hír CSATORNA 2007 A Magyar Szennyvíztechnikai Szövetség Lapja március április TARTALOM MASZESZ Hírhozó... 2 Patziger Miklós: Az utóülepítõ elosztóhenger kialakításának befolyása az utóülepítõ mûködésére... 3 Medgyesi Pál, Goldea Tamás, Taxner György, Bálint Emese, Szentgyörgyi Eszter, Kárpáti Árpád: ICEAS rendszerû szennyvíztisztító és üzemeltetési tapasztalatai... 7 KA Wasserwirtschaft, Abwasser, Abfall tartalomjegyzék magyar nyelvû fordítása 2007/02... 12 2007/03... 13 Gratulálunk... 14 A MaSzeSz JUBILEUMI KONFERENCIA PROGRAMJA... 15 MEGHÍVÓ... 16 JELENTKEZÉSI LAP... 17 MEGHÍVÓ A TAGGYÛLÉSRE... 18 Szakmai út a WATER SUPPLY AND SEWERAGE Nemzetközi Vízügyi Szennyvíztisztítási és Csatornázási Szakkiállítás és az ENVIRO Nemzetközi Környezetvédelmi Szakkiállítás megtekintése Brno Prága útvonalon... 19
2007. 03 04. 2 HÍRCSATORNA H Í R H O Z Ó KEDVES I. KOLLÉGA! évf. 2. sz. A Magyar Szennyvíztechnikai Szövetség 1998. szeptember Elnökségünk az elmúlt idõszakban a MaSzeSz megalapítása tízéves évfordulójának elõkészítésével, a jubileumi konferencia és az aktuális taggyûlés megszervezésével foglalkozott (a konferenciával kapcsolatos tudnivalókat számunkban részletezzük). Az aktuális taggyûlésünkre kérem szíves jelenlétüket/jelenlétedet. Ezzel kapcsolatban olvassa/olvasd el a 18. oldalon megjelent MEGHÍVÓ A TAGGYÛLÉSRE közleményünket. Jelen számunkból figyelmükbe/figyelmetekbe ajánlom: Patziger Miklós: Az utóülepítõ elosztóhenger kialakításának befolyása az utóülepítõ mûködésére és Medgyesi Pál, Goldea Tamás, Taxner György, Bálint Emese, Szentgyörgyi Eszter, Kárpáti Árpád: ICEAS rendszerû szennyvíztisztító és üzemeltetési tapasztalatai címû cikkeket. Közremûködésüket/közremûködésedet megköszönve, a MaSzeSz elnöksége nevében tisztelettel: Budapest, 2007. április 27. Dr. Dulovics Dezsõ, PhD. ügyvezetõ igazgató, elnökségi tag A Magyar Szennyvíztechnikai Szövetség kiadványa. (BME Vízi-Közmû és Környezetmérnöki Tanszék) 1111 BUDAPEST, Mûegyetem rkp. 3. Megjelenik minden páros hónap utolsó hetében. A fordításokat Simonkay Piroska okl. mérnök készítette Kiadó és terjesztõ: MaSzeSz Szerkesztõ: Dr. Dulovics Dezsõ Tördelés: Aranykezek Bt.
HÍRCSATORNA 2007. 03 04. 3 AZ UTÓÜLEPÍTÕ ELOSZTÓHENGER KIALAKÍTÁSÁNAK BEFOLYÁSA AZ UTÓÜLEPÍTÕ MÛKÖDÉSÉRE Patziger Miklós okl. építõmérnök, adjunktus, Szent István Egyetem Ybl Miklós Építéstudományi Kar Közmû- és Mélyépítési Tanszék Bevezetés A BME Építõmérnöki Karának elvégzését követõen 2002 szeptemberétõl 2007 februárjáig a Graz-i Mûszaki Egyetem Települési Vízgazdálkodási Intézetének tudományos munkatársaként tevékenykedtem. A tanszéki élet sokrétû tevékenysége egyikeként, tanszékvezetõm, Kainz professzor tanácsára igen érdekes kutatási témával kezdtem el foglalkozni. Feladatom az volt, hogy az utóülepítõ medencék áramlástani feltárása alapján, mérésekkel és numerikus áramlásmodellezéssel ajánlásokat vezessek le az utóülepítõk geometriai kialakításával, valamint üzemvitelével (pl. iszaprecirkulációs stratégiák hatása az ülepítõben lezajlódó folyamatokra) kapcsolatban. Jelen cikkben az általunk kifejlesztett utóülepítõmodell (Patziger et al. 2005) rövid bemutatása után egy érdekes példán szeretném bemutatni az elosztóhenger helyes kialakításának fontosságát. A bemutatott példán keresztül láthatóvá válik, hogy az az elosztóhenger elsõ ránézésre minimálisnak tûnõ részletei milyen nagy jelentõségûek az utóülepítõ funkcióját tekintve. Az utóülepítõmodell Az utóülepítõmodell leképezi az utóülepítõben létrejövõ áramlási- és lebegõanyag (iszappelyhek) transzportfolyamatokat. A kör alaprajzú utóülepítõ medencét hengerszimmetrikus modellgeometriával képezi le. A matematikai modell a Reynolds átlagolt Navier-Stokes egyenleteket oldja meg egy rng típusú k ε turbulenciamodellel kibõvítve. Az iszap transzportjának a leírására az advekciós-diffúziós egyenlet kerül alkalmazásra, amelyben az iszapszemcsék ülepedési sebességét, mint a helyi iszapkoncentráció függvényét veszi figyelembe. Az utóülepítõben a mélység mentén növekvõ koncentrációval nõ a közeg sûrûsége és változnak a reológiai tulajdonságai. Ez a numerikus modellben a megfelelõ összefüggésekkel leképezésre került. A modell egyik kalibrációs paramétere az úgynevezett ülepedési függvény, amely az iszapszemcsék ülepedési sebességét a helyi iszapkoncentráció függvényében adja meg. Az iszapszemcsék ülepedési sebességének mérésénél a falhatás kiküszöbölése érdekében nagyméretû ülepítõhengereket használtunk. Ezen hengerek magassága 200 cm, átmérõje 30 cm. A mérések eredménye alapján elõállított ülepedési függvény a Schumacher (2006) által módosított alakja a széles körben alkalmazott Takács et al. (1991) féle ülepedési függvénynek, amelyben a kétszeresen exponenciális közelítés helyett a flokkulácós fázisban az ülepedési sebesség leírására egy lineáris összefüggést alkalmaztunk. Az utóülepítõmodell kalibrációja és igazolása Az utóülepítõmodell kalibrációjára a Graz Városi Szennyvíztisztító telepen került sor. A szennyvíztisztító telep 500 000 lakosegyenérték kiépítési kapacitású. Az eleveniszapos medence térfogata 29 400 m 3. Az eleveniszapos medencében a modellkalibráció idején, a szennyvíztisztító 2004-tõl 2007-ig tartó bõvítése elõtt csupán szervesanyag eltávolítás és nitrifikáció történt. Ehhez kapcsolódik 4 sugárirányú, vízszintes átáramlású utóülepítõ, amelyeknek sugara 22,5 m. A medence sekély, mélysége a medence külsõ pereménél 2,0 m, az elosztóhengernél 3,3 m. Megjegyzésként fûzném ehhez, hogy ezeket az utóülepítõket 1982-ben építették a Német Szennyvíztechnikai Szövetség (ATV) akkori méretezési irányelvei alapján, melyek szerint az utóülepítõ mélysége a manapság szokványosnál (ATV-DVWK A 131, 2000) jóval csekélyebb. A szennyvíztisztító Q M = 3 000 l/s maximális tervezési vízhozamra van kiépítve. Az iszaprecirkuláció mértéke a szennyvíztisztító pillanatnyi terhelésétõl függetlenül egy konstans, Q RS = 1 200 l/s értékre van beállítva. A numerikus utóülepítõmodellt az utóülepítõben egy adott terhelésénél (szárazidei vízhozam) mért és számított áramlási kép, koncentráció-eloszlás, recirkuláltatott iszapkoncentráció, valamint turbulens kinetikai energiaeloszlás összevetése alapján igazoltuk. E célból az utóülepítõ hidraulikai és lebegõanyag-terhelésének, valamint az iszap ülepedési tulajdonságainak (iszapindex, ülepedési sebesség) folyamatos mérése mellett finom felbontású sebességméréseket végeztünk egy akusztikus, doppler-elven mûködõ, sebességmérõ szondával az 1. ábrán látható mérési raszterben (Nortek Vektor), valamint ezzel egyidejûleg koncentrációprofilokat vettünk fel a raszter függélyeiben egy optikai elven mûködõ zavarosságmérõ szondával (Endress und Hauser CUC 101). A 2. ábra példaként bemutatja az utóülepítõben definiált mérési profilokban mért és számított iszapkoncentráció-adatok összehasonlítását. Itt kitûnõ egyezés fedezhetõ fel a mért és számított adatok között.
4 2007. 03 04. HÍRCSATORNA Az elosztóhenger vizsgálata Az elosztóhenger környezetében szárazidei vízhozamnál mért és számított áramlási kép -sebességvektorok, melyek iránya az adott pontban létrejövõ áramlási irányt és nagysága a sebesség nagyságát mutatja a 3. ábrán láthatóak. 1. ábra. A vizsgált utóülepítõ medence vázlata és a mérési raszter 3. ábra. Mért (felül) és számított (alul) sebességeloszlás az elosztóhenger környezetében 2. ábra. Mért (pontozott vonal) és számított (folytonos vonal) iszapkoncentrációk összehasonlítása a mérési profilokban A mérési eredmények és a szimulációk alapján, amelyek kiváló egyezést mutatnak megállapítható, hogy a vizsgált utóülepítõ medence meglévõ elosztóhengere nem képes az eleveniszapos medencébõl a bújtatón át az 1 m/s körüli sebességgel érkezõ tisztított szennyvíz-eleveniszap áram kinetikai energiáját csökkenteni. Ez hengeráramláshoz vezet az elosztóhengerben, amelynek sebességkomponensei már száraz idei vízhozamnál is nagy sebességértékeket vesznek fel. A nagy sebességû hengeráramlás ahhoz a nem kívánt jelenséghez vezet, hogy az elosztóhenger kimeneti keresztmetszete, amely egyben maga a bevezetési keresztmetszet az ülepítõtérbe, csak kis részében kihasznált az ülepítõtérbe való bevezetésre. Az elosztóhenger kimeneti keresztmetszetének nagy részében a már tisztított, kevés lebegõanyagot tartalmazó szennyvíz nagy mértékû visszaáramlása mutatható ki az elosztóhengerbe. Ez a tisztított szennyvíz bekeveredéséhez vezet a bújtatón át az elosztóhengerbe érkezõ tisztított szennyvíz iszap keverékbe. A tisztított szennyvíz ily módon való bekeveredése az ülepítõtérbe belépõ tisztított szennyvíz iszap keverékbe az ülepítõtérbe beáramló hozam növekedéséhez vezet, így növelve az ülepítõtér hidraulikai terhelését. Megállapítható az is, hogy a meglévõ elosztóhengernek a kilépési keresztmetszete túl magasan van elhelyezve. Ezáltal az ülepítõtérbe beáramló tisztított szennyvíz iszap keveréket jóval az annak megfelelõ sûrûségi zóna fölött, a csak kevés lebegõanyagot tartalmazó tisztított szennyvíz zónájában vezeti be az
HÍRCSATORNA 2007. 03 04. 5 ülepítõtérbe. A sûrûségkülönbség miatt a beáramló sugár nagy potenciális energiával rendelkezik, amely az ülepítõtérbe belépést követõen, mozgási energiává alakulván át, nagy függõlegesen a medencefenék irányába mutató sebességkomponensekhez vezet. Az említett konstruktív hiányosságok eredménye az ülepítõtérbe a medencefenék irányába nagy sebességgel belövõdõ sugár, amely a már leülepedett, az iszapzsomphoz áramló iszapot felkavarja. Így az iszapzsompba áramló iszap jelentõsen felhígul, amely az iszapzsompba történõ iszapszállítást nagymértékben gátolja és a leülepedett iszapágyban valamint az iszapágy és a tisztított szennyvíz határfelületén erõs belsõ hullámképzõdéshez vezet. Turbulens bekeveredés által a felkavart iszapszemcsék újra a belövõdõ sugárba jutnak, amely újra a medence külsõ részébe szállítja ezeket így tovább növelve az ülepítõtér terhelését. Az elosztóhenger egy lehetséges javításának hatását mutatja a 4. ábra. Az elosztóhenger kilépési keresztmetszeti magasságának csökkentésével, továbbá az elosztóhenger kilépési keresztmetszetének az ülepítõtérbe belépõ tisztított szennyvíz-iszap keverék koncentrációjának megfelelõ koncentrációzóna magasságába helyezésével a belépési sebességek az utóülepítõbe jóval kisebbek. Ez által az ülepedési és besûrûsödési folyamatoknak kisebb kialakuló áramlási sebességekkel az utóülepítõben jobb feltételeket biztosítunk. Ennek eredményeként a recirkuláltatott iszap koncentrációja jelentõsen növekszik és az ülepítõtérben tárolt iszaptömeg nagy mértékben (4,1 tonnáról 2,5 tonnára) csökken. és az ülepítõterében. Természetesen a nagyobb terhelés miatt az iszaptükör-szint magasabb, illetve az utóülepítõben tározott iszaptömeg is nagyobb, mint a szárazidei terhelés esetén. Az 5. ábrán jól láthatóak ennek a következményeként kialakuló nagy sebességek az elosztóhengerben és az ülepítõtérben. Ezek a nagy áramlási sebességek az iszapágy felkavarodásához és erõs hullámképzõdéshez vezetnek az iszapágy felszínén. 5. ábra. Koncentráció-eloszlás az utóülepítõben meglévõ állapotban (felül) és a kialakult sebességeloszlás az elosztóhenger környezetében (alul) Ilyen esetben nagy szükség van a bújtatón át az elosztóhengerbe érkezõ tisztított szennyvíz-iszap keverék hozam kinetikai energiájának csökkentésére. A kinetikai energia törése érdekében, mielõtt a bevezetett tisztított szennyvíz-iszap keverék az ülepítõtérbe jut, gyakorlatilag ennek a hengeráramlásnak a nagy sebességkomponenseit kell lecsökkenteni. A 6. ábrán jól látható, hogy a hengeráramlás sebességének csökkentése jól elérhetõ egy, az elosztóhenger palástjára helyezett vezetõgyûrûvel. A vezetõgyûrû beépítése, valamint az ülepítõtérbe belépõ szelvény csökkentése után jelentõsen lecsökken az ülepítõtérbe belépõ vízsugár sebessége. Így ebben az 4. ábra. Koncentráció-eloszlás az utóülepítõben meglévõ állapotban (felül) és az elosztóhenger javítása után (alul) szárazidei terhelés esetén Nézzünk egy példát arra, mi történik, ha a szennyvíztisztító telepet a most bemutatott szárazidei szennyvízhozam kétszerese, a maximális tervezett szennyvízhozama terheli. Ilyenkor az érkezõ tisztított szennyvíziszap keverék nagy mennyisége következtében nagy sebességek alakulnak ki az utóülepítõ elosztóhengerében 6. ábra. Koncentráció-eloszlás az utóülepítõben a vezetõhenger beépítését, illetve a belépési szelvény csökkentését követõen (felül) és a kialakult sebességeloszlás az elosztóhenger környezetében
6 2007. 03 04. HÍRCSATORNA ülepítõben kialakuló sebességek kevésbé zavarják az ülepedési és besûrûsödési folyamatokat. Így a recirkuláltatott iszap koncentrációja nõ, és az utóülepítõben tárolt iszaptömeg egyharmad részével csökken. Összefoglalás E rövid példák alapján az elosztóhenger kialakítására vonatkozólag a következõ alapvetõ kialakítási szabályok vezethetõk le. A kinetikai energia csökkentésének az elosztóhengeren belül döntõ jelentõsége van. Egy az elosztóhenger palástján elhelyezett vezetõgyûrûvel ez optimálisan megoldható. A belépési szelvény magassága és keresztmetszete úgy alakítandó ki, hogy a tisztított, kevés lebegõanyagot tartalmazó szennyvíz visszaáramlása gátolva, és a belépõ sugár ülepítõtérbe bevitt energiája minimális legyen. Az érkezõ tisztított szennyvíz-iszap keverék bevezetése az ülepítõtérbe az annak megfelelõ koncentrációjú zónában történjen. Itt fel kell hívni a figyelmet arra, hogy a hidraulikai szempontok mellett az üzemeltetés számára fontos a bevezetõnyílás magassági elhelyezésénél egy minimális távolság (kb. 100 cm) betartása a medencefenéktõl. Ezzel biztosítható az iszapzsomp hozzáférhetõsége esetleges karbantartási munkák elvégzéséhez. Jelen cikkben az utóülepítõkkel kapcsolatos vizsgálataim egyik érdekes részletét emeltem ki. Az utóülepítõk dinamikus viselkedésére, üzemvitelére és így az iszaprecirkuláció kérdésére egy következõ beszámolóban szeretnék kitérni. Jelölések: ISV iszapindex [l/kg] Q M maximális tervezett hidraulikai terhelés [m 3 /s] q A hidraulikai felületi terhelés [m/h] q SV lebegõanyag terhelés [l/m 2 h] S UÜ utóülepítõben tárolt iszaptömeg [t] TS BB iszap szárazanyag-koncentráció az eleveniszapos medencében [kg/m 3 ] TS RS iszap szárazanyag-koncentráció a recirkuláltatott iszapban [kg/m 3 ] Felhasznált szakirodalom: ATV A 131 (2000): Arbeitsblatt A 131 Bemessung von einstufigen Belebungsanlagen über 5000 EW; Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser, und Abfall e.v., GFA Verlag, Hennef Patziger, M., Kainz, H., Józsa, J., Hunze, M. (2005): Messung und Modellierung von physikalischen Prozessen in Nachklärbecken; Österreichische Wasser- und Abfallwirtschaft, 12/05, 57. pp. 177-184., Wien Schumacher, S. (2006): Leistungsbestimmende Prozesse in Nachklärbecken Einflussgrößen, Modellbildung und Optimierung; Bericht Nr. 73 /2006, Institut für Hydromechanik und elektronisches Rechnen im Bauwesen, Universität Hannover Takács, I.; Patry, G.G. and Nolasco, D (1991): A dynamic model of the clarification-thickening process; Water Research, 25, pp.1263 1271.
7 HÍRCSATORNA 2 0 0 7. 0 3 0 4. ICEAS RENDSZERÛ SZENNYVÍZTISZTÍTÓ ÉS ÜZEMELTETÉSI TAPASZTALATAI Medgyesi Pál1 Goldea Tamás1 Taxner György2 Bálint Emese3 Szentgyörgyi Eszter4 Kárpáti Árpád4 Bevezetés A makói szennyvíztisztítóban 2001-2002-tõl folyamatosan mûködik Magyarország legnagyobb kapacitású SBR szennyvíztisztító egysége. Az adott rendszer a klasszikus SBR-bõl kiépített ICEAS változat (Intermittent Cycle Extended Aeration System). A nevének megfelelõ, huzamos idejû levegõztetésre, a ciklikusan levegõztetett, de utóülepítõként is szolgáló medencerészben kerül sor. Ez fokozott iszap-oxidációt is jelent, ami a rendszerben biztosított nagyobb iszapkor mellett jöhet létre, lehetõvé téve az iszap jobb víztelenítését és azt követõ biztonságosabb hasznosítását. A klasszikus SBR rendszerektõl eltérõen az ICEAS-megoldás ugyanakkor folyamatos és egyenletes szennyvízbetáplálással mûködik, még az utóülepítés és iszapelvétel idõszakában is. A folyamatos szennyvízbetáplálás, valamint a teljes cikluson belül négy alkalommal 24 percre bekapcsolt és három alkalommal ugyanennyi idõre kikapcsolt levegõztetés, valamint az ülepítés és vízelvétel a tisztító mûködését elvileg rendkívül komplikálttá, nehezen áttekinthetõvé, értelmezhetõvé, ugyanakkor gyakorlatban rendkívül egyszerûvé és hatékonnyá teszi. Ezt jól bizonyítják a vizsgálat adatai. Elsõ levegõztetési ciklus kezdete Utolsó levegõztetési ciklus vége Ülepítés kezdete Ülepítés vége ICEAS-technológia Az ICEAS-technológia a klasszikus, szakaszos betáplálású, levegõztetésû és folyadék-elvételû SBR-rendszerbõl fejlõdött ki. Ennek a folyamatos szennyvíz-betáplálásúvá alakított változata kiegyenlítõ, szelektorhatást biztosító elsõ medenceteret és abban iszaprecirkulácót is alkalmazott. Ez utóbbi történhetett a dekantált víz alatt kialakult sûrûbb iszapfázisból, vagy akár a levegõztetett vagy anoxikus ciklusok idõszakában a kevert, iszapos folyadékból. A szelektor térrészbõl, a két medencerészt elválasztó betonfal alsó résein keresztül jut át a keletkezõ, illetõleg a recirkuláltatott iszappal kevert, részlegesen elõtisztított, vagy átalakított szennyvíz a rendszer döntõ hányadát képezõ, utóülepítõnek is szolgáló medenceterébe. A rendszer elvi és gyakorlati kialakítását, mûködését a Makón alkalmazott iszaprecirkuláció nélküli változatban az 1.-3. ábrák szemléltetik. A szelektor levegõztetése elvileg folyamatos, vagy ciklikus is lehet, esetleg a nagy medence levegõztetésé- 1 Makói Vízmû Kft., Makó; 2 UTB, Budapest; 3 Sapientia Egyetem, Csíkszereda; 4 Pannon Egyetem, Veszprém Dekantálás kezdete Dekantálás vége 1. ábra. Szelektorral kiépített ICEAS SBR kialakítása és egyes üzemi ciklusainak mûködése
8 2007. 03 04. HÍRCSATORNA vel szinkronban, de közös levegõztetõ rendszerrõl ellátva is történhet. Az adott telepen a levegõztetõ rendszer kialakításának megfelelõen a szelektor levegõztetése a többi medencetér ciklizált levegõztetésével egyidejûleg történik. Az iszapnak a nagymedencébe a nem levegõztetett idõszakokban történõ lebegésben, mozgásban tartására (anoxikus ciklusok) megfelelõ teljesítményû vízszintes tengelyû propeller keverõk vannak beépítve. Ezek akadályozzák meg ebben az idõszakban az iszap kiülepedését, illetõleg biztosítják a denitrifikációhoz a pelyhekbe történõ nitrát- és szerves tápanyag transzportot. A szelektorban ezzel szemben nincs külön keverés. Ez az egyes ciklusok (4,8 óra) nem levegõztetett több mint 3 órájában az iszap olyan kiülepedését eredményezi, ami meggátolja az ott keletkezõ iszap közvetlen kimosódását a második medencetérbe. Az oldott oxigén koncentrációja a nagymedencében a levegõztetett szakaszok elsõ néhány percében nincs szabályozva, de a fennmaradó mintegy 20 percben 2,5 mg/l értékre szabályozott. A szelektorban ugyanakkor a vezérlésnek, illetõleg a beépített levegõztetõ elemek számának, s a mindenkori érkezõ szervesanyag-terhelésnek megfelelõen alakul. Az utóbbit az iszaprecirkuláció is befolyásolhatná, ez azonban a makói telepnél nincs. Az SBR rendszerek üzemi tapasztalatai alapján a lassú (folyamatos) feltöltés idõszakában a levegõztetés több ciklussal történõ kialakítása növeli a rendszer fajlagos nitrifikációs kapacitását, s egyidejûleg a denitrifikációs teljesítményét is. Ilyen esetben a szimultán nitrifikáció és denitrifikáció, valamint a kombinált utódenitrifikáció is mûködik a rendszerben. Az SBR ilyen mûködtetésének az elõnyét szimulációs vizsgálatokkal is bizonyították (Demuynck, 1994). A nitrifikációnál ezen túl a nyers szennyvíz ciklikus hígításának a hatása is kedvezõ a nitrifikációt illetõen. A szelektor a nitrifikáció javításához az oldott szervesanyag csökkentõ hatásával járul valamelyest hozzá, amire vonatkozóan ugyanakkor a közlemények nem tartalmaznak megbízható információkat. Elsõsorban a keletkezõ iszap kedvezõbb ülepedési sajátosságait, illetõleg anaerob szelektornál a jobb foszfor eltávolító hatását emelik ki (Norcross, 1992; US EPA, 1992). 2. ábra. A makói ICEAS-telep ciklusai és az egyes sorok fáziseltolása a szükséges fúvókapacitás minimalizálása érdekében 3. ábra. A makói szennyvíztisztító helyszínrajza A makói szennyvíztisztító egyedi sajátosságai és tisztítási hatásfoka A makói szennyvíztisztítótelepen az elõzõekben ismertetett mûködésû ICEAS-egységekbõl három párhuzamos sor került kiépítésre, jelenleg azonban csak kettõt kell üzemeltetni. A 3. ábrán jól megfigyelhetõ, hogy az SBR egységek elõtt kiépített a mechanikai elõkezelés (zsír és homokleválasztás), valamint a keletkezõ fölösiszap gravitációs elõsûrítésére szolgáló kör alaprajzú gravitációs iszapsûrítõ. Az iszap víztelenítõ centrifugák az ICEAS medencék és a gravitációs iszapsûrítõ között kiépített épületrészben kerültek elhelyezésre. A hasonló technológiájú angliai szennyvíztisztító telepek üzemeltetési tapasztalatai alapján a makói egységben nem került sor az iszaprecirkuláció kiépítésére. Ennek megfelelõen a szelektor egyáltalán nem a tervezett funkciójának megfelelõen mûködik, mivel a szelektor és a többi reaktortér között nincs iszap-visszavezetés, sõt a folyamatos mindenkori nyersvíz-betáplálás meg is akadályozza a két térrész közötti iszap visszakeveredést. A szelektornak nevezett medencerész így nem a klasszikus szelektorfunkciót tölti be, nem cirkuláltatja a keletkezõ iszapot jó, majd gyengébb szerves tápanyag-ellátottságú térrészek között, hanem gyakorlatilag olyan két iszapkörös megoldássá alakítja az eredetileg egy iszapkörösnek tervezett rendszert, melynek a két lépcsõje kö-
HÍRCSATORNA 2007. 03 04. 9 zött nehezen behatárolható mértékû közbensõ ülepítés, illetõleg iszaprecirkuláció is mûködik. Ezt vázlatosan a 4. ábrán látható technológiai séma érzékelteti. 4. ábra. A makói ICEAS-szennyvíztisztító két iszapterhelésû lépcsõjének értelmezése 1. lépcsõ folyamatos betáplálású, ciklikus levegõztetésû, részleges utóülepítéssel mûködõ eleveniszapos egység, 2. lépcsõ folyamatos betáplálású, ciklikus levegõztetésû, ciklikus utóülepítéssel és tisztított víz elvétellel üzemelõ eleveniszapos egység A szelektortérben (elsõ iszap-tér) a tisztítóba elõülepítés nélkül bevezetett szennyvíz a szennyvízgyûjtõ csatornarendszerbõl folyamatosan érkezõ adaptálódott, illetõleg ott adaptálódó oltóiszapjával nagy terhelésû elõtisztítóként mûködik. Abban az iszap koncentrációja teljesen kevert állapota esetén 1 g/l körül kellene hogy legyen, de a mérési adatok alapján 2-3 g/l között ingadozik. Ez egyértelmûvé teszi azt az iszapvisszatartást, amit a 4. ábra elvi közbensõ ülepítõje érzékeltet. A szelektor térrész a benne kialakuló iszapkoncentrációnak, illetõleg a levegõztetésének megfelelõ elõtisztítást végez. Ennek során az oldott tápanyag jelentõs részét immobilizálja a keletkezõ iszappelyhekben. A ciklikus levegõztetésnek megfelelõen az iszapkoncentrációja hasonló dinamikával ingadozik (2-3 g /l iszapszárazanyag-koncentráció). Ezzel szemben a második medencetérben kétszer ekkora iszapkoncentrációt tartanak fenn az üzemeltetõk. A levegõztetett medencetér döntõ részét képezõ, ülepítésre is szolgáló második térrészbe ennek megfelelõen a szelektortérbõl jelentõsen megváltozott összetételû szennyvíz és szennyvíziszap kerül. Az oldott tápanyagok nagyobb része a pelyhekben, mikroorganizmusokban kerül már át oda, míg a TKN terhelés iszappal fel nem vett hányada oldott formában. Ez azt jelenti, hogy a második iszapkörbe átfolyó kevert folyadék oldott fázisának a KOI/TKN aránya eltérõ lesz attól, amilyen a nyersvíz oldott fázisáé. Ennek megfelelõen a nagyobb medencetér iszapjában szaporodó heterotróf és autotróf szervezetek tápanyag-ellátottsága a hagyományos, egy iszapos eleveniszapos rendszerekétõl eltérõen alakul. Ez esetlegesen javíthatja az iszappelyhek vízoldali rétegeiben a nitrifikálók szaporodási sebességét az aerob ciklusokban, illetõleg az anoxikus ciklusokban javíthatja a pelyhek belsejében a denitrifikáció tápanyag-ellátottságát (hidrolízis). Fentiek jól magyarázhatják a nitrifikáció és denitrifikáció rendkívüli hatásfokának alakulását a beüzemelés idõszakában és a késõbbiekben is az adott tisztító esetében. A biológiai többletfoszfor eltávolítás a klasszikus, tehát iszaprecirkulációs ICEAS-tisztítóknál a szelektor medence eredményeként elvileg kialakulhat. Annak az anaerob szakaszai és jó szervestápanyag-ellátottsága kedvezõ feltételeket teremthetnek a ciklikus foszforfelvétel kialakulásához Ehhez azonban a szelektor jó levegõellátottsága (DO>2-3 mg/l) szükséges a levegõztetett periódusok döntõ idõszakában, ami az adott telepnél biztosított. Az is fontos, hogy az itt felvett többletfoszfort a sejtek a nagymedencében ne adják le, tehát abban anaerob idõszakok ne igen alakuljanak ki. Ezt a rövid ciklusokkal történõ levegõztetés biztosítja. Az ORPgörbéken az anoxikus/anaerob átmenet sarokpontja nem látható. A biológiai többletfoszfor eltávolítás ezért az adott ICEAS-rendszernél elvileg jól mûködhet. A makói telep adatai beüzemelése során a tisztítás a KOI, BOI és a nitrogénformák vonatkozásában megfelelõen alakultak, a szennyvízzel érkezõ foszfornak ugyanakkor ebben az idõszakban a keletkezõ iszap csak a felétháromnegyedét tudta eltávolítani (5. 6. és 7. ábrák). A tisztítóra ekkor érkezett szennyvíz KOI és foszfor értékei ugyanakkor azt mutatták, hogy a próbaüzem zárása elõtt a szennyvíz összetétele valamilyen ipari behatás eredményeként jelentõsen változott. Mindkét jellemzõ értékei a korábbi átlag többszörösére ugrottak. A 7. ábrán azonban megfigyelhetõ, hogy a foszforeltávolítás lassú stabilizációt mutat, s az esetek többségében mintegy 3 mg/l alá tudta csökkenteni a tisztított víz foszfortartalmát. 5. ábra. A KOI és BOI5 alakulása a befolyó és tisztított vízben a makói szennyvíztisztító telepen a beüzemelés idõszakában
10 2007. 03 04. HÍRCSATORNA A beüzemelés óta eltelt idõszakban a telepre érkezõ szennyvíz mintegy 50%-át kitevõ ipari elfolyó víz minõsége stabilizálódott, s kiugró foszforterhelése megszûnt. Az ipari szennyvíz elõtisztító toxikus hatása szigorú üzemi ellenõrzése eredményeként a lakossági szennyvíztisztító telep mikroorganizmusaira sem jelentõs. Természetes az is, hogy hosszabb távon az utóbbiak is kellõen adaptálódtak a folyamatosan érkezõ ipari szennyezõkhöz. Ennek megfelelõen a telep KOI, BOI 5, N- és P-eltávolítása az utóbbi idõszakban még kedvezõbb, mint a beüzemelés alatt volt (8.-9. ábra). Az 5., 6. és 7. ábrák a beüzemelés idõszakának az eredményeit mutatják a makói szennyvíztisztító telepen. sítani folyamatos monitoring hiányában, mert a pontmintákból arra nem kaptunk egyértelmû bizonyítékot. Az utóbbi évek üzemeltetési tapasztalatai alapján a fajlagos iszaphozam azonban az üzemben 0,82 kg MLSS/kg BOI 5. A nyers szennyvíz literenként 600 mg/l BOI 5 -jébõl ennek megfelelõen keletkezõ, mintegy 492 mg/l fölösiszap 12 mg/l foszfor eltávolítását biztosítja. Ez az iszap mintegy 2,43%-os foszfortartalmát jelenti, ami a hagyományos, anaerob zónát, vagy ciklust nem tartalmazó eleveniszapos rendszerek iszapja átlagos foszforfelvételénél valamivel nagyobb érték. Tehát az adott rendszerben, ha minimális is, de mûködhet kis mértékû biológiai többletfoszfor felvétel, hiszen nincs a tisztításnál vegyszeradagolás. Ezzel, s a kedvezõ kis nyersvíz öp/koi aránnyal a tisztító 90 95%-os biológiai foszforeltávolítást tud biztosítani (8. és 9. ábra). 8. ábra. A makói ICEAS szennyvíztisztítás hatékonyságát jellemzõ fõbb paraméterek átlagértékei a 2004. évben 6. ábra. A nitrogénformák alakulása a befolyó és tisztított vízben a makói szennyvíztisztító telepen a beüzemelés idõszakában 9. ábra. A foszforeltávolítás eredményei a makói szennyvíztisztító telepen az elmúlt évek során 7. ábra. A foszfor koncentrációjának alakulása a befolyó és tisztított vízben a makói szennyvíztisztító telepen a beüzemelés idõszakában A makói szennyvíztisztító telep iszaprecirkuláció nélkül mûködik. Kérdéses, hogy ilyen esetben a nagyterhelésû szelektorban kialakulhat-e a foszforleadás és többletfoszfor-felvétel ciklizálása. Ezt a cikluson belüli idõszak részletesebb ellenõrzésével sem sikerült ponto- A makói ICEAS-szennyvíztisztítót eredetileg 30 000 LE, illetõleg 6 000 m 3 /d szennyvíz tisztítására tervezték. A két adat összevetésével rögtön látható, hogy mintegy 200 l/fõ fajlagos átlagos vízfelhasználás adódik, ami az adott hazai térség viszonyai között ma már alig alakulhatna ki, ha nem lenne jelentõs ipari, illetõleg közfürdõbõl származó vízterhelés a szennyvízelvezetõ rendszeren. A 30 000 LE egyébként 1 800 kg BOI 5 /d terhelést jelent. Ilyen terhelésre a telepen három párhuzamos egységbõl álló ICEAS-tisztítósort építettek ki (3. ábra),
HÍRCSATORNA 2007. 03 04. 11 jelenleg kettõ üzemel. Ez szükségszerû is, hiszen a tisztító jelenlegi biológiai terhelése mindössze 1 050 kg BOI 5 /d, illetõleg 17 000 LE körül ingadozik. Az átlagos hidraulikai terhelés is csak 1 750 m 3 /d körül van jelenleg a szennyvíztisztító telepen. Hidraulikailag tehát méginkább alulterhelt a telep. Az egyes tisztítósorokon a szelektor és a nagyobb medencetér térfogataránya 15:85. A medencék mélysége egyaránt valamivel 5 méter feletti (hasznos összes térfogat 2000 m 3 ). Jelenleg a folyadékszint a minimumés maximum-értékeknél 4,00 és 4,60 m. Az utóbbi 5 m- ig növelhetõ a vízhozam növekedésekor. Ennél nagyobb vízhozamot a jelenleg mûködtetett térfogatban csak a napi ciklusszám növelésével tud a telep kezelni. A szelektor és a második medencetér térfogathányada tehát közelítõleg 1:5,6. Figyelembe kell azonban venni, hogy a második medencetér csak alig több, mint az idõciklus 2/3-ában végez biológiai, illetõleg 1/3-ában (esetleg felében) oxikus lebontást. A befolyó szennyvíz oldott és lebegõ szervesanyagát is jellemzõ nyersvíz BOI 5 /NH 4 -N arány egyébként az utóbbi idõszakban közelítõleg átlagosan 600/40. Feltételezve, hogy a nyers szennyvíz redukált nitrogéntartalmának mintegy harmada még szerves nitrogénként érkezik, a tisztítandó szennyvíz TKN-koncentrációja 60 mg/l körülire becsülhetõ. Ez azt jelenti, hogy a nyersvízben a BOI 5 /TKN-arány 600/60, azaz 10. Ez a lakossági szennyvíz 60/13 arányánál valamivel kisebb, és jól mutatja a nitrogénszegényebb ipari szennyvízhányad (mintegy 50%) kisebb BOI 5 /TKN-arányát. A teljes rendszerben (ami döntõen a második medence-térrészt jelenti) a kialakuló iszapkor mintegy 30 napos, az utóülepítés és az iszapelvétel idejét is figyelembe véve az iszapkorban. Az eleveniszapos rendszereknél az iszapkor számításánál az utóülepítõben levõ iszaptömeget általában nem veszik figyelembe, ezért ha ennek megfelelõen számoljuk az ICEAS-rendszerre is a kialakuló iszapkort, az a fenti értéknek csak 4,75/6,75-öd része, azaz 21 nap. Ennek az oxikus hányada a levegõztetett és nem levegõztetett ciklusok idejét és az oxigénfelvétel sebességét figyelembe véve a 4,8 órának a 2/3-3/4- része lehet. Ez mintegy 14-16 napos oxikus iszapkor, ami a nitrifikációhoz az adott szennyvízhõmérséklet mellett télen is elégséges. A nagy átlagos oxikus iszapkor hatása jól látható a rendszerben kialakuló 0,82 kg MLSS/kg BOI 5 fajlagos iszaphozam-értékbõl is. Az oxikus iszapkor egyébként úgy értelmezendõ, hogy a levegõztetés kikapcsolását követõen az oldott oxigén koncentrációja a nem levegõztetett 24 percbõl még elég hosszú ideig biztosítja az oxikus környezetet és folyamatokat a víztérfogat mechanikai keverése mellett. Ebben a szakaszban persze az iszappelyhek belsejében az oldott oxigénkoncentráció folyamatos csökkenésével egyre nagyobb mértékû a szimultán denitrifikáció. Ez utóbbi Kaiser tervezési ajánlata szerint 1,5-2 mg oldottoxigén koncentrációra szabályozott állandó levegõztetés mellett a keletkezõ nitrátnak mintegy 25%-át képes denitrifikálni (Kaiser, 2001). A fenti terhelési viszonyok és ciklusbeállítás, levegõztetés szabályozás mellett ilyen szelektor és SBR üzemeltetés a makói telep tapasztalatai alapján a kitûnõ szervesanyag (KOI és BOI) eltávolítás mellett gyakorlatilag 90%-nál nagyobb hatásfokú P- és N-eltávolítást is biztosít. Az utóbbi különösen fontos, hiszen a térben ciklikus eleveniszapos szennyvíztisztító berendezésekben a nitrát ilyen mértékû eltávolítása utódenitrifikálás és külsõ szerves tápanyag adagolása nélkül nem lehetséges. Következtetések Mivel jelenleg az egyik tisztítósor nem is üzemel, s a telep 17 000 LE BOI 5 tisztítását végzi. Bizonyos tehát, hogy a 30 000 LE tervezett kapacitás teljesítésére is megfelelõ lesz a jelenleg nem mûködõ sor beüzemelését követõen az üzem. A szennyvíz minõségében ugyan Makón a jövõben kis eltolódás várható a csatornahálózat fejlesztése következtében, a város és közvetlen környezete szennyvizének tisztítására az ezredfordulón kiépített szennyvíztisztító várhatóan továbbra is alkalmas lesz. Az eddigi tapasztalatok alapján a harmadfokú tisztításban a telep olyan teljesítményt mutatott, melyet a hagyományos eleveniszapos rendszerek meg sem tudnak közelíteni. Ennek megfelelõen a telep technológiai átalakításra a jövõben sem lehet szükség, csupán a terhelésnek megfelelõ medencetérfogatok üzemeltetésére, vagy további terhelésnövekedés esetén arányos kapacitásbõvítésre. Hivatkozások Demuynck C., Vanrolleghem P., Mingneau C., Liessens J., Verstraete W.(1994) NDBEPR process optimization in SBRs: reduction of external carbonsource and oxigen supply. Wat. Sci. Tech., 30, pp.169-181. Kaiser, R. (2001) Eleveniszapos szennyvíztisztítás és tervezése. A szennyvíztisztítás fejlõdése a XX. században c. oktatási segédanyagban, Veszprémi Egyetem, Környezetmérnöki és Kémiai Technológia Tanszék, 2001. pp.16-62. old. Norcross K. L. (1992) Sequencing batch reactors an overview. Wat Sci. Tech., 26, pp. 2523-2526. Schön, G., Jardin, N. (2001) Foszfor eltávolítás a szennyvíztisztításnál. A szennyvíztisztítás fejlõdése a XX. században c. oktatási segédanyagban, Veszprémi Egyetem, Környezetmérnöki és Kémiai Technológia Tanszék, 2001. pp.63-102. US EPA (1992) Sequencing batch reactors for nitrification and nutrient removal. OWEC Report EPA/832/R-92/002, Washington, p. 115.