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

Átírás

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

2 Először is mik azok a mikroorganizmusok? A mikroorganizmusok vagy mikrobák mikroszkopikus (szabad szemmel nem látható) élőlények. A mikroorganizmusok között akadnak baktériumok, gombák, növények (Algák) és állatok (Protozoák), de a vírusokat és a prionokat, mint élettelen képződményeket nem sorolják közéjük. Általában egysejtűként hivatkozunk rájuk de akadnak közöttük többsejtűek és szabad szemmel is látható élőlények.

3 Akkor kik is ők? Saccharomyces cerevisiae E. Coli Paramecium Mucor circenelloides

4 Miért is van rájuk szükségünk a!! szennyvíz tisztításnál? Mert a mikroorganizmusok a szaporodásuk során a szennyvízben lévő szerves anyagot felhasználják új sejttömeg előállítására. Ezáltal azt megtisztítják.

5 Tápanyag igény (aerob) C + H + N + P + O 2 + (vitaminok, ásv. anyagok, nyomelemek)!! Mikroorganizmusok! Új sejttömeg + CO 2 + H 2 O + N 2 + egyéb szervetlen sók + nem bontható anyagcsere termékek

6 Az aerob szubsztrát légzés megvalósításának útjai Kémiai Energiaforrás Fény KEMOORGANOTRÓF FOTOORGANOTRÓF Szénforrás Szerves Széndioxid Heterotrofók Autotrofok Legtöbb baktérium,gomba mi Bíbor (nem kén-)baktérium. Néhány eukarióta alga KEMOLITOTRÓF FOTOLITOTRÓF H-,S-,Fe- Denitrifikálóbaktériumok Zöld növények, eukarióta algák (fényben) Blue/green algák Cianobaktériumok Fotoszint.baktériumok

7 Mikrobák szaporodása A valóság az hogy a végtelenségig nem tudnak szaporodni a mikroorganizmusok mert valaminek történnie kell. Mégpedig: 1. TÁPANYAG LIMITÁCIÓ 2. TOXIKUS METABOLIT TERMÉK(EK) 3. HELYHIÁNY

8 Mikrobák a szennyvíztisztításban (szabályzó paraméterek) hőmérséklet - hőátadás ph oldott oxigén levegőztetés átadási felület - keverés ásványi tápanyagok (N, P, K, Mg) mikroelemek (Fe, Cu, Co, ) nehézfém-mérgezés (galvánüzem) toxikus szerves vegyületek

9 Mikrobák a szennyvíztisztításban Bacillus Bordetella Clostridium Staphilococcus Streptococcus Salmonella

10 A szennyvíz Kommunális szennyvíz eredete: mosás, mosogatás fürdés, WC-öblítés, takarítás, öntözés Mit is tartalmaz? 99%-a víz 1%-a oldott vagy diszpergált szennyezés(baktériumok, tápanyagok (nitrogén, foszfor), fémionok, olaj, zsír ), de ez az 1% teljesen használhatatlanná teszi a vizet.

11 Szennyvíz tisztítás fejlődése 1900-ig: elszivárogtatás, csatornázás, élővízbe vezetés 1900-tól: aerob eljárások, eleveniszapos lebontás 1940-től: anaerob technológiák megjelenése, iszapkezelés : fizikai/kémiai módszerek intenzifikálása 1980-tól: biológiai, biokémiai módszerek fejlesztése N P eltávolítás kombinált módszerekkel intenzifikált mikróbakultúrák katalitikus, szuperkritikus oxidációs eljárások

12 A teljes szennyvíztisztító rendszer Települési szennyvíz Ipari Szennyvíz Elő-tisztítás Előtisztítás Csatornahálózat üzemeltetés Rácsszűrés Homokfogás Iszap Zsír, olaj Csatornaiszap Rácsszemét Homok-anyagok Elhelyezés, Hasznosítás

13 A teljes szennyvíztisztító rendszer Előülepítés és/vagy flotáció Biológiai (vagy kémiai) szennyvíztisztítás Utóülepítés Utótisztítás Fertőtlenítés Befogadó Iszap Iszap Iszap Kezelés Elhelyezés, Hasznosítás

14 Rácsszűrés Gépi tisztítású íves rács

15 Homokfogás

16 Ülepítés Hosszanti átfolyású ülepítőmedence

17 Ülepítés (Dorr)

18 Biológiai szennyvíz tisztítás lehetőségei: Gyökérzónás szennyvíztisztítás Szennyvízöntözés Tavas szennyvíztisztítás Csepegtetőtestes szennyvíztisztítás Eleveniszapos szennyvíztisztítás

19 Gyökérzónás szennyvíztisztítás

20 Szennyvízöntözés

21 Tavas szennyvíztisztítás

22 Csepegtetőtestes szennyvíztisztítás A lényege, hogy a szennyvizet egy mozgó-forgó elosztó rendszer a csepegtetőtest felszínére egyenletesen szétosztja. A csepegtetőtestre kerülő szennyvíz egy része gyorsan mozog a makropórusokban, azonban a szennyvíz legnagyobb része a maradék a biológiai hártya felszínén lassan halad illetve csepeg lefelé. A biológiailag bontható anyagok eltávolítás a gyors mozgású szennyvízből bioszorpció és koaguláció révén a lassú mozgású szennyvízhányadból pedig az oldott komponensek fokozatos lebontása révén a biológiai hártyában jön létre.

23 Csepegtetőtestes szennyvíztisztítás A csepegtetőtest szilárd porózus, nagy felületű anyagon megtelepülő biológiai hártya, a biofilm segítségével bontja le jó hatásfokkal ülepített szennyvíz lebegő, továbbá kolloidális és oldott szennyeződéseit. A szennyvíz oldott szennyezőanyagai és az oldott oxigén a biológiai hártyában az asszimiláló mikroorganizmusok környezetébe diffundál. Eközben sejthártyatömeg keletkezik. A hártya vastagsága függ az aerob réteg alatti anaerob rétegtől is. A biológiai hártyában általában a hártya felszín közeli térben heterotróf baktériumok, a hártya mélyén pedig autotróf baktériumok vannak jelen.

24 A csepegtetőtesten lejátszódó folyamatok

25 A csepegtetőtestek töltete A töltőanyag általában természetes bazalttufa, vagy porózus válogatott salak. Újabban mesterséges műanyagból öntenek, préselnek nagy felületű elemeket, amely természetes anyagok helyettesítésére képesek.

26 Csepegtetőtest Töltött oszlop szerkezete és működési elve

27 Csepegtetőtest Töltetes oszlopok (New York)

28 Eleveniszapos szennyvíztisztítás A csatornában összegyűjtött szennyvizet tisztítótelepekre vezetik, ahol a befogadó szerinti követelményeknek megfelelő minőségűre tisztítják. A világon legelterjedtebben alkalmazott szennyvíztisztítási eljárás az eleveniszapos technológia.

29 Eleveniszapos szennyvíztisztítás A szennyvizet az előzetes kezelás után a bioreaktorba vezetik. A bioreaktorban helyezkedik el az ún. eleveniszap biomassza, egy heterogén mikroorganizmus szuszpenzió. A bioreaktorokban megtörténik a szennyezőanyagok biológiai eltávolítása (vö. Monod kinetika). A szuszpenzió ezek után az utóülepítőbe kerül, ahol elválasztják a biomasszát a tisztított víztől. Az utóülepítési lépés hatékonysága az egész technológia hatékonyságát befolyásolja, hiszen a biomassza önmagában is szennyező (BOI, KOI, N és P tartalmat képvisel). Az elfolyó vizet ezután fertőtlenítőbe (pl. klórozó) vezetik, majd beeresztik a befogadó vízbázisba. Az utóülepítőben kiülepített iszap egy részét eltávolítják a rendszerből (fölösiszap elvétel), a másik részét recirkuláltatják a bioreaktorokba.

30 Eleveniszapos szennyvíztisztítás

31 Technológiai lehetőségek Teljes oxidációs rendszer: A teljes oxidációs rendszernél hosszú levegőztetési időt (t>15 óra) és alacsony biológiai terhelést (T b < 0,1 kg BOI/k Fél-folyamatos aerob rendszer: A szennyvíz, eleveniszapos tisztítása és ülepítése ugyanabban a levegőztető reaktorban történik. Ezt követi a órás levegőztetés, majd az 1-2 órás ülepítés és a dekantálás (ürítés).

32 Technológiai lehetőségek Szelektorok alkalmazása: Az alkalmazott szelektorok aerob, anoxikus és anaerob kialakításúak lehetnek.! Két-lépcsős eleveniszapos technológia (TSAS): A TSAS technológia tulajdonképpen két, sorba kötött eleveniszapos egység (I. lépcső: levegőztető + utóülepítő, II. lépcső: levegőztető + utóülepítő).

33 Köszönöm a figyelmet!