Magyar-szerb határon átnyúló szakmai együttműködés az arzénmentes ivóvízért (IPA projekt) Melicz Zoltán EJF Baja MaSzeSz Konferencia, Lajosmizse, 2012. május 30-31.
Arzén Magyarország Forrás: ÁNTSZ (2000)
Arzén és ammónium -tudásplatform Eötvös József Főiskola (Baja) és az Újvidéki Egyetem IPA pályázat (ARSENICPLATFORM) EU finanszírozás Tudásplatform -együtt gondolkozás, a technológiai fejlesztésekhez szükséges ismeretanyagok bővítése
Mit? tisztítási eljárások/technológiák fejlesztése fontos vízminőségi paramétereknek a hatását vizsgáljuk (különböző tisztítási eljárások esetén) tisztítási folyamatok hatásfoknak növelése, a biztonságos, és kedvező költségek melletti üzemeltetés feltételeinek biztosítása, hatékony tisztítóegységek fejlesztése.
Kinek? a szakma (pl. a vízmű szolgáltatók és víztisztítás-technológia tervezők) számára, technológiai fejlesztésekhez/átalakításokhoz Hatóságok Tervezők/beruházók
Mit tudunk most? Számos eljárás alkalmas lehet Nem biztos, hogy jók(messziről jött ember ) Sok kis vízműnél van gond Már folyik a vízminőség javító program végrehajtása
Alkalmazott technológia Koaguláció és szilárd/folyadék fázisszétválasztás Aktivált alumínium-oxidon történő adszorpció Granulált vas-hidroxidon történő adszorpció Ioncserés eljárás Meszes vízlágyítás során történő arzén eltávolítás Membrán technológiák Arzén-eltávolító mechanizmus kicsapatás adszorpció koprecipitáció adszorpció adszorpció speciális adszorpció adszorpció a csapadék felületén, koprecipitáció nyomás hatására történő szilárd/folyadék fázisszétválasztás (előtte koaguláció) vagy: oldott As eltávolítása (RO, nanoszűrés)
Arzén eltávolítása koagulációval + szilárd folyadék fázisszétválasztás Lépései: Oxidáció Koaguláció (szilárd formává történő átalakítás) Szilárd/folyadék fázisszétválasztás (ülepítés, szűrés)
Az eltávolítás hatékonyságát befolyásoló tényezők arzén oxidációs száma ph alkalmazott koaguláns koaguláns dózis egyéb szennyezők (pl. foszfát, szilikát) Forrás: Laky, D.. 2010)
Az alkalmazott koaguláns típusa membránszűrt As (ug/l) 250 200 150 100 50 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 mmol Me/L FeCl3 koaguláns Al2(SO4)3 koaguláns Bopac koaguláns Ezen eredmények azt mutatják, hogy a vas-klorid lényegesen hatékonyabb koagulálószer mint az alumínium-szulfát As(V) eltávolítása FeCl 3, Al 2 (SO 4 ) 3 és Bopac koagulánsokkal ~ 200 µg/l kezdeti arzénkoncentrációról (budapesti csapvízből készített modell oldat) Forrás: Laky, D.. 2010)
Szervesanyag tartalom hatása az arzéneltávolításra oldott As (ug/l) 250 200 150 100 50 KOI = 12,7 KOI = 1 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 mmol Fe/L Arzenát eltávolítása vas-klorid koagulálószerrel csepeli nyersvízből (KOI = 1 mg/l) és hortobágy-szásztelki nyersvízből (KOI = 12,7 mg/l) készített modell oldatokból (arzén koncentráció ~ 200 µg/l) Forrás: Licskó I..
70 60 50 Foszfát koncentráció hatása 0,38 mg /L kezdeti PO4-P koncentráció 0,27 mg /L kezdeti PO4-P koncentráció 0,17 mg /L kezdeti PO4-P koncentráció As (µg/l) 40 30 20 10 0 0 1 2 3 4 5 6 Fe (mg/l) Három különböző kezdeti foszfátkoncentráció (0,38; 0,27; 0,17 mg PO 4 -P/L) Azonos kezdeti arzénkoncentrációk (58 µg/l) Növekvő koaguláns dózisok (vas-klorid: 0 5,7 mg Fe 3+ /L) Forrás: Laky, D.. 2010)
Aktivált alumínium-oxid lényegében adszorpció: a szelén, fluorid, klorid és szulfát rontja a hatásfokot ph szabályozás szükséges a hatékony arzenát adszorpcióhoz Van elég nyersanyag? Regenerálás bonyolult (kis vízműveknél) Hatásfoka gyorsan romlik a többszöri regenerálással Brine-víz elhelyezési problémák
Membrántecnológiák Ultraszűrés, nanoszűrés, fordított elektrodialízis Nagy vízveszteség Egyszerű üzem Ár?
Ammónium eltávolításra szolgáló technológiák Stripping (kihajtás, kilevegőztetés) Adszorpció Ioncsere Fordított ozmózis Mikrobiológiai oxidáció Törésponti klórozás Forrás: Licskó, I. (2009)
Törésponti klórozás Jól kézben tartható, szabályozható Az ammónium ionok csaknem teljesen kivonhatók a vízből
Hátrányok Nagy mennyiségű klór kell hozzá THM (trihalo-metán) és AOX (adszorbeálható szerves halogének) vegyületek - egészség Szerves mikroszennyező anyagok eltávolítása (pl. adszorberrel)
THM és AOX Mennyiségük a víz minőségétől függ: elsősorban a víz szerves anyag tartalmának, minőségének, a klórdózisnak és a kontakt-időnek függvénye A törésponti klórozás helyének és időtartamának meghatározása helyszíni vizsgálatokat igényel
Ammónium eltávolítás nitrifikációval Előnyök Nincs melléktermék (???) Nem kell vegyszereket adagolni Biológiai rendszert alkalmazunk (ez hátrány is) Költségkímélő eljárás Hátrányok A folyamat nem szabályozható NO2- képződés Nincs a kezünkben megfelelő ellenőrzési és vezérlési módszer Forrás: Licskó, I. (2009)
Adszorpció Bizonyos zeolitok (montmorillonit, mordenit) előnyben részesítik az ammónium ionokat az ioncsere adszorpció során Adszorpciós kapacitásuk korlátozott Kimerülésüket követően regenerálhatók (NaCl, NaOCl) Az ammónium ion mellett jelentős a Ca és Mg megkötő képesség A regenerálások számának növekedésével csökken az ammónium ion megkötő kapacitás Üzemszerű használatra nem alkalmasak
Ioncsere -műgyanták Nem szelektívek az ammónium ionra, mint a zeolitok, ezért lényegesen gyengébb a megkötődésük, mint zeolitokon A kétértékű ionok megkötődése lényegesen hatékonyabb Befertőződés (mikroorganizmusok megjelenhetnek) Hatékonyság nem elég nagy
Membrántechnológia fordított ozmózis (RO) Alig maradt a vízben valami még mindig drága (beruházás, üzemelés, pótlás) Ágyúval verébre? Hatásfoka: attól is függ, alkot-e az ammónium komplexeket más vegyületekkel: ha igen, könnyebb eltávolítani (akár 99%)!
Az IPA projekt tervezett (főbb) lépései Adatgyűjtés hazai vízművek Kísérleti eszközök fejlesztése félüzemi berendezések Technológiai vizsgálatok (laboratóriumi és félüzemi szinten) Arzéntartalmú iszap kezelése, stabilizáció (Újvidéki Egyetem) NOM vegyületek és élettani hatások (Újvidéki Egyetem)
További tervek -IPA Kistérségi rendszerek fejlesztése (Szerbia) Mintaterület (Észak-bánáti régió) NOM vegyületek hatásai Költséghatékonysági vizsgálatok