Ugrás a tartalomhoz

Vízellátás és szennyvízkezelés

Dr. Török Sándor (2011)

Szent István Egyetem

10.3. Szennyvíziszap kezelése

10.3. Szennyvíziszap kezelése

Az eleveniszapos települési szennyvíztisztítóknál két helyen választunk le szennyvíziszapot:

  • • az előülepítőkből a nyers iszapot és

  • • az utóülepítőkből a fölös iszapot.

Az iszapok kezelésének módját megszabja a további felhasználás, vagy elhelyezés, valamint szükségessé teszi a kezelést:

  • az iszapok nagy víztartalma,

  • azok fertőző volta ( féregpeték, patogén baktériumok) és

  • ipari eredet esetén a mérgező anyagok jelenléte.

Az iszapkezelés legfontosabb lépései:

  • iszapsűrítés,

  • iszapkondicionálás és stabilizálás,

  • fertőtlenítés,

  • víztelenítés és

  • végső elhelyezés, értékesítés.

Iszapsűrítés

Az iszapkezelés technológiai rendszerének gyakorlatilag első eleme a sűrítő. Célja: az iszap víztartalmának meghatározott mértékű csökkentésével magának a kezelendő iszap mennyiségének a csökkentése (Barótfi, 2000).

A sűrítés technológiai elemeinek csoportosítása:

  • Gravitációs sűrítés

    • természetes úton (tölcséres sűrítők)

    • mesterséges keverő berendezéssel ellátott sűrítő

  • Flotációs sűrítés

    • levegő befúvással

    • vegyszerrel

  • Dinamikus sűrítés

    • vibrációs hatással

    • centrifugálással

  • Szűréssel történő sűrítés

    • membrán szűrés.

A következőkben a sűrítésnél alkalmazható gépi berendezések bemutatására és rövid értékelésére térünk rá.

A gravitációs sűrítőben "keveréssel", az iszapot óvatosan átgyúrva, bolygatva segítik az ülepedést. E célból az ülepítő iszapkotróján ritkán (150-200 mm) elrendezett pálcákkal "keverjük," (inkább csak bolygatjuk) az iszapot. A pálcák a zagyban képződött gázok felszínre jutását és ezáltal az ülepedést segítik elő. Megakadályozzák „iszap-hidak” képződését, az iszap összeállását.

A gravitációs sűrítő alkalmazható előülepítő-iszap és kevert-iszap (elő- és utóülepítőből származó iszap) sűrítésére. 4-6% szárazanyag tartalom érhető el vele. Utóülepítő-iszapnál ritkán alkalmazzák, mert csak 2-3% szárazanyag tartalom érhető el vele.

Az oldott levegős flotációs iszapsűrítőknél finoman eloszlatott, és az iszaprészecskékhez kapcsolódó légbuborékok segítségével felúsztatják, és így uszadék formájában sűrítik a vízhez igen közel álló sűrűségű, vagy igen kis szemcseméretű iszapot.

A buborékok kapcsolódását, a pehelyképződést az iszaphoz kevert vegyszerrel is javítják.

A függőleges tengelyű dob-centrifuga alkalmazása estén a szétválasztás jó hatásfokú, vegyszer alkalmazása nélkül is. Az elérhető szilárdanyag tartalom 5-9%. Utóülepítő-iszapnál is használható e típus. Vegyszer adagolásával a teljesítménye megkétszerezhető.

A tálcás (tányéros) centrifuga dobjának vonalas metszetét a 74. ábra mutatja be.

74. ábra: A tálcás (tányéros) centrifuga. (1: betáplálás, 2: tányérok, 3: bordák, 4: sűrítmény kiömlőnyílása, 5: iszapvíz elvezetése)

A tálcás centrifugák a nagy telepek gépei. Utóülepítő iszap sűrítésére alkalmazzák elsősorban, az elérhető szilárdanyag tartalom 4-6%. Alkalmazásánál ügyelni kell, hogy csak jól homokmentesített iszap (a homok koptató hatása miatt), és szálas anyag mentes iszap engedhető rá az eltömődések elkerülése végett.

Dekanter (csigás) centrifuga vonalas metszetét a 75. ábra mutatja be.

75. ábra: Dekanter (csigás) centrifuga. (1: betáplálás, 2: dobhajtás, 3: csigahajtás, 4: centrifugaház, 5: iszap, 6: iszapvíz)

A csigás centrifuga a nagy telepek gépe, mind az iszap sűrítésére, mind az iszap víztelenítésére alkalmas.

Utóülepítő iszap sűrítésére használják, 6-9% szárazanyag tartalom érhető el vele. Csak jól homokmentesített iszapnál használható. Az iszaprészeket roncsolja, így az iszapvízzel többlet szerves anyag jut vissza a tisztító sor elejére.

Iszapkondicionálás és stabilizálás

Feladata a sűrített iszap vízteleníthetőségének javítása, a szerves anyag stabilizálása, a patogén bacilusok mennyiségének csökkentése.

Alkalmazhatunk:

  • fizikai-,

  • kémiai- és

  • biológiai kondicionálást.

Fizikai kondicionálás

  • Pasztőrözés: felmelegítés 60-80 °C-ra, majd hőntartás 15-30 percig;

  • Termikus kondicionálás: hevítés 180-220 °C-ra, 30 percig hőntartás. Teljes sejtpusztulást eredményez. Hátránya, hogy a sejtnedvek szerves anyagnövekedést okoznak az iszapvízben. Továbbá költséges és bűzös. Viszont igen jól vízmentesíthető iszapot eredményez.

  • Fagyasztásos kondicionálásnál a jégkristályok a sejtfalat szétroncsolják, a vízmentesítést akadályozó kolloidok elbomlanak. A mesterséges hűtés nem gazdaságos, a természetes téli fagyást hasznosítják.

Kémiai kondicionálás

A kondicionáló vegyszerek (flokulálószerek) hatására javul a vízteleníthetőség, csökken a rothadóképesség, csökken a patogének mennyisége. Végezhető:

  • szerves koagulánsokkal (más néven polielektrolitokkal) és

  • szervetlen koagulánsokkal (FeCl3, FeSO4, Al2(SO4)3, CaO).

Biokémiai kondicionálás

Aerob kondicionálás: az iszap „teljes oxidációja”, azaz tovább levegőztetése. Alkalmazható, ha:

  • 10 °C feletti hőfok biztosított egész évben, valamint

  • kis-, és közepes terhelésű szennyvíztelepen (2000 - 7500 m3/d ).

Tokszikus ipari szennyvizeknél is alkalmazható. Kezelési idő: 8 - 12 nap. Enzimes változata gyors: csupán 8 - 12 óra a kezelési időt igényel. Alkalmazása nagyobb (2000 - 20.000 m3/d) szennyvizet feldolgozó telepeken is gazdaságos.

Anaerob kondicionálás: alkalmazása közepes és nagy telepeknél gazdaságos. Levegőtől elzárt rothasztást, biológiai lebontást végeznek, aminek során főleg CH4 és CO2 gáz (biogáz), valamint rothasztott iszap képződik. A műveletek során az anaerob mikroorganizmusok a feldolgozott anyagokból enzimeikkel hasítják le a számukra szükséges oxigént. Formái:

  • hideg rothasztás: 20°C alatti hőmérsékleten játszódik le és

  • fűtött rothasztás: 32 < t < 58°C hőmérséklet tartományban.

Hideg rothasztás:

  • nyitott földmedencékben: 120 - 180 nap alatt játszódik le (4000 m3/d-ig használatos).

  • kétszintes ülepítők rothasztó tereiben: 75 - 90 nap kezelési idő szükséges. 2000-3000 m3/d terhelésű tisztítóknál használják. Hasznosítható biogázt nem szolgáltat a hideg rothasztás, valamint igen idő- és térfogat igényes.

Meleg rothasztás két hőmérséklet tartományban végezhető:

  • mezofil rothasztás: 32 - 38 °C hőfoktartományban játszódik le, 20-30 nap szükséges.

  • termofil rothasztás: 50 - 58 °C tartományban végzik, 15-20 nap szükséges.

A termofil rothasztás előnyei a mezofillal szemben: gyorsabb, így kisebb reaktor-tér szükséges. Patogének elölése, a kezelt iszap vízteleníthetősége jobb. Hátrányai: hőmérséklet ingadozásra érzékenyebb. A folyamat kevésbé stabil. Nagyobb az energia igénye. Továbbá: az iszapvíz több oldott szerves anyagot tartalmaz és gyengébb a szilárd-folyadék szétválasztás az utórothasztóban.

Alkalmazott reaktorok: 500 – 10.000 m3-est használnak, szükség esetén többet párhuzamosan alkalmazva. A fűtését a biogázzal végzik, így csak indításhoz kell külső energiáról gondoskodni a meleg rothasztásnál.

Hőenergia szükséges:

  • a betáplált iszap felmelegítésére,

  • a recirkulált (az utórothasztóból visszatáplált) iszap felmelegítésére és

  • a berendezések hőveszteségeinek pótlására.

A rothasztókat keverni kell:

  • a tápanyag egyenletes eloszlatása végett,

  • a baktériumok és a tápanyag jó érintkeztetése végett,

  • egyenletes hőmérséklet biztosítása végett,

  • áramlási holtterek elkerülésére és

  • uszadék-képződés csökkentése végett.

Keverés módja:

  • mechanikus keverővel,

  • recirkuláltató szivattyúval, valamint

  • a képződött gáz visszavezetésével.

Nem szükséges állandóan keverni. Általában naponta 3-6-szor 1-6 órát kevernek.

A képződött biogázzal kapcsolatban a következőket kell biztosítani:

  • tárolótartály kell,

  • gazdaságos felhasználásról kell gondoskodni (kazán, gázmotor, városi gázhálózatba táplálás stb.),

  • a fölös gáz megsemmisítésére gázfáklya kell és

  • a környezeti veszélyt el kell kerülni (villámhárító, rb szerelés).

A 76. ábrán jellegzetes reaktor kiképzést, ill. kapcsolást mutatunk be.

76. ábra: Hengeres, zárt iszaprothasztók

Szennyvíziszap fertőtlenítése

E műveletet a kondicionálás előtt vagy után végzik. Fertőtleníteni kell, ha:

  • az iszapot a mezőgazdaságban hasznosítják, vagy

  • az iszap erősen fertőzött, ezért járványveszélyt rejt.

A fertőtlenítés történhet:

  • klórozással,

  • meszes kezeléssel (Ez mezőgazdasági hasznosításnál előnyös lehet, mert vele a savasodó talajok javíthatók),

  • besugárzással,

  • hőkezeléssel és

  • komposztálással (A komposzt ágy magas hőmérsékletre képes felmelegedni, ahol a patogén mikroorganizmusok már elpusztulnak).

Láttuk, hogy az iszapkezelési módok közül számos biztosítja a patogén mikroorganizmusok pusztulását, ami külön fertőtlenítési lépés beiktatását feleslegessé teszi.

Szennyvíziszap víztelenítése

Az iszap víztelenítés célja, hogy az iszap veszítse el „folyadékszerű” tulajdonságait, szállítható, „lapátolható” legyen. Megkülönböztetünk:

  • „természetes” víztelenítési eljárásokat, amelyeknél a víztartalom tetemes része párolgással távozik (víztelenítő/iszapszikkasztó ágyak, szárító lagúnák) és

  • gépi víztelenítő eljárásokat:

    • csigás centrifuga,

    • vákuum dobszűrő (az 1970-es évekig),

    • szalagos szűrőprés, (folyamatos működésű, használata mind kis, mind nagy telepeken igen elterjedt - 77. 78. és 79. ábra), valamint

    • kamrás szűrőprés (8-25 bar nyomás - II. fejezet 19. ábra).

77. ábra: Szalagos szűrőprés működési elve

78. ábra: Szalagos szűrőprések. (forrás: http://www.multiprojekt-kft.com)

79. ábra: Szalagos szűrőprés üzem közben. (forrás: http://www.multiprojekt-kft.com)

Végső iszapelhelyezés, értékesítés

Égetés: egyedüli megoldás, ha toxikus anyagokat tartalmaz

Deponálás: megfelelően kiválasztott, előkészített és üzemeltetett lerakóhelyeket kell biztosítani. Az előírások szigorodnak, így a megengedett víztartalmat is előírják.

Szárítás: 300 - 500°C-on történik. A mezőgazdasági felhasználáshoz szükséges: "zsákolható" konzisztencia a kívánatos, továbbá a patogén és gyommagmentes minőség – ezt a magas hőmérséklet biztosítja.

Komposztálás: tovább-feldolgozása, biológiai bontása az iszapnak, ami stabil, mezőgazdasági hasznosításra alkalmas terméket szolgáltat. Előfeltétele, hogy az iszap nehézfémeket, toxikus anyagokat nem tartalmazhat.

A művelet során baktériumok és gombák bontják, oxidálják az iszapot. Hőt fejlesztenek, ami a patogén szervezetek pusztítását (pasztőrözését) eredményezi, 50 - 70 °C-ra melegszik. Szagtalan, humusz-szerű anyag keletkezik.