Vízellátás és szennyvízkezelés
Dr. Török Sándor (2011)
Szent István Egyetem
Bevezető
A felszíni vizeket az utóbbi időben egyre több mikro-szennyezőanyag és növényi tápanyag terheli. Ezeknek az anyagoknak az eltávolítására kifejlesztett eljárások alkotják a harmadik fokozatot, a kémiai tisztítást.
A környezetbarát biológiai tisztító rendszerek mellett sokszor elkerülhetetlen a kémiai tisztítás alkalmazása, vagy ilyen tisztító lépcsők beiktatása.
A kémiai tisztítást alkalmazzák:
ipari szennyvizek tisztításánál,
ha lúgos, vagy savas a szennyvíz,
ha előnyösen kicsapható anyagokat tartalmaz,
ülepedési tulajdonságok befolyásolására,
iszap felfúvódás megakadályozására,
nehézfém-szennyezések eltávolítására és
foszfor eltávolítására.
Az ipari szennyvizek kezelése iparáganként változó és speciális megoldásokkal lehetséges. A kővetkezőkben a kémiai módszerekkel kiegészített települési szennyvíztisztítással foglalkozunk.
Ennek a tanulási egységnek célja, hogy megismerjük:
a kémiai szennyvíztisztítással kapcsolatos fogalmakat,
a fertőtlenítés és
az iszapkezelés technológiáit.
A tanulási egység követelményei:
tudni kell a kémiai szennyvíztisztítással kapcsolatos fogalmakat,
tudni kell ismertetni a fertőtlenítési eljárásokat és
rajzolni kell tudni a gépészeti megoldásokat, valamint a műtárgyakat.
A szennyvíztisztításban egyszerű ülepítéssel csak a szilárd formában lévő szennyezőanyagok nem túl nagy része, és az oldott anyagokból pedig elenyésző mennyiség távolítható el. Kémiai előkezeléssel, a vegyszeradagolás hatására koagulációs és flokkulációs folyamatok következtében megnövelt szilárdanyag eltávolítás következik be.
Az USA-ban kifejlesztett CEPT eljárást (chemically enhanced primary treatment), a „vegyszeradagolással intenzifikált mechanikai kezelést” elsősorban az ülepítő medencék lebegőanyag eltávolítási hatásfokának növelésére alkalmazták. Amint azt neve is jelzi, a mechanikai szennyvíztisztító telep esetében kis dózisban koagulálószert (20-50 mg/l FeCl3) adagolnak, többnyire a homokfogó műtárgyba. A CEPT lebegőanyag eltávolítási hatásfoka így 80-85%, a biológiailag bontható szerves anyag, a BOI5 50-60%, a foszfor pedig 66-85% közötti.
A vegyszer-adagolásos (kémiai) szennyvízkezelés önmagában, vagy biológiai tisztítási eljárásokkal kombinálva is alkalmazható. A biológiai tisztítás során a vegyszerek adagolása a szennyvíztisztítási sor több pontján is megvalósítható.
Az elő-kicsapatás során a vegyszert, az előülepítő medencét megelőzően adagolják, és keverik el a nyers szennyvízzel. A szimultán vegyszeradagolás során a kicsapó (avagy koagulálószert) a megfelelően kevert eleveniszapos medencébe juttatják. Az utókicsapás esetében a vegyszert az utóülepítő után adagolják a szennyvízhez. Ebben az esetben a képződött szilárd csapadék (foszfor és lebegőanyagok) eltávolítására valamilyen egyéb, a szilárd és folyadék fázisok elválasztására alkalmas (ülepítő, szűrő, flotáló) berendezés megépítése is szükséges.
Összefoglalva (pl. foszfor eltávolításakor), a kémiai és biológiai módszerek kombinációját alkalmazhatjuk:
a levegőztető medence előtt (elő-kicsapatás),
a levegőztető medencében (szimultán kicsapatás), valamint
a levegőztető medence (és az utóülepítő) után (utókicsapatás).
Valamennyi megoldásnak létezik előnye is, hátránya is.
A semlegesítés, valamint az előülepítést javító lépés természetesen a sor elején elő-kicsapatás formájában kerül alkalmazásra. Ennek az a hátránya, hogy a szerves anyagok egyidejű pelyhesedését okozhatja, ami az utánkapcsolt denitrifikációt zavarja (70. ábra).
70. ábra: Az elő-kicsapatás folyamatábrája
Szimultán kicsapatásnál a vegyszert a biológiai fokozatba adagolják. Hátránya, hogy mind a vastartalmú, mind az alumíniumtartalmú vegyszerek rontják a nitrifikáció hatásfokát (71. ábra).
71. ábra: A szimultán kicsapatás folyamatábrája
Az utókicsapatásnál a biológiai tisztítás után az utóülepítőt követően adagolnak vegyszert. Kiegyenlíti a megelőző fokozatok tökéletlen működését. Nem zavar további lépéseket, de többlet műtárgy építése szükséges (ülepítő vagy flokkuláló medence kell) a megvalósításához.
A szennyvíz kémiai előkezelését és utódenitrifikációt megvalósító eljárás sémája látható a 72. ábrán. Ennek a változatnak az előnye, hogy a legjobb hatásfokú denitrifikációt képes biztosítani. A külső szénforrás adagolása az üzemelés költségeit jelentősen növeli, azonban a szükséges reaktortérfogat nagysága – összehasonlítva az elő-denitrifikációs rendszerekkel – sokkal kisebb. Ez a technológiai változat elsősorban közepes, vagy nagyobb méretű szennyvíztisztító telepekre javasolható.
72. ábra: Az elő-kicsapatásos, utó-denitrifikációs technológia folyamatábrája