HU180963B - Method for conditioning and disinfecting sewage sludges or sludges of water preparing plants or specialized animal keeping farms - Google Patents

Description

Tóth András oki. mérnök 20%, Tóth Andrásné oki. vegyészmérnök 20%, dr. Oláh József oki. vegyészmérnök 20%, dr. Bitskey József oki. biológus 20%, dr. Bulkai Lajos oki. gépészmérnök 20%, Budapest

Szabadalmas:

Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Központ, Budapest

Eljárás és berendezés szennyvíziszapok, vagy vízelőkészítő telepek, szakosított állattartó telepek iszapjának kondicionálására és fertőtlenítésére

A találmány tárgya eljárás és berendezés szennyvíziszapok, vízelőkészítő telepek vagy szakosított állattartó telepek iszapjának kondicionálására és fertőtlenítésére, amely vízfázistól könnyen elválasztható, közvetlenül gépi víztelenítésre (szalagszűrő, vákuumszűrő stb.) vezethető konzisztenciájú és egyben fertőtlenített iszapot szolgáltat.

Az iszapkondicionálás célja általában az, hogy az iszap víztelenítése könnyebben végrehajtható legyen. Másodlagos hatásként a hőkezelés steril iszapot eredményez, a kémiai kezelés javítja az iszap sűrithetőségét, a biológiai kondicionálás (pl. rothasztás) pedig lecsökkenti az iszap rothadó képességét. (Benedek: Házi szennyvizek tisztítása, Tankönyvkiadó, 1972., 170 old.)

Az ismert termikus iszapkondicionálási eljárások során az iszapot 0,5-2,0 órán keresztül 200 °C-ra hevítve tartják, ezáltal igen jól vízteleníthető iszapot kapnak. Hátrányos azonban a nagy energiafelhasználás és (mezőgazdasági elhelyezés esetén) a csökkent trágyaérték. [Benedek-Németh: A szennyvíziszap kezelése magyarországi viszonyok között, (1968) VITUKI Tanulmányok és kutatási eredmények, 22. szám, 7-8. old.]

A világon leginkább elterjedt iszapkondicionáló módszer az anaerob rothasztás, melynek következtében a kondicionálás mellett a patogén baktériumok nagy része elpusztul, egyes veszélyes kórokozók jelentős hányada azonban életben marad. A tuberkulózis bacillusa például 35 napos rothasztás után is csak 85%-ban pusztul el. [Process design manual fór sludge treatment and disposal - US Environmental Protection Agency, Technology Transfer, 1974. okt., EPA 625/1-74 - 006 - Tab5 le 5-9.]

A féregpeték túlélési képessége még ennél is nagyobb. Amennyiben a kezelt iszapot mezőgazdasági célokra (trágyázás) hasznosítják, fennáll a fertőzés veszélye. Svájci szerzők szerint fE. Hess-C. Breer: 10 Die Danglichkeit dér Klárschlamm-Hygienisierung Gaz-Eaux-Eaux usées 56 année (1976), No. 7, p. 385] a friss iszap átlag 10^s Salmonellát tartalmaz literenként, a rothasztott pedig 10³ egységet. Vagyis a fertőző mikroorganizmus 1%-a életben marad a 15 rothasztás után. Hasonló hatásfokú az E. coli baktériumok számának csökkenése is a rothasztás során. Következésképpen a rothasztás fertőtlenítő hatása korlátozott, emellett a szükséges, mintegy 30 napos tartózkodási idő, nagy méretű rothasztó műtárgyak 20 építését teszi szükségessé. Ugyanezen cikk szerint a rothasztást követő pasztörizálás (30 percig 70°C-os hőkezelés) az enterobaktériumok — ezen belül a Salmonellák - 10⁴—10⁹-szeres csökkenését eredményezi.

A javasolt másik anaerob rothasztást kiegészítő fertőtlenítő módszer a Kobalt-60 besugárzás. 300krad 10⁴—10⁹-szeres enterobaktérium-csökkenést eredményez.

Mindkét említett módszer jelentősen meghaladja 30 az anaerob iszaprothasztás fertőtlenítő hatását, azon180963 bán a pasztörizálás hátránya, hogy nagyon energiaigényes, a radioaktív besugárzás pedig költséges védőberendezést tesz szükségessé.

Ha a rothasztási mellőzve kémiai iszapkondicionálást alkalmaznak, kiegészítő fertőtlenítés szintén szükséges. A rothasztás nélküli iszap bűzös, a kémiai iszapkezeléshez költséges vegyszerek szükségesek (pl. polielektrolitok, vasklorid).

Újabb vizsgálatok megállapították, hogy a szervetlen koagulánsok adagolásánál a fémhidroxid-szolok néhány másodperc alatt nagy méretű gélekké aggregálódnak, ezért hatásukat csak akkor tudják jól kifejteni, ha néhány másodperc alatt kapcsolatba tudnak lépni az iszaprészecskékkel. Minthogy erre a szokásos keverési módszerek nem alkalmasak, vegyszer túladagolás válik szükségessé a kémiai iszapkondicionáláskor. [Licskó: A pH, a kontakt idő és speciális szerves szennyezések hatása a koagulációra, (1979) VITUKI Tudományos Napok, 4. ülésszak, 11. old.]

Megemlítjük még a pasztörizálással egyenértékűnek tartott iszapkomposztálást, melyhez azonban nagy terület szükséges, 6-12 hónapig kell az iszapot és valamely nedvesség-elvonó anyagot (pl. háziszemét, fú'részpor, hamu) összekeverve deponálni.

A találmány célja az ismert eljárások hátrányainak kiküszöbölése olyan rövid tartózkodási idejű és hatékony iszapkondicionálási eljárással, amely a vízfázistól jól elválasztható, nem fertőző iszappelyhek, illetőleg iszaplepényt biztosítson, ugyanakkor az eljárást megvalósító berendezés kis helyszükségletű, gazdaságosan helyettesíthetők vele a hagyományos rothasztok.

A találmány alapja az a felismerés, hogy ha a híg vagy sűrített iszapot ultrahangos kezeléssel roncsoljuk, akkor az iszap kolloid diszperzióvá válik, kondicionáló-szer adagolása mellett a koagulált iszapot flotációval elválaszthatjuk a vízfázistól. Továbbá a baktériumok (mikroorganizmusok) elroncsolódnak, fertőző hatásuk megszűnik, feltárt enzimtartalmuk a biológiai szennyvíztisztítás hatásfokát növelik.

A találmány szerinti eljárás lényege, hogy szennyvíztisztító telepekről vagy vízelőkészítő telepekről, vagy szakosított állattartó telepekről kikerülő iszapokat ultrahangos rezgetéssel elroncsoljuk, és ezáltal a pelyhes szerkezetű iszap kolloid diszperzióvá válik. Az elroncsolt iszaphoz ugyancsak ultrahangos rezgetéssel kondicionáló vegyszert keverünk. Kivételt képez az az eset, ha az iszap már eredetileg olyan mennyiségű kondicionálószert tartalmaz, amely az ultrahangos roncsolás következtében újra aktivizálódik - ez vegyszeres derítők, ill. szűrők esetén fordulhat elő - akkor természetesen további vegyszeradagolás nem szükséges, elegendő az ultrahangos rezgetés. Az ultrahangos kezelés során gáz- és légbuborékok is kiválnak az iszapból, melyek segítségével a kondicionáló-szer hatására koagulált iszaprészecskéket felflotáljuk, ily módon a folyadékfázistól elválasztjuk. Mivel az iszapot képező baktériumtömeget az ultrahangos rezgetéssel szétroncsoljuk, ezáltal az iszapot fertőtlenítjük. Egyidejűleg a baktériumok enzimtartalmát is feltáljuk és a folyadékfázisból visszavezetjük a biológiai tisztító lépcsőbe és ezáltal megnöveljük a biológiai tisztítás hatásfokát az enzimaktivitás segítségével.

További előnyös hatást érünk el, ha az ultrahangos kezelést 10 percen át végezzük átfolyásos rendszerben. Laboratóriumi kísérletünk során tapasztaltuk, hogy 10 percen túl az ultrahangos kezelésnek kitett iszapban a baktériumok számának kezdeti rohamos csökkenése nagyon lelassul, ezért eljárásunk során csak 10 percig folytattunk ultrahangos roncsolást, és ebben már a vegyszerbekeverés időtartama is benne foglaltatik. A 10 perces ultrahangos kezelés befejezése után a roncsolt és koagulált iszap szilárd fázisa elvált a folyadékfázistól és a kezelés során kivált gázrészecskék hatásaira külön levegő befújása nélkül felflotálódott. Ez mintegy 5—10 perc alatt következett be, de csak akkor, ha nem hűtöttük le előzőleg a kezelt iszapot. Ezért 5-10 perces flotációs időt teszünk lehetővé és gondoskodunk arról hőszigeteléssel, hogy ne hűljön le a kezelt iszap.

A biológiai telepről kikerülő iszapokhoz szerves kondicionáló szert, előnyösen alumíniumszulfátot, kevertünk, ezáltal a kolloidális roncsolt iszaprészecskék olcsón és jól koagulálhatók.

A vegyszeres derítők és szűrők iszapjához előnyösen szerves polielektrolitokat adagolunk, mivel ezekben többnyire kialakul az ultrahangos kezelés után a pelyhes szerkezet.

A találmány szerinti berendezés lényege, hogy két egymáshoz kapcsolt reaktor kamrája van, melyek közül az első kamrához van csatlakoztatva a kezeletlen iszapot bevezető cső, az első kamrában vannak elhelyezve a roncsoló ultrahangos energiaátadók, az első kamrában annak kifolyó-oldala közelében van csatlakoztatva a kondicionáló vegyszer bevezetését szolgáló cső, az első és második kamra egymástól merülőfallal van elválasztva, a második kamra a felflotálódott szilárd iszapfázis elválasztására alkalmas kaparószalaggal, szilárd iszapfázis elvezetésére alkalmas csőkivezetéssel és a folyadékfázis elvezetését szolgáló zsomppal és kivezetéssel rendelkezik.

További előnyös kivitelnél az első kamra 10 perces átfolyási időt lehetővé tevő térfogattal rendelkezik.

A második kamra 5-10 perces átfolyási időt biztosító térfogattal rendelkezik.

A találmány szerinti eljárást az alábbi példákkal ismertetjük:

1. példa

A Délpesti Biológiai Szennyvíztisztító Telepről kikerülő fölös eleveniszapot (iszapkoncentráció

21,9 g/1) 10 perces ultrahangos rezgetéssel roncsoljuk és ezzel egyidejűleg alumíniumfát adagolunk az eleveniszaphoz. Az alkalmazott frekvencia 20 kHz, a rezgések amplitúdója 7,3 μιη volt. Az ultrahangos kezeléssel az iszap kapilláris szűrési ideje jelentősen lecsökken, minthogy a kapilláris szűrési idő és a fajlagos szűrési ellenállás között korreláció áll fenn, ebből következik, hogy a szűrési ellenállás is nagymértékben csökken. Az eleveniszap kezdeti 213 sec-os kapilláris szűrési idejét ultrahangos kezeléssel és az iszap szárazanyagra vonatkoztatva 15,2%-os vízmentes alumíniumszulfát hozzákeverésével 46 sec-ra csökkentettük. Az ultrahangos kezelés követ-2- r

·.

!

keztében kiváló gázbuborékok kavitációs hatásával a roncsolást is elősegítjük, egyben flotációval elválasztjuk a koagulált iszapfázist a folyadékfázistól. A 10 perces ultrahangos roncsolással az iszapot egyben fertőtlenítjük, mivel a baktériumokat szétroncsoljuk. Az ultrahangos kezelés által okozott baktériumszám csökkenést szennyvíziszapban és nagy ellenállóképességű spórás baktériumtenyészetben (Bacillus genus) egyaránt észleltük, a kezdeti gyors csökkenést 10 perc elteltével már csak jelentéktelen változás követte mind a 20 °C, mind a 37 °C hőoptimum baktériumoknál (utóbbiakhoz tartoznak a patogének). A fajlagos energiabeviteltől függően a 10⁴-10’-szeres baktériumszám csökkenést értünk el. Az iszapmintákat ellenőrzésképpen 30 percig 70 °C-on pasztőröztük, de akkor csupán 10⁴-szeres baktériumszám-csökkenést értünk el. Az ultrahangos kezelés során a baktériumok enzimkészletét felszabadítjuk. A szakirodalom szerint az enzimeket óvni kell a felmelegedéstől és az erősen savas kémhatás is káros, az eljárásunk megvalósítása során azt tapasztaltuk, hogy a 70 °C-ra felmelegedett és az alumíniumszulfát adagolás folytán 4-re csökkent pH-érték ellenére a protoáz enzimtartalom 78%-ban aktív maradt. Az iszapvízzel ezt az enzimkészletet a biológiai lépcsőbe vezettük, annak hatásfokát ezáltal mintegy 20%-kal megnöveltük.

2. példa

A Délpesti Szennyvíztisztító Telep előülepített szennyvízének 200 mg/1 kristályos alumíniumszulfáttal [A1₂(SO₄)₃ · 18H₂O] kezelt vegyszeres iszapja esetében az 1. példában leírtak szerint járunk el, kivéve, hogy az iszaphoz kondicionálószerként szerves polielektrolitot adagolunk. A vegyszeres iszap kezdeti 32 sec-os kapilláris szűrési idejét az ultrahangos roncsolással 11 sec-ra csökkentettük, az iszapszárazanyagra vonatkoztatva 0,95%-os polielektrolit (Praestol 444 K) hozzákeverésével pedig 8 sec-ra.

A találmány szerinti berendezés egy lehetséges kiviteli alakját részletesen az 1. ábra segítségével ismertetjük.

A berendezésnek két egymáshoz kapcsolt, 2 és 4 reaktorkamrája van. A 2 kamra 10 perces átfolyási időt biztosító térfogattal rendelkezik. A térfogat a kezelendő iszapmennyiségből számítható ki. Például ha napi iszaptermelés 46 m³ /d és 24 órás folyamatos üzem esetén

46m³/d --------= 1,92 m /h iszap érkezik folyamatosan a 24 kamrába, a 2 kamra térfogata 10 perces tartózkodási időt számítva

1,92-10 .

--------= 0,32m^J. A 2 kamrához van csatlakoz60 tatva az 1 iszapbevezető-cső és a 2 kamrába felülről benyúlnak az átfolyásirányban elhelyezett párhuzamos lemezekből kiképzett 3 ultrahangos energiaátadók. A 2 kamrába annak kifolyási oldala közelében van csatlakoztatva 5 kondicionáló vegyszerbevezető-cső. A 2 és 4 kamra egymástól a 6 merülőfallal van elválasztva. A 4 kamra 5—10 perces átfolyási időt lehetővé tévő térfogattal rendelkezik, pl. a szélessége

0,4 m, mélysége a 6 merülőfal közelében 0,5 m a szembenlévő oldalon 0,7 m, a hossza 1,35 m. A 4 kamra a felflotálódott szilárd iszapfázis elválasztására alkalmas önmagában ismert 7 kaparószalaggal és elvezetésére szolgáló 8 csőkivezetéssel, a folyadék-fázis elvezetésére alkalmas 9 zsomppal és kivezetéssel rendelkezik.

A találmány szerinti berendezés üzemeltetése az alábbiak szerint történik:

A biológiai szennyvíztisztító telep nyers-, fölös, ill. kevert iszapját vagy vízelőkészítő berendezések (pl. vegyszeres derítők, vastalanítók, homokszűrők) vagy szakosított állattartó telepek iszapját gravitációs úton vagy szivattyúzással híg vagy sűrített állapotban az 1 iszapbevezető-csövön át juttatjuk a 2 kamrába. Az átáramló iszapba bemerülő 3 lemezeket ultrahang-frekvencián rezegtetjük. Az iszap 10 perces átáramlás alatt teljesen elroncsolódik, amelyhez az 5 vegyszerbevezető-csövön keresztül koagidálószert adagolunk. Az ultrahangos rezgetéssel a vegyszerbekeverést néhány másodperc alatt biztosítjuk. Az ultrahangos kezeléstől az iszap cca 70 °C-ra melegszik. A felmelegedés előnyös a flotációra, és segítségével a fertőtlenítő hatást is fokozzuk. Az ultrahangos kezelés folytán előálló sűrűsödések és ritkulások a folyadékban oldott gázokat buborékok alakjában kiválasztják, ezáltal a 4 flotációs kamrában felúsztatjuk a pelyhes iszapot. Ezt a 7 kaparószalággal távolítjuk el a 8 csövön keresztül, és az iszapot közvetlenül az iszapvíztelenítő szűrőre vezetjük. A 9 zsompon és kivezetőn távozó folyadékfázist az utóülepítőre vezetjük vissza.

A találmányhoz fűződő előnyös hatásokat az alábbiakban foglaljuk össze:

— fertőtlenített iszapot eredményez, mezőgazdasági célokra korlátlanul felhasználható (kertészetben is)>

— a trágyaértéket az eljárás nem csökkenti, — olcsó kondicionálószer alkalmazható (pl. alumíniumszulfát), — az ultrahangos kezelés vegyszerbekeverő nélkül intenzív vegyszerbekeverést biztosit, — a gyors és intenzív bekeverés következtében a vegyszerfelhasználás gazdaságos, — a flotációs sűrítmény szárazanyag-tartalma nagy (cca 10%), az iszapszűrő vagy szikkasztóágy kapacitása jól kihasználható, — rövid időtartamú energiabevitel (10 min., a pasztörizálásnál 30 min.), — levegőbeadagolás nélkül érhető el a flotációs fázisszétválasztás, — a vízfázis szervesanyag-tartalma kisebb, mint a termikus (Porteus-Van Roll) iszapkondicionálási eljárásnál és az ultrahangos kezelés folytán feltárt enzimtartalom segítségével a biológiai lépcsőbe visszavezetve annak lebontási hatásfokát növeli, — rövid tartózkodási idő, kis térfogat-, ill. helyszükséglet, — kisebb beruházási és üzemeltetési költség mellett nagyobb hatásfok.

Szabadalmi igénypontok:

Claims (7)

1. Szabadalmi igénypontok:

   1. Eljárás iszap kondicionálására és fertőtlenítésére szennyvíztisztító telepekről, vízelőkészítő telepekről vagy szakosított állattartó telepekről kikerülő iszapokhoz, azzal jellemezve, hogy az iszapot ultrahangos rezgetéssel - fertőtlenítést is biztosító módon - roncsoljuk, mimellett — amennyiben az iszap nem tartalmaz valamely előző kezelés következtében olyan minőségű és mennyiségű kondicionálószert, amely az ultrahangos roncsolás következtében újra aktivizálódni képes — az iszaphoz - az ultrahangos rezgetéssel - kondicionáló vegyszert keverünk, majd az iszap szilárd részét az ultrahangos kezelés folytán keletkező gáz, illetőleg légbuborékok segítségével előidézett flotációval felúsztatva a folyadék-fázistól elválasztjuk, és az iszapban lévő baktériumnak az ultrahangos roncsolás segítségével feltárt enzimtartalmát a folyadékfázissal a biológiai tisztító lépcsőbe vezetjük vissza.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az ultrahangos kezelést 10 percen át végezzük átfolyásos rendszerben.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a flotációs fázisszétválasztást 5—10 percen át végezzük átfolyásos rendszerben.
4. 4. A 3. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a biológiai szennyvíz tisztító-telepről kikerülő iszaphoz alumíniumszulfátot adagolunk kondicionálószerként.
5. 5. A 3. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a vegyszeres derítők,

   5 ill. szűrők iszapjához szerves polielektrolitot adagolunk kondicionálószerként.
6. 6. Berendezés iszap kondicionálására és fertőtlenítésére az előző igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosításához, azzal jellemezve, hogy két

   10 egymáshoz kapcsolt reaktor kamrával (2, 4) rendelkezik, az első kamrához (2) van csatlakoztatva a kezeletlen iszapot bevezető cső (1), az első kamrában (2) van elhelyezve egy az iszapot roncsoló ultrahangos energiaátadó (3), az első kamrában (2) annak ki15 folyási oldala közelében van csatlakoztatva a kondicionáló vegyszer bevezető-cső .(5), a kamrák (2, 4) egymástól merülőfallal (6) vannak elválasztva, a második kamra (4) a felflotálódott szilárd iszapfázis elválasztására alkalmas kaparószalaggal (7), a szilárd 20 fázis elvezetésére alkalmas kivezetéssel (8) és a folyadék-fázis elvezetését szolgáló zsomppal és kivezetéssel (9) rendelkezik.
7. 7. A 6. igénypontban meghatározott berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az első kamra

   2’5 (2) 10 perces átfolyási időt lehetővé tevő térfogattal rendelkezik.

   S. A 6. vagy 7. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a második kamra (4) 5-10 perces átfolyási időt biztosító térfogattal 30 rendelkezik.

   1 rajz, 1 ábra

   A kiadásért felel: a Közgazdasági és Jogi Könyvkiadó igazgatója

   84.4261 - Zrínyi Nyomda, Budapest