Szennyvíztisztítás 9. ea. Melicz Zoltán Vízellátási és Környezetmérnöki Intézet
A mai órán beszélünk: A szennyvíztisztítás hulladékairól Keletkezés helye Ártalmatlanítás lehet ségei Az iszapkezelésr l módszerek, berendezések, m tárgyak
Telepi hulladékok: Rácsszemét (rácsm tárgy) Homok (homokfogó) Zsír és olaj (zsírfogó) Nyersiszap (el ülepít ) Fölös eleveniszap (utóülepít ) Vegyszeres iszap (el -, vagy utóülepít ) Sz réssel visszatartott iszapok (biosz r k, egyéb utósz r k) Csurgalékvíz (az iszapkezelés során keletkezik) (csatornaiszap): nem a telepen képz dik
Szennyvíziszap fogalma Szennyvíziszapnak a szennyvíztisztítás során keletkez, Fizikai (pl. el ülepítés, sz rés) Biológiai (fölösiszap produkció) Kémiai (pl. kicsapás, koaguláció, oxidáció) folyamatok révén keletkez szilárdanyagokat, illetve annak szuszpendált állapotú formáját nevezzük.
Iszapok jellemz i Fizikai Nagy víztartalom Nyersiszap: 2-4% szárazanyag tartalom) Fölösiszap 1% szárazanyag tartalom) Biológiai instabil, azaz további bomlásra, átalakulásra képes Fert z mikroorganizmusokat tartalmazhat Kémiai
Milyen állapotúra hozzuk az iszapot? Kis víztartalom (szárazabb anyag) Kis térfogat (kisebb mennyiséget kell szállítani) Kismérték biológiai bonthatóság (már ne okozhasson környezeti problémát) Fert z képesség csökkentése, (már ne okozhasson egészségügyi problémát) megszüntetése A további felhasználhatóság szempontjai (mit akarunk még vele csinálni) Pl. energiát nyerni, tápanyagait hasznosítani stb.
Az iszapkezelés f lépései: Stabilizálás Víztartalom (és térfogat) csökkentés (kondicionálás, s rítés, víztelenítés) Elhelyezés
Az iszapkezelés f bb lépései: Stabilizálás Kondicionálás, (s rítés) víztelenítés Térfogatcsökkentés Elhelyezés
Stabilizálás Biológiai vagy kémiai, fizikai úton Aerob, vagy anaerob úton, mikroorganizmusok segítségével Aerob: leveg ztetett eleveniszapos medencében, teljes oxidációval Anaerob fermentációval, rothasztással Kémiai módszerrel H kezeléssel Cél: Az iszap további bomlásának (id szakos, vagy végs ) megállítása Szagot okozó anyagok elt ntetése, ezzel egy id ben a fert z képesség is csökken
A s rítés: Célja: az iszapok térfogatának (víztartalmának) csökkentése Módszerei: Gravitációs, Dinamikus, Flotálásos, Sz réses (esetleg membrános)
A kondicionálás: Célja: az iszapok térfogatának (víztartalmának) csökkentését el készíteni (kémiai/fizikai módszerek) Módszerei: Paszt rözés Termikus kondicionálás Mosatás Kémiai kondicionálás.
A víztelenítés: Célja: az iszapok víztartalmának csökkentése Módszerei: Természetes (szivárogtatás) Gépi víztelenít berendezések Statikus er hatással (kamrás sz r prések, szalagsz r k) Dinamikus víztelenít k, pl. dekanter centrifuga Szívó hatással (vákuumsz r k) Kombinált (vákuumos-statikus, dinamikus statikus stb.) Szolár szárítók, iszapszikkasztók
A térfogatcsökkentés módjai: Komposztálással Szárítással Égetéssel
Az elhelyezés módjai: Mez gazdaság Hulladéklerakó Leveg Tenger, óceán (EU-ban már nem megengedett) Egyéb (pl. autópályák rézsüjének füvesítésénél)
A s rítés megvalósítása Gravitációs s rítés Pálcás s rít k (speciális ülepít ): az ülepít térben lassú keverést alkalmazunk (pálcákkal), a képz d légbuborékok ki zésére, és a pelyhesedéshez 3-5% szárazanyag tartalomig (max: 6%) S rítéssel kb. harmadára csökkenthetjük a vízmennyiséget! Természetes s rítés
A pálcás s rít
Iszap szikkasztó (s rít ) ágy
Forrás: www.tankonyvtar.hu Gépi s rítés
A flotálásos s rítés Flotáló berendezés Szilárd-folyadék fázisszétválasztásra, f ként ipari alkalmazásokban oldott leveg s, illetve vegyszeradagolással kombinált típusok M ködése: nyomás alatt leveg bevitel, aztán normál légköri nyomás kiváló légbuborékok, amelyek felúsztatják a pelyheket
Flotálók Forrás: tankönyvtár.hu
A recirkulációs flotálásos s rít
Az iszapvíztelenítés Iszapágyakon 10-15 % szárazanyag tartalomig, nagy területigény, hosszú id, Alagcsövezés (drénvezeték) B zhatások Fert zés veszélye (madarak, legyek stb.)
Gépi víztelenítés Vákuumdobsz r kkel elérhet szárazanyag tartalom: 16-18% Szalagos sz r préssel elérhet szárazanyag tartalom: 20-22% Kamrás sz r prések elérhet szárazanyag tartalom: 35-40%
Gépi víztelenítés Iszapvíztelenítés centrifugával (folyamatos m ködtetés) elérhet szárazanyag tartalom: 27-30% az iszapvíz KOI értéke több tízezer mg/l is lehet
Iszap kondicionálás A megfelel mérték iszapvíztelenítés csak abban az esetben biztosítható, ha az iszaphoz adalékanyagokat keverünk Szervetlen vegyszerek (vas(iii)-sók és mészhidrát) Szerves polimerek (els sorban kationos polielektrolitok) A megfelel elkeverés fontossága
Iszap stabilizálás aerob módszer Hosszú ideig tartó leveg ztetés (totál oxidáció), azaz az iszap biológiai lebontása Az aerob iszapstabilizáció alapvet folyamatai: Az iszap hidrolízise és sejtszaporodás A hidrolizált iszap és az elpusztult sejtek biológiai lebontása Predátor legelés
Iszap stabilizálás aerob módszer Minimális id tartama 15 nap, amennyiben a közeg h mérséklete nem kisebb 15 ºC-nál. Kisebb h mérsékletek, hosszabb id tartam kell. Az aerob iszapstabilizálás során mind a szerves anyagok, mind a nitrogén-vegyületek oxidációjára (nitrifikáció) sor kerül. A fajlagos oxigén-igény: 1,5-2,0 kg O 2 /kg szerves anyag A patogén mikroorganizmusok egyedszámának csökkentése nem biztosítható megfelel mértékben
Iszap stabilizálás anaerob módszer (rothasztás) Az alkalmazott h mérséklet-tartományok alapján a következ m szaki megoldások lehetségesek: Hideg rothasztás Mezofil rothasztás (32-36 ºC) Termofil rothasztás (50-55 ºC) Hideg rothasztás: földmedencék Mezofil és termofil: f thet zárt betontornyok
Iszap stabilizálás anaerob módszer (rothasztás) Hideg rothasztás: Kétszintes ülepít kben (el ülepít ) földmedencék Mezofil és termofil: f thet, zárt tornyokban
Iszap stabilizálás anaerob módszer (rothasztás) Alapvet folyamatok Hidrolízis Mikrobiológiai lebontás savtermelés További mikrobiológiai folyamatok metántermelés CH 3 -COOH CH 4 + CO 2 CO 2 + 4H 2 CH 4 + 2H 2 O A pillanatnyi ph jelent sége Az optimális ph tartomány : 6,8 7,2 Ha szükséges a ph és pufferkapacitás szabályozás, az mésztej adagolásával biztosítható
Iszap stabilizálás anaerob módszer (rothasztás) A kívánatosnál kisebb ph hatása: Felborul a savtermelés és a metántermelés egyensúlya Túl sok sav termel dik Csökken, esetleg megsz nik a metántermelés Rothasztók üzemeltetése Nem f tött rothasztók F tött rothasztók A keverés jelent sége A rothasztás szempontjából a 94-96%-os víztartalmú iszap a legkedvez bb
Rothasztás lépései I. S rítés Dezintegrálás (feltárás) - opcionális A s rített iszapot szivattyúkkal a rothasztó tornyokba adják fel Anaerob fermentáció: anaerob körülmények között folyik a lebontás, mely során metán fog képz dni Folyamatos keverés szükséges Tartózkodási id minimum 20 nap Nagyobb h mérsékleten (termofil rothasztó) kevesebb id is elég
Rothasztás lépései II. A rothasztó tetején megjelen biogázt kénteleníteni kell (mert korróziót okoz) A biogázt betározzák A biogázt gázmotorokba vezetik, majd elektromos áramot hoznak létre A maradék (fölös) gázokat elfáklyázzák A rothasztóból kivett iszapot vízteleníteni kell A képz d csurgalékvizeket kezelni szükséges (általában a telep elejére vezetik vissza)
Rothasztás - ökölszámok Minden kg adagolt szerves anyag 0,44-0,75 m 3 gázt produkál minden kg lebontott szervesanyagból 0,75-1,12 m 3 biogáz képz dik A biogáz 65-70 %-a metán, 30-35 %-a szén-dioxid, 1-2 %-át pedig egyéb gázok alkotják. A kéntartalom gondot okoz, ezt el kell távolítani a biogázból
Rothasztó m tárgy, Kecskemét
Kamrás sz r prés
Rothasztó
Debreceni rothasztók
Az Észak-pesti SZVT rothasztók
Gázmotor
Vegyszeres iszapstabilizálás A mikroorganizmusok tevékenységének befolyásolása ph szabályozással. Alkalmazott megoldás: mésztej, mészhidrát szuszpenzió adagolásával a ph értékét 10,0-hez közeli értékre állítjuk be. Az aerob és anaerob kezeléssel szemben ebben az esetben a biológiailag bontható szerves anyag nem csökken számottev en, ezért fennáll annak a veszélye, hogy a stabilizálás csak id szakos
Vegyszeres iszapstabilizálás A vegyszeresen stabilizált iszapban a ph esetleges csökkenése következtében a biológiai folyamatok ismételten megindulhatnak. A vegyszeres stabilizálás kedvez hatást fejt ki a patogén mikroorganizmusok egyedszám csökkentése szempontjából
H stabilizálás A mikroorganizmusok tevékenységét a h mérséklet szabályozásával csökkentjük, illetve megszüntetjük Az iszapban a 60-80 ºC h mérsékletet célszer kialakítani a megfelel hatás eléréséhez A vegyszeres stabilizáláshoz hasonlóan a biológiailag bontható szerves anyagok mennyisége nem csökken számottev mértékben, de a patogén mikroorganizmusok egyedszáma csaknem zérusra redukálódik
A komposztálás Aerob módszer térfogatcsökkentésre Víztelenített iszap és egyéb szerves anyag tartalmú hulladék keverése Prizmák kialakítása Mikrobiológiai folyamatok (30, majd 60-70 ºC) Id szakos átforgatás Két-három hónapos pihentetés Humusz-szer anyag kialakulása
Az elhelyezés módjai: Mez gazdaság Hulladéklerakó Leveg Tenger, óceán (EU-ban már nem megengedett) Egyéb (pl. autópályák rézsüjének füvesítésénél)
Iszap mg.-i elhelyezése A tápanyag-ellátottság, szervesanyagtartalmának növelése céljából hígtrágyák, kockázatos anyagokat nem tartalmazó szennyvíziszap talajba injektálása. El nyei: hulladékok mez gazdasági hasznosítása, a felületi szennyezettség és a b zhatás csökkentése. kockázata: felszín alatti vizek veszélyeztetése.
Iszap injektálás S rítés A homogenizált hígiszapot a felhasználás helyére, ahol pihentetik (fél évig) - anaerob stabilizálódás játszódik le Ezután a híg iszapot injektálással a talaj mélyebb rétegeibe viszik (20-40 cm)
Forrás: Markó András Injektáló gép
Iszap elhelyezés és hasznosítás Elhelyezésre és hasznosításra csak víztelenített és stabilizált iszap kerülhet Kémiai iszapkezelést követ en csak az elhelyezés következhet Termikus iszapkezelést követ en mind a stabilizálási, mind a víztelenítési követelmények teljesülnek
Iszap elhelyezés és hasznosítás EU rendelkezések: lerakás nem preferált Hasznosítani kell Magyarország: mez gazdaság! Ennek szigorú feltételei vannak Közvetlen felhasználású élelmiszereknél NEM! Fert z anyagokat nem tartalmazhat Mikroszennyez anyagokat (els sorban nehézfémeket) csak a megadott határértékeknél kisebb mennyiségben tartalmazhat
Iszap elhelyezés és hasznosítás A mez gazdasági hasznosítás el nyei Szerves anyag tartalma miatt kedvez a talaj számára, a talaj-szerkezetet javítja N és P tartalma miatt m trágyát helyettesíthet Szerves anyag tartalma a növények számára is kedvez
Iszap elhelyezés és hasznosítás Mg-i elhelyezés, nehézségek: Rendszeres és szigorú iszapvizsgálat (drága) Hatósági engedélyek beszerzése a felhasználáshoz (lassú) Befogadó intézmény és nyilatkozat (feltételek sora) Tartós szerz dések (?) Használat esetén rendszeres és szigorú talajvizsgálat (drága) Megfelel szárazanyag és tápanyag tartalom szükséges Kihordhatóság a term földre (akadályok)