Eljárás kidolgozása az eleveniszapos denitrifikáció műveletének kinetikai

Hasonló dokumentumok
Úszó fedlapok hatásának vizsgálata nem levegőztetett eleveniszapos medencék működésére nagyüzemi helyszíni mérésekkel és matematikai szimulációval

Biokémiai folyamatok populáció-dinamikai hatásai az eleveniszapos szennyvíztisztításban

Felszíni oxigén beoldódás kizárása úszó fedlappal nem levegőztetett eleveniszapos medencékből

Vegyipari és Biomérnöki Műveletek. Szennyvíztisztítási biotechnológia

az Észak-pesti Szennyvíztisztító Telepen Telek Fanni környezetvédelmi előadó

BIM környezetmérnök M.Sc. Biológiai szennyvíztisztítás

Biológiai nitrogén- és foszforeltávolítás az Észak-pesti Szennyvíztisztító Telepen

Nitrogén és foszfor eltávolítás folyamatának optimalizálása az Észak-pesti Szennyvíztisztító Telepen

Kassai Zsófia üzemeltetési csoportvezető Fővárosi Csatornázási Művek Zrt április 19.

Hazai lépések a szennyvíztisztításban a fenntartható jövőnkért (Hozzászólás Dr. Varga Pál előadásához)

hír CSATORNA TARTALOM

Biológia, biotechnológia Környezetvédelem, szennyvíztisztítás altémakörök

Eljárás kidolgozása az eleveniszapos denitrifikáció műveletének kinetikai

Korszerű eleveniszapos szennyvízkezelési eljárások, a nitrifikáció hatékonyságának kémiai, mikrobiológiai vizsgálata

2. Junior szimpózium december 9. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem. A pápai szennyvíztisztító telep szabályozásának sajátosságai

Eleveniszapos biofilmes szennyvíztisztító rendszerek biológiai nitrogén eltávolításának kombinált optimalizálása

Nitrogén- és szénvegyületek átalakulásának követése egy többlépcsős biológiai szennyvízkezelő rendszerben

Biológiai szennyvíztisztítás

A biológiai szennyvíz tisztítás alapjai. Roboz Ágnes Budapesti Corvinus Egyetem PhD hallgató

IPARI ÉS KOMMUNÁLIS SZENNYVIZEK TISZTÍTÁSA

Fotódokumentáció. Projektazonosító: KMOP /

Mikrobiológiai üzemanyagcella alapvető folyamatainak vázlata. Két cellás H-típusú MFC

Szennyvíztisztítás (szakmérnöki kurzus)

Vegyipari és Biomérnöki Műveletek. Szennyvíztisztítási biotechnológia

Mikrobiológiai üzemanyagcellák szervesanyag-eliminációs hatékonyságának vizsgálata

A project címe Fluidizációs biofilm reaktor szennyvíz kezelésére.

MEGOLDÁSOK ÉS ÜZEMELTETÉSI TAPASZTALATOK

A szennyvíztisztítás üzemeltetési költségeinek csökkentése - oxigén beviteli hatékonyság értékelésének módszere

A szennyvíztelepi biogáz termelő fermentációs folyamatok nyomon követése kémiai és biokémiai módszerekkel. Doktori értekezés tézisei.

Mélységi víz tisztítására alkalmas komplex technológia kidolgozása biológiai ammónium- mentesítés alkalmazásával

Hol tisztul a víz? Tények tőmondatokban:

Oxigéndúsítási eljárás alkalmazása a Fejérvíz ZRt. szennyvíztisztító telepein

MEZOFIL ÉS TERMOFIL AEROB ISZAPSTABILIZÁCIÓ

A tisztítandó szennyvíz jellemző paraméterei

A szennyvíztisztítás célja és alapvető technológiái

DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

A szénforrás és a tápanyag elérhetőség szerepe az eleveniszap szerkezet kialakulásában és a bioreaktor elrendezés optimalizálásában

A CIKLIKUS. Inwatech Környezetvédelmi Kft TECHNOLÓGIÁK ÚJ GENERÁCIÓJA

Létesített vizes élőhelyek szerepe a mezőgazdasági eredetű elfolyóvizek kezelésében

Bevezetés - helyzetkép

Kis szennyvíztisztítók technológiái - példák

SZENNYVÍZ ISZAP KELETKEZÉSE,

Hulladék-e a szennyvíziszap? ISZAPHASZNOSÍTÁS EGY ÚJSZERŰ ELJÁRÁSSAL

Nitrogén-eltávolítás az Észak-pesti Szennyvíztisztító Telepen

KÖRNYZETVÉDELMI MŰVELETEK ÉS TECHNOLÓGIÁK I. 7. Előadás. Szennyvíztisztítási technológiák 2. Bodáné Kendrovics Rita ÓE RKK KMI 2010

VÍZISZÁRNYAS FELDOLGOZÓ ÜZEMBŐL SZÁRMAZÓ IPARI SZENNYVÍZ TISZTÍTÁSA. MASZESZ Ipari szennyvíztisztítás Szakmai nap. Előadó: Muhi Szandra

Szennyvíztisztítás. oldott anyagok + finom lebegő szilárd anyagok + mikroorganizmusok + szerves anyagok lebontása, eltávolítása

A szennyvíztisztítás célja és alapvető technológiái. I. A biológiai bonthatóság fogalma és környezetvédelmi jelentősége. A környezetvédelem alapjai

PANNON Egyetem. A szennyvíztisztítás fajlagos térfogati teljesítményének növelése. Dr. Kárpáti Árpád március 28.

MMK Szakmai továbbk SZERVESANYAG ELTÁVOLÍTÁS

Eljárás nitrogénben koncentrált szennyviz kezelésére

MEMBRÁNKONTAKTOR ALKALMAZÁSA AMMÓNIA IPARI SZENNYVÍZBŐL VALÓ KINYERÉSÉRE

Rejtett hibák és bizonytalanságok feltárása az eleveniszapos foszfor eltávolítási hatékonyság meghatározásában

VÍZTISZTÍTÁS BIOLÓGIAI MÓDSZEREKKEL. Készítette: Kozma Lujza és Tóth Ádám

A nitrogén körforgalma. A környezetvédelem alapjai május 3.

Fölösiszap mennyiségének csökkentése ózonnal

A DEMON technológia hatása a Budapesti Központi Szennyvíztisztító Telepen ammónium-nitrogén mérlegére

BIOLÓGIAI SZENNYVÍZTISZTÍTÓ VILLAMOS ENERGIA FELHASZNÁLÁSÁNAK CSÖKKENTÉSE A LEVEGŐZTETÉS SZABÁLYOZÁS OPTIMALIZÁLÁSÁVAL

N ÉS P HIÁNY HATÁSAI,

Kis szennyvíztisztítók technológiái - példák

Eleveniszapos szennyvíztisztítási technológiák és szabályozás igényük fejlődése

A szennyvíztisztítás üzemeltetési költségének csökkentése

Aerob szennyvíztisztítási folyamatok modellezése Domokos Endre Kovács Károly

Eleveniszapos biofilmes szennyvíztisztító rendszerek biológiai nitrogén eltávolításának kombinált optimalizálása

Az eleveniszap low S- low DO fonalasodásának és reológiai tulajdonságainak vizsgálata folytonos üzemű laboratóriumi modellkísérletben

Technológiai szennyvizek kezelése

Milyen biológiai okai vannak a biológiai fölösiszap csökkentésnek? Horváth Gábor Szennyvíztechnológus

HUNTRACO- ORM biológiai szennyvíztisztító berendezés-család

A szennyvíztisztítás célja és alapvető technológiái. I. A biológiai bonthatóság fogalma és környezetvédelmi jelentősége. A környezetvédelem alapjai

A hazai szennyvíztisztító kapacitás reális felmérésének problémái

1. Bevezete s L.UNGVÁRI 1, Z. FÜLÖP 2

Megnövelt energiatermelés és hatásos nitrogéneltávolítás lehetőségei a lakossági szennyvíztisztításnál. Dr. Kárpáti Árpád Pannon Egyetem

Gondolatok egy szennyvizes jogszabály módosítást megelőzően

MEMBRÁNTECHNOLÓGIAI SZAKMAI NAP MASZESZ - Budapest

Adatgyűjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb műszerei

SZAKASZOS ELEVENISZAPOS TECHNOLÓGIÁK SAJÁTOSSÁGAI Garai György Érd és Térsége Csatorna Szolgáltató Kft.

Ivóvízminőség javítása a tabi kistérség 8 településén

Vízben oldott antibiotikumok (fluorokinolonok) sugárzással indukált lebontása

A tanszék korábbi nagy korszakai

Biológiai szennyvíztisztítás klasszikus modellje (városi szennyvíz tisztítására) Biológiai műveletek

MMK Szakmai továbbk SZENNYVÍZTISZT TELEPEK INTENZIFIKÁLÁSA

Környezeti Biológia Szennyvíztisztítási Műveletek

Szennyvíz és szennyvíziszap-komposzt gyógyszermaradványainak mikrobiális eltávolítása

Eleveniszapos szennyvíztisztítás fejlesztésének irányai I-II.

Előadó: Spissich Ákos Pannon-Víz Zrt. Nyúli üzemmérnökség szennyvízágazat vezető

Ipari vizek tisztítási lehetőségei rövid összefoglalás. Székely Edit BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék

Solymá r nágyko zsé g szénnyví z tisztí to télépé

Kvalitatív elemzésen alapuló reakciómechanizmus meghatározás

Nagy szennyvíztisztító telepek anoxikus medencéinek áramlási viszonyai

Hulladékfogadás, együttes rothasztás, biogáz hasznosítás hatékonyságának növelése a DÉL-PESTI SZENNYVÍZTISZTÍTÓ TELEPEN

A nitrifikáció folyamatát befolyásoló tényezők vizsgálta ivóvízelosztó rendszerekben

NEHEZEN BONTHATÓ, VAGY TOXIKUS KOMPONENSEKET TARTALMAZÓ IPARI

PhD DISSZERTÁCIÓ TÉZISEI

A MAGYAR SZENNYVÍZTECHNIKAI SZÖVETSÉG OKTATÁSI PROGRAMJA ÉV

LEVEGŐZTETETT HOMOKFOGÓK KERESZTMETSZETI VIZSGÁLATA NUMERIKUS ÁRAMLÁSTANI SZIMULÁCIÓVAL

Környezetvédelmi műveletek és technológiák 5. Előadás

Az eleveniszapos szennyvíztisztítás - rendszerkiépítésének konfigurációi -

Szennyvíziszap dezintegrálási és anaerob lebontási kísérlete. II Ökoenergetika és X. Biomassza Konferencia Lipták Miklós PhD hallgató

Szabó Anita Egyetemi adjunktus BME Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék. Előülepítő. Eleveniszapos Utóülepítő. Fölösiszap. Biogáz.

2009. február 27. Takács Erzsébet

Átírás:

Ph.D. értekezés tézisei Eljárás kidolgozása az eleveniszapos denitrifikáció műveletének kinetikai optimálására Készítette: Plósz Benedek György Témavezető: Dr. Jobbágy Andrea egyetemi docens BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Mezőgazdasági Kémiai Technológia Tanszék BUDAPEST, 2004

1. BEVEZETÉS A környezet védelme érdekében a szennyvíztisztítással szemben támasztott követelmények világszerte egyre bővülnek és egyben szigorodnak is, a hatásvizsgálatok újabb és újabb eredményei nyomán. Ennek megfelelően a N- és P-eltávolítás azért került előtérbe, mivel a befogadó vízterek élővilágát veszélyeztető elnövényesedést (eutrofizáció) okoz. A mindmáig legelterjedtebben alkalmazott eleveniszapos szennyvíztisztításban mind a hatékony nitrogén-, mind a hatékony foszforeltávolítás érdekében a hagyományos aerob medencéken túlmenően, levegőztetés nélkül működtetett, ún. anoxikus (NO - 3, elektronakceptorral üzemelő) ill. anaerob zónák beiktatása vált szükségessé. A különböző körülmények között lejátszódó folyamatok kinetikai vizsgálata a rendszerek adekvát tervezésében és működtetésében egyaránt fontos. A denitrifikációs folyamatok során a nitrátot főként heterotróf, ún. fakultatív aerob mikroorganizmusok hasznosítják terminális elektron-akceptorként, oxigén hiányában, szénforrás felhasználásával. Az anoxikus tér megfelelő kialakítása mind a kísérleti, mind pedig a nagyüzemi gyakorlatban összetett problémát jelent. Az elméleti alapok és a gyakorlati tapasztalatok alapján egyértelműen megállapítható, hogy az ellenőrizetlenül beoldódó oxigén a biológiai nitrogéneltávolítás mértékét és sebességét egyaránt befolyásolhatja. Ennek ellenére, ezen biodegradációs folyamatok laboratóriumi méretű kinetikai vizsgálatára és ezúton az oxigén beoldódás hatásának üzemi méretű előrejelzésére mindmáig nem dolgoztak ki megfelelő kísérleti eljárást. 2. ALKALMAZOTT ELJÁRÁSOK ÉS MÓDSZEREK Kutatásaink fő célja a denitrifikációs terekben lezajló folyamatok kinetikájának vizsgálata, a tervezés és üzemeltetés számára hasznos következmények feltárása volt, melynek során tevékenységünk az alábbi meghatározó munkafázisokat tartalmazta:! Egy olyan kísérleti módszer kifejlesztése, mellyel - az oxigén kizárása mellett az anoxikus folyamatok vizsgálhatók. 1

! Az oxigén gátló szerepének vizsgálata az anoxikus terekben lejátszódó denitrifikációs folyamatokra különböző szubsztrátok mellett.! Matematikai modell kifejlesztése a folyadékfelszínen beoldódó oxigén denitrifikációs kinetikára gyakorolt hatásainak nyomonkövetésére.! A különböző üzemeltetési paraméterek hatásainak matematikai szimulálása az anoxikus reaktorok üzemének optimálása érdekében.! Folytonos üzemű, összehasonlító modellkísérlet elvégzése a beoldódó oxigén hatásainak vizsgálatára. 3. EREDMÉNYEK Az eleveniszapos denitrifikáció megfelelő, kinetikai optimalizációja a biológiai szennyvíztisztító rendszer tervezése során akkor kiemelkedően fontos, ha a tisztítandó szennyvízre jellemző szén:nitrogén arány viszonylag alacsony. Kimutattuk, hogy ezekben az esetekben a folyadék felszínen történő oxigénbeoldódás gátló hatása már nem elhanyagolható, sőt figyelembevétele elengedhetetlen a megfelelő eltávolítási hatásfok költségkímélő biztosításához. Elméletünket szakaszos ill. folytonos kísérletekben, valamint egy új matematikai modell alkalmazásán keresztül bizonyítottuk. Végül pedig optimalizációs javaslatokat adtunk az eleveniszapos denitrifikáció megfelelő bioreaktor elrendezésének kialakításához.! Az oxigén távollétében lejátszódó folyamatok, ill. a beoldódó oxigén denitrifikációra gyakorolt hatásának vizsgálata céljából kifejlesztettünk egy az ún. Nulla-gázterű Reaktor felhasználásán alapuló kísérleti eljárást.! Kísérletekkel igazoltuk, hogy a beoldódó oxigén denitrifikációs folyamatokra gyakorolt hatásának nagysága erősen függ a denitrifikációs sebesség nagyságától. A mérések alapján megállapítást nyert, hogy a denitrifikációs folyamatok vizsgálatakor komoly hibát okoz az anoxikus terekbe történő ellenőrizetlen oxigénbeoldódás. 2

! Kísérletekkel bizonyítottuk, hogy az oxigén közel állandó beoldódási sebessége ellenére a különböző szubsztrát-fogyasztási sebességek mellett kialakuló, eltérő oxigénszintek felelősek azért a dinamikus hatásért, melynek eredményeképpen a rendszerben lezajló denitrifikációs folyamatok gátlása nem állandó.! Matematikai modellt fejlesztettünk ki az anoxikus terekben lejátszódó biológiai folyamatok vizsgálatára, melyben figyelembe vettük a heterotróf mikroorganizmusok aerob és anoxikus növekedését ill. pusztulását, a lebegő szervesanyag hidrolízisét valamint a felületi oxigén-beoldódást. A modell megalkotásánál a denitrifikáció nitrát-, nitrit- és dinitrogén-oxid redukciós lépcsőjét egyaránt figyelembe vettük.! Kommunális és szintetikus szennyvízzel végrehajtott kísérletek eredményeinek felhasználásával elvégeztük a modell paraméter értékeinek megállapítását és alkalmazhatóságának vizsgálatát.! Szimulációs úton is bizonyítottuk a közel állandó felületi oxigén-beoldódás és a különböző denitrifikációs sebességek mellett kialakuló, eltérő oxigénszintek gátló hatását a rendszerben lezajló denitrifikációs folyamatokra.! A matematikai modellel végzett szimulációs vizsgálatok során bemutattuk a felületi oxigénbeoldódás különböző működési paraméterek eltérő értékei mellett tapasztalható hatását a biológiai denitrifikációra. Ennek során vizsgáltuk a befolyó szerves szubsztrát és biomassza koncentráció ill. a felületi oxigén-tömegátviteli tényező és a hőmérséklet nitrogéneltávolításra gyakorolt hatásait.! A modell alkalmazásával bemutattuk, hogy folytonos betáplálású anoxikus bioreaktorok esetén a reaktorkialakítás típusa elhanyagolhatóvá válik, ha a befolyó szerves szubsztrát feleslegben van a denitrifikálandó nitrogénhez képest. Az alacsony szubsztrát-ellátottságú tartományban azonban az anoxikus reaktorok folyadékfelszínének befedése jelentős hatékonyságnövelő megoldást jelent.! Szimulációs vizsgálataink rámutattak arra, hogy a hőfok csökkenésével a beoldódó oxigén gátló hatása felerősödik. Ezért az anoxikus reaktorok lefedése különösen 3

alacsony hőmérsékleteken előnyös, ill. hatékonyan gátolhatja a folyadék hőveszteségét, elősegítve a magasabb hőmérsékleteken való üzemet.! Ugyancsak megmutattuk, hogy amennyiben a felvehető szervesanyag mennyisége szűkös, az anoxikus terek megfelelő reaktortagolása szignifikáns hatékonyságnövelést tesz lehetővé. Ez meglévő, nem kielégítő eltávolítást megvalósító rendszerek esetén költségkímélő intenzifikálást, ill. új telepek létesítésekor jelentős reaktortér megtakarítást eredményezhet.! Bizonyítottuk, hogy magasabb biomasssza-koncentrációkat alkalmazva a megfelelő reaktortagolás a legfontosabb költséghatékony optimalizációs megoldást jelenti, mind fedett, mind fedetlen esetben. A szimuláció során, 4 gl -1 -es kezdeti biomassza koncentrációt alkalmazva az anoxikus terek lefedése még alacsony kezdeti szubsztrát koncentrációknál is csupán csekély hatékonyság-növelési lehetőségnek mutatkozott.! Az eleveniszapos rendszerek bioreaktor elrendezésének nitrogén-eltávolításra gyakorolt hatását folytonos, félüzemi összehasonlító kísérletben is igazoltuk. A tagolt ill. tagolatlan anoxikus szelektort tartalmazó, teszt és referencia rendszerrel végzett mérések során rámutattunk az egyes, nem levegőztetett terekben előálló reakciósebességek és a kialakuló oldott oxigén-koncentráció szintek közötti szoros kapcsolatra. 4

AZ ÉRTEKEZÉS TÉMAKÖRÉBEN MEGJELENT PUBLIKÁCIÓK JEGYZÉKE Lektorált folyóiratcikkek: 1. Jobbágy, A., Simon, J. & Plósz, B. (2000) The impact of oxygen penetration on the estimation of denitrification rates in anoxic processes. Water Research 31(9), 2606-2609. 2. Plósz, B.Gy., Jobbágy, A. & Grady, C.P.L., Jr. (2003) Factors influencing deterioration of denitrification by oxygen entering an anoxic reactor through the surface. Water Research 37(4), 853-863. 3. Jobbágy, A. & Plósz, B.Gy. (2004) Impact of low-rate substrate removal on the performance of denitrifying systems. Periodica Polytechnica Chemical Engineering (Közlésre elfogadva) Poszterek és előadások: 1. Plósz, B. & Jobbágy, A. (2001) Anoxikus medencékbe történő ellenőrizetlen oxigénbeoldódás hatásai. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Ipari Nyíltnapok. (Poszter bemutatás) 2. Jobbágy, A., Plósz, B.Gy. & Tardy, G. (2002) Impact of low-rate substrate removal on the performance of denitrifying systems. ENVIRO 2002 / IWA World Water Congress, April 7-12, 2002, Melbourne, Australia. (Plenáris előadás) 3. Jobbágy, A., Tóth, I., Varga, Gy. I. Simon, J., Turay, O. & Plósz, B. (2002) Conquering odour and corrosion by controlled anoxic conditions in sewer systems. ENVIRO 2002 / IWA World Water Congress, April 7-12, 2002, Melbourne, Australia. (Poszter bemutatás) 5