. ábra Az elfolyó víz lebegőanyag és KOI koncentrációja 5. ábra Az elfolyó szennyvíz összes foszfor, összes nitrogén és ammóniumion koncentrációja a) A lebegőanyag koncentráció esetében az elfolyó tisztított szennyvíz jelentős mértékben túllépte a szennyvíztisztító telepre vonatkozó határértéket. (maximális számított érték: mg/l). b) A KOI esetében szintén jelentős határérték túllépés tapasztalható (maximális érték: mg/l) Az eredmények alapján jól látható, hogy ezen csapadékesemények következtében befolyó idegenvíz hatására, különösen a hosszabb ideig tartó csapadékesemények idején már jelentős mennyiségű iszapelúszás történik, még ideálisan ülepedő iszap esetében is (7. táblázat). A tápanyag eltávolításakor szintén tartós határérték túllépés tapasztalható, az összes nitrogén esetében 77 mg/l, míg az összes foszfor esetében a 48 mg/l volt a maximális érték az elfolyóban, amelyek szintén jelentős mennyiségű az iszapelúszást jeleznek. A csapadékesemény hatásának kompenzációjához közel négy napra volt szükség. 5. Összefoglalás Jelen tanulmányban bemutattuk, hogy az ATV-DVWK-A 131E alapján méretezett kis szennyvíztisztító telep 150% hidraulikai túlterhelés esetén is képes tartani a tervezés alapjaként meghatározott vízminőségi határértékeket a BIOWIN 3.0 modell számításai alapján. A BIOWIN 3.0 segítségével szintén megvizsgáltuk, hogy a befolyó vízmennyiséget jelentősen növelő csapadékesemény következtében befolyó idegenvizek, milyen hatással lehetnek egy optimálisan üzemelő szennyvíztisztító telepre. A számítások során az ismeretlen paraméterek tekintetében a BIOWIN 3.0 program által felkínált értékek kerültek alkalmazásra, melyek a valóságnál optimálisabb üzemeltetési paramétereket jelentenek (optimális szennyezőanyag frakciók, optimális iszapülepedési sebesség). A futtatási eredmények alapján látható, hogy a csapadékesemények következtében megnövekedett befolyó nyers szennyvíz mennyiség hatására a telepen iszapelúszás jelentkezik. Az empirikus méretezési módszerek (ATV-DVWK-A 131E) és a matematikai modelleket használó szoftverek (BIOWIN 3.0) adatigényei jelentősen eltérnek, melynek következtében a bemutatásra kerülő eredmények kizárólag az adott, fiktív telepre vonatkoznak. A BIOWIN 3.0 alkalmazásakor fontos figyelembe venni, hogy a nagymennyiségű adatigény következtében a pontos számítások érdekében az adott üzemelési gondokkal küzdő (iszapülepedési problémák, tisztítási hatásfok csökkenés) telepre jellemző paramétereket minden esetben meg kell határozni.

20 20 HÍRCSATORNA Felhasznált irodalom Guisy Lofrano, Jeanette Brown (2010): Wastewater management through the ages: A history of mankind Science of Total Environment, Science of the Total Environment, Volume: 408, Issue: 22, Publisher: Elsevier B.V., Pages: Juhász, E. (2011): A szennyvíztisztítás története, MaVíz - Budapest MSZ-EN 752 (2008): Települések vízelvezető rendszerei ATV-DVWK-A 131E Dimensioning of Single-Stage Activated Sludge Plants Biowin 3.0 manual KA Abwasser-Abfall 10/2011 Tartalomjegyzék A kiadó előszava Ipari szennyvizek szakmai ágazatok, eljárások és teljesítőképesség Karl-Heinz Rosenwinkel (Hannover) Beszámolók A nyomelemektől az árvízig Észak-kelet DWA-tartományi szövetségi konferencia Bad Suderode-ban Tizedik Young Water Professionals Programme ( Fiatal Vízügyi Szakemberek Programja ) Jubileumi rendezvény a 2011-es Wasser Berlin kiállítás alkalmából Gabriele Martens (Hennef) Csapadékvíz-kezelés szennyvíztisztító berendezésekben Folyamatok és megoldási kezdeményezések 85. Települési Vízgazdálkodási Kollokvium Stuttgartban Sebastian Tews, Isabelle Fechner és Ulrich Dittmer (Stuttgart) Ipari szennyvizek Az ipari szennyvíztisztítás jövője Eljárások, költségek, energia Karl-Heinz Rosenwinkel, Linda Hinken, Axel Borchmann, Sabrina Kipp és Corinna Lorey (Hannover) A fotovoltaikus iparból származó szennyvizek és azok hatása a kommunális szennyvíztisztításra Otto Nowak (Graz/Ausztria) és Gerold Bönisch (Drezda) A tejiparból származó szennyvíz tisztítása Ute Austermann-Haun (Detmold) és Alvaro Carozzi (Weyarn) A gépjármű-mosásból származó szennyvíz tisztítása Veit Flöser (Hannover) Az iparfelügyelet stratégiái a gyakorlatban Eredmények a benchmarkingból Torsten Franz (Hamburg) és Edzard Peters (München)