A Kis méretű szennyvíztisztító és víz újrahasznosító berendezés fejlesztése TéT 08 RC SHEN kutatási projekt eredményei és jövőbeli alkalmazási l lehetőségei Szakmai tudományos konferencia Miskolc, 2011. 02. 14. Membrántisztítási továbbfejlesztések a Shenzen projekt keretén belül Doc. Dr. Takács János, Nagy Sándor tanszéki mérnök Miskolci Egyetem MFK Ny. K. Eljárástechnikai Intézete
TARTALOM Fázisszétválasztás Szilárd szennyezők Membránszűrés (eljárások, modulok) Eltömődés, tisztítás Üzemi berendezés felépítése Kísérleti berendezések, eredmények Javaslattétel
Fázisszétválasztás A szennyvíztisztításban az egyik legfontosabb feladat a fázisszétválasztás, a szilárd anyag leválasztása, mérettől függetlenül. ül
A kommunális szennyvíz szilárd szennyezői 1. Eredeti szilárd szennyezők szerves szervetlen Eltávolítás: rács, homokfogó, előülepítő 2. Szennyvíztisztítás közben jelentkező szilárd anyagok: lebontott mikroorganizmusok (baktériumok, vírusok) Eltávolításuk: hagyományos út: utóülepítés újabban: membránszűrés
Membránszűrés I. A biológiai tisztítást követően: a baktériumokat, vírusokat lehető legnagyobb gy hatásfokkal válasszuk le; a víz ne legyen fertőző, baktérium és vírusmentes legyen MEMBRÁNSZŰRÉS
Membránszűrés II. A membránszűrés, egy jól megválasztott porózus lap, membrán segítségével a feladott szuszpenzióból, szennyvízből a kívánt méretű részecskék, nagymolekulák, sók, vegyszeres kezelés és lepényképződés nélküli, nyomáskülönbség segítségével történő leválasztása. Feladata a d<3 µm anyagok kleválasztása, lepényképződés nélkül. A membránszűrés általános modellje:
Dead end üzem sematikus ábrája Eljárások I. Dead- end üzemmód Működés: Szűrendő médium átáramlik a szűrőn (kávéfilter), a kiszűrt részecskék a membránon rakódnak le, a lerakódás időben növő áramlási ellenállást okoz, amit időnként (szűrési intervallum) öblíteni kell. Szakaszos üzemeltetés (öblítés, nyomáskülönbség kompenzáció). Csekély fajlagos energiafelhasználás (0,1 0,5 kwh/m 3 permeátum). Nagyon kis szilárdanyag tartalom a feladásban.
Eljárások II. Keresztáramú üzem Működés: Ebben az üzemben a membránnal párhuzamos áramlás valósul meg. A keresztáram kontrollálni tudja a lerakódások képződését a membránon. Magas energiaigény, ami a membrán túláramhoz szükséges. Keresztáramú üzem sematikus ábrája
Eljárások III. Bemerülő membrán Működés: a membránokat direkt a szűrendő médiumot tartalmazó medencébe helyezik és permeátum oldali depressziót alkalmaznak. A lerakódások szabályozása levegő bevezetésével történik; Nagy szilárdanyag tartalmú vizekre; Energiaigény kb. 0,3 0,7 kwh/m 3, kis permeátumáram (10..30 l/m 2 h) Bemerülő membrán üzemmódjai
Membránmodulok I. Tömlőmembrános modulok Csőmodulő Kapilláris modulok
Membránmodulok II. Lemezmodul A lemezmodulok fordított ozmózis, ultraszűrés és pervaporációnál alkalmazzák. Nagy flexibilitás a különböző membránanyagok tekintetében. Nagyszámú tömítés mellett a nagy belső nyomásveszteség Lapmembrán
Membránmodulok III. Párna modul Csigamodul
Eltömődés Tisztítási módok Adott intervallumonkénti lerakódás leválasztásra a permeátum visszaöblítés (permeátum oldali nyomásnöveléssel folyásirány változtatás). Rövid idejű keresztáramú öblítéssel. Kétfázisú (víz és levegő) túláramoltatással (nagy falmenti húzófeszültség) távolítják el a lerakódásokat. Időnként kémiai i tisztítás títá válik szükségessé. é
Szűrési ciklusok dead end üzemben
JDL MBR elölnézete és elrendezési rajza Membrán modul feladata: a lebontó mikroorganizmusok leválasztása a vízből. Feladat: üzemeltetési paraméterek meghatározása, javaslattétel a jobbításra. Anox/anaerob tér (tisztítás denitrifikációs folyamata). Aerob tér (szerves anyag biokémiai lebontása, és az ammónia nitrifikálódása, a tisztított víz leválasztása). Tisztavíz tér
Membránszálak az üzemi berendezésben Az üzemeltetés során nem volt előülepítés, a szennyeződés jelentős
Szennyeződések 2000 nagyítás 15000 nagyítás Mikroszkópfelvétel: A membráncső felületének elszennyeződése, és összetétele
Membránszűrő állomás laboratóriumi membránszűrő állomás 150 140 130 120 ] víz mennyisége [ml 90 perc alatt leszûrt 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 Nyomáskülönbség [mbar]
Lapmembrán kísérleti kör 0,3 0,25 Telje esítmény (m3/m2 2h) 02 0,2 0,15 0,1 0,05 0 1 2 3 Nyomáskülönbség (1=50; 2=22,5; 3=12 mbar)
A 0,2 µm-es lapmembrán alkalmazásával elérhető teljesítmények, illetve a szükséges szűrőfelület az 50 m3/d, illetve 100 m3d teljesítmény igény esetén. Az alap berendezésben az 50m3/d teljesítményt 105 m2 szűrőfelület biztosítja. A szűrési nyomáskülönbség: 0,03-0,3 MPa. p vákuum mbar Fajlagos Szükséges szűrőfelület teljesítmény m 2 m 3 /m 2 h Q= 50 m 3 /d Q= 100 m 3 /d 50 026 0,26 81 8,1 16 22,5 0,123 17 34 12 0,038 55 110
A membrán tisztítási eljárás vizsgálata 1. Mechanikai kezelés: A membrán szűrő szálak között szennyvíz oldali levegő beáramlás (pehely leválasztás). Esetleg szűrlet ű oldali li levegő/folyadék l bevezetés (pillanatszerűen megakasztja a szűrési mechanizmust). A koaguláló-flokkuláló és ülepítő rendszert úgy terveztük, hogy a membránszűrésre veszélyesebb szálas-fonalas szennyeződések ne jussanak a biológiai fokozatra, és ez által a membránokra. Szennyvíz oldali levegővel optimális levegő bevezetés (pehely kiválás ellen; az aerob térben szükséges oxigén bevezetése). Vegyszeres nátrium-hypokloritos kezelés 2. Kémai kezelés: A szennyvízből oldott anyagok kicsapódása következhet t be Kémia kezelés hatására a kicsapódott vegyületeket visszaoldódnak, (leállás szétszerelés melletti lúgos-savas áztatásos oldás)
Javaslattételek A jelenlegi kapilláris membrán helyett lapmembrán alkalmazása; Vegyszeres ill. permeátummal történő tisztítás helyett rövid idejű sűrített levegős tisztítás alkalmazása; Időközönként leállás, membrán felületének vegyszeres tisztítása (sók, letapadt szennyezők eltávolítására); Ciklusidők idők meghatározása á hosszabb időt vesz igénybe (1 hónap alatt nem jelentkezett a leállás igénye)
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!