HU204479B - Process for biological purifying and chemical dephosphorinating waste waters - Google Patents

Description

A találmány tárgya: eljárás szennyvizek csepegtetőtestes és eleveniszapos biológiai tisztításával egybekapcsolt vegyszeres foszfortalanítására. Az eljárás jellemzője, hogy a vegyszeres kezelés a csepegtetőtestes tisztítást követően, utóülepítés előtt, egy speciális, rövid 5 idejű eleveniszapos kezeléssel egybekapcsolva történik.

A biológiai szennyvíztisztítás során alkalmazott foszforeltávolítási eljárásokról részletes összefoglalást ad Öllős: Csatornázás, szennyvíztisztítás II. (AQUA 10 Kiadó, Budapest) című könyvének 9. fejezete (901—

943. oldal). Afoszforeltávolítő eljárások egyik csoportja biológiai foszforeltávolításon alapul. Jellemző példa a 4522722 számú USA-beli szabadalmi leírásban ismertetett eljárás. A pusztán biológiai úton történő fősz- 15 foreltávolítás hatékonysága nagymértékben függ az érkező szennyvíz finomösszetételétől, ezért biztonsággal csak vegyszeres foszforeltávolítással kombinálva lehet használni. Ilyen eljárásokat ismertet a 0 273 111 számú európai és 3 602 273 számú NSZK-beli közrebocsátási 20 irat. Jellemzőjük, hogy a biológiai foszforeltávolítás mellett vegyszeres foszfortalanítást, fémsóval - pl. mésszel - történő szimultán kicsapatást alkalmaznak a megfelelő foszforeltávolítási hatékonyság elérésére.

Ezen eljárások közös hátránya, hogy csak eleven- 25 iszapos elvű tisztítórendszerben működnek, meglevő biológiai szennyvíztisztító rendszerek csak nehezen, jelentős költséggel alakíthatók át ezekre a technológiákra.

A foszforeltávolító eljárások másik csoportjába a 30 vegyszeres kicsapatási eljárások tartoznak. Csepegtetőtestes biológiai rendszereknél, ahol az eleveniszapos biológiai foszforeltávolító eljáráshoz hasonló biológiai eljárás nem ismert, csak a vegyszeres foszforeltávolítás jöhet szóba. 35

A szennyvizek foszfortartalmának biológiai tisztítással együttí vegyszeres csökkentésére háromféle kicsapatási forma ismeretes (Öllős, 914. oldal). Előkicsapatásnál a vegyszert az előülepítő elé adagolják. Szimultán kicsapatásnál a vegyszer a biológiai tiszítőfokozat- 40 ba (pl. eleveniszapos medencébe) kerül. Utókicsapatás esetén a vegyszert az utóülepítő elé (pl. csepegtetőtestes rendszerek) vagy a klasszikus megoldásnál az utóülepítő után, egy újabb ülepítő elé adagolják. Bármelyik megoldást tekintjük, mindegyiknek vannak hátrá- 45 nyal és előnyei is (Öllős, 941. oldal). Az elökícsapatás hátránya, hogy a foszforfonnák közül a tisztítatlan szennyvízben van legkevesebb a jól kicsapható orlofoszfátből. Szimultán kicsapatást eleveniszapos rendszereknél alkalmaznak, csepegtetőlesteknél ettől a fór- 50 mától a vegyszernek a biofilmre gyakorolt hatása miatt idegenkednek. Az eleveniszapos rendszereknél alkalmazott szimultán kicsapatás előnyös tulajdonsága, hogy a vegyszeradagolás következtében keletkező apró pelyheket az eleveniszap-pelyhek adszorbeálják, nem 55 jutnak a tisztított vízbe, hátránya viszont, hogy növekszik a tisztított víz minőségét döntően meghatározó utóülepítő lebegőanyag-terbelése. A klasszikus utókicsapatás hátránya, hogy eleveniszapos rendszernél a vegyszert az utóülepítő után kell adagolni, ellenkező 60 esetben a vegyszer a recirkuláciőval visszajutna a levegőztető medencébe. Emiatt újabb, költséges vegyszeres utóülepítő és flokkulátor beiktatása szükséges a rendszerbe. Csepegtetőtestek esetében a utókicsapatás történhet az eleveniszapos utókicsapatásnál ismertetett módon, vegyszeres utóülepítő és flokkulátor beiktatásával. A módszer jó foszforeltávolítást eredményez, de igen költséges. Egy másik, költségtakarékos megoldásban, amikor a vegyszeres utóülepítőre nincs szükség, a vegyszeradagolás az utóülepítő előtt történik, de a tapasztalatok szerint e módszer kényes a vegyszeradagolás pontosságára, valamint sok apró, a vegyszeradagolás következtében kialakuló pehely úszik el az ülepített vízzel, szennyezve azt. A pehelyelúszás akkor csökkenthető némileg, ha a vegyszer hozzáadása után a szennyvizet egy külön műtárgyban vagy mfitáigyrészben flokkuláltatják.

A kicsapatáshoz használt vegyszerek közül költség szempontjából a vasüzemi mellékteimékként keletkező vas(n)-szulfát alkalmazása a legkedvezőbb, de ugyanúgy használatos például a vasklorid, az alumíniumszulfát, a mész vagy ezek, illetve szerves polimerek kombinációja. Vas(II)-szulfát alkalmazása esetén a kicsapatás szempontjából kedvező, ha a vas-ion a folyamatban feloxidálódik.

A szennyvizek csepegtetőtestes biológiai tisztítása, amely egyszerű, megbízható és olcsó eljárás, nem minden esetben és nem minden évszakban elégíti ki az adott vízminőségi kategóriákra vonatkozó határértékeket. Bár az utóülepítő elé vagy után foszfoikicsapatás céljából adagolt vegyszer járulékosan bizonyos más paraméterek tekintetében is növeli a tisztítási hatásfokot, ez időszakonként a követelmények alatt marad. A csepegtetőtestes biológiai tisztítás hatásfokának növelésére ismeretesek olyan eljárások, amelyeknél a rendszerben valamilyen módon eleveniszap elegyet hoznak létre és a csepegtetőtestről lekerülő szennyvizet rövid ideig, általában 5-30 percig ezzel az eleggyel levegőztetés közben érintkeztetik, majd a szokásos módon ülepítik. Igen kedvező hatásokat érnek el így a kombinált (csepegtetőtest+speciális, rövid idejű eleveniszapos) kezeléssel.

Ezekről az eljárásokról található széles körű áttekintés a Journal of Water Pollutíon Control and Research Federation 56. évf. (1984.) 10. számában, az 1073-79. oldalakon. Ilyen elven működő tisztítási módot ismertet például a 216 228 számú NDK-szabadalomis. Ezen eljárások közős hátránya azonban, hogy foganatosításuk esetén a kezelt szennyvízből a foszfor eltávolítása nem történik meg.

A találmány célja olyan eljárás kidolgozása, amely csepegtetőtestes biológiai tisztítást követően vegyszeres foszforeltávolítást valósít meg, miközben kiküszöböli vagy jelentősen csökkenti az eddig csepegtetőíesteknél ismert utókicsapatás hátrányait, emellett nem igényel jelentős költséggel megépíthető, nagy térfogatú, vegyszeres utóülepítő műtárgyat. További célja a találmánynak, hogy az eljárás már meglevő, működő rendszereknél is megvalósítható legyen, illetve vas(IJ)szulfál alkalmazása esetén nyújtson lehetőséget a vas2

HU 204 479 Β ion - kicsapatást elősegítő - oxidációjához is. A találmány célja még, hogy az eljárás ne csupán foszforeltávolításra legyen alkalmas, hanem külön beavatkozás nélkül más paraméterek tekintetében is javítsa a tisztított víz minőségét Fontos cél, hogy különösen meglevő rendszerek esetén az adott utóülepítő képes legyen a vegyszeradagolásból száimazó megnövekedett lebegőanyag-terhelés elviselésére.

A találmány alapja az a felismerés, hogy a csepegtetőtestes rendszereknél alkalmazott utókicsapatás hátrányai elmaradnak vagy jelentősen csökkennek, ha a csepegtetőtest és az utóülepítő közé speciális eleveniszapos rendszert iktatva ebben a rendszerben visszük végbe a vegyszeres kicsapatást. A kicsapatás a csepegtetőtest szempontjából utókicsapatásnak, a beiktatott speciális eleveniszapos rendszer szempontjából szimultán kicsapatásnak minősül. A speciális eleveniszapos rendszerjellemzője, hogy a csepegtetőtesten tisztított szennyvizet közbülső ülepítés nélkül vezetjük a rendszerbe, ott rövid, jellemzően 10 perc nagyságrendű tartózkodási idő mellett levegőztetés közben eleveniszappal érinlkeztetjük.

További felismerésünk, hogy a csepegtetőtestről távozó szennyvíz egyidejű eleveniszapos és vegyszeres kezelése nemcsak az ülepített víz jelentős foszfor, hanem BOI₅ (Biológiai Oxigén Igény), KOI (Kémiai Oxigén Igény) és lebegőanyag csökkenését is magával vonja, ennek a csökkenésnek a mértéke nagyobb a pusztán vegyszeres kezeléssel elérhető mértéknél, elsősorban a csepegtetőtesten tisztított vizek oly jellemző kolloidális szennyezésésnek csökkenése miatt. Lényeges felismerés még, hogy a rövid tartózkodási idő miatt az eleveniszapos rész magas iszapterheléssel dolgozik, ezáltal az iszap kis iszapindexű, így kiváló ülepedés! tulajdonságai kompenzálják az utóülepítőt érő, a vegyszeradagolás miatt megnövekedett lebegőanyagterhelésből származó kedvezőtlen hatásokat.

A találmány szerinti eljárásban a szükség szerint mechanikailag tisztított szennyvizet csepegtetőtestre vezetjük, majd a foszforkicsapatás céljából adagolt vegyszer hozzákeverésével levegőztetés közben eleveniszap eleggyel érintkeztetjiik, utána szükség szerint flokkuláljuk, majd ülepítjük, a leülepedett iszapot vagy annak egy részét szükség szerinti levegőztetés után a csepegtetőtesten tisztított szennyvízhez vezetjük, a tisztított szennyvizet, illetve a leülepedett iszap egy részét a folyamatból elvezetjük.

Jellemző az eljárásra, hogy a szennyvíz biológiailag lebontható szennyeződéseinek eltávolítása nagyrészt vagy közel teljesen, de legalább 60%-ban a csepegtetőtesten történik. Az eljárás alapvető sajátossága, hogy a foszfor eltávolítását a vegyszer hozzákeverését követően, levegőztetés közben 300-6000 mg/1, előnyösen 1000-4000 mg/1 eleveniszap-koncentráció mellett végezzük. További alapvető sajátosság, hogy az eleveniszappal való érintkezés, illetve a levegőztetés ideje a befolyó szennyvíz napi átlagmennyiségére vonatkoztatva 5-60, előnyösen 10-30 perc. Az eljárás egyik előnyös foganatosításában a vegyszerei kezelt szennyvíz-eleveniszap elegyet a levegőztetést követően 5-20, előnyösen 5-10 percig 10-70 s'¹, előnyösen 20-50 s'¹ sebességgradiens mellett flokkuláltatjuk. Az eleveniszap-pelyhek ülepedési tulajdonságát javítja, ha a flokkulátorban a keverés levegő bevezetése mellett vagy levegő bevezetésével történik és/vagy a leülepedett iszapot 1-20, előnyösen 5-10 perces levegőztetés után vezetjük a csepegtetőtesten tisztított szennyvízhez.

A találmány példakénti foganatosítását és megoldását a mellékelt ábrák alapján ismertetjük. Az 1. ábra az eljárás egy példakénti legegyszerűbb megvalósulási formája. A 2. ábra az eljárás flokkulációval és iszapelőlevegőztetéssel kiegészített változata.

A találmány szerinti eljárást részletesen az 1. ábra alapján ismertetjük. A szükség szerint mechanikailag tisztított 11 szennyvíz biológiai és kémiai tisztítására 1 csepegtetőtest, 2 levegőztető tér, 3 ülepítő tér és 4 vegyszertároló tér van egymáshoz kapcsolva. Az 1 csepegtetőtest és 2 legőztető tér között a 12 biológiailag tisztított szennyvíz, a 2 levegőztető tér és a 3 ülepítő tér között 14 biológiailag és vegyszeresen kezelt szennyvíz, továbbá a 16 recirkulációs iszap közlekedik. A 4 vegyszertároló térből a 13 vegyszer útja a 12 biológiailag tisztított szennyvízhez vezet. A15 tisztított szennyvíz és a 17 fölösiszap a 3 ülepítőtérből távozik. A 2 levegőztető tér 21 levegőztetővei ván ellátva.

A találmány szerinti eljárás 1. ábrán feltüntetett változatának működése a kővetkező. A 11 szennyvizet, szükség szerint mechanikailag tisztítva az 1 csepegtetőtestre vezetjük. Az 1 csepegtetőtest töltetén végigcsörgedeztetve a biológiailag lebontható anyagok nagyrészt vagy közel teljesen lebomlanak. A 12 biológiailag tisztított szennyvizet a 4 vegyszertároló térből érkező 13 vegyszerrel elegyítjük, majd a 2 levegőztető térbe vezetjük. A 13 vegyszer a szennyvízben levő foszforvegyiiletekkel rosszul oldódó csapadékot képez, apró pelyhek formájában megkezdődik a csapadék kiválása. A levegőztető térbejutó, 13 vegyszerrel kezelt, biológiailag nagyrészt tisztított szennyvizet a 16 recirkulációs iszappal elegyítjük és a 21 levegőztetővei levegőztetjük. A 2 levegőztető térben levő eleveniszappelyhek a bejuttatott levegő oxigénjét felhasználva elvégzik a maradék szennyeződés biológiai lebontását. Ezzel egyidejűleg folytatódik a foszfor kicsapása, illetve vas(II)-szulfát adagolása esetén a vas-ion feloxidálása is. Az eleveniszap-pelyhek kiváló adszorpciós tulajdonsággal rendelkeznek, így lezajlik a vegyszeres csapadék és a szennyvíz kolloidális anyagainak beépülése a pelyhekbe. Ez a folyamat 300-6000 mg/1, előnyösen 1000-4000 mg/1 iszapkoncentráció mellett 560, előnyösen 10-30 perc alatt kellően végbemegy és rendkívül jól ülepedő pelyhek alakulnak ki, amelyek a kolloid- és lebegőanyagok döntő részét adszorbeálták. A 2 levegőztető térből a 14 biológialag és kémiailag kezelt szennyvizet a 3 ülepítő térbe vezetjük. Itt megtörténik a fázisszétválasztás és a 15 tisztított szennyvíz távozik a 3 ülepítőből. A leülepedett 16 iszapot visszaáramoltatjuk a 2 levegőztető térbe. A keletkező 17 fölösiszapot szakaszosan vagy folyamatosan elvezetjük a rendszerből. Mivel a 16 recirkulációs iszappal a

HU 204 479 Β vegyszer egy része visszakerül a 2 levegőztető térbe, ezért a 13 vegyszer a 2 levegőztető térbe vagy a 3 ülepítő tér elé is vezethető.

A találmány szerinti eljárás egyik előnyös változatában, amely a 2. ábrán látható, az eleveniszap-pelyhek 5 adszorpciós képességének fokozására a 16 recirkulációs iszapot a 6 elölevegőztető térben a 61 iszaplevegőztetővei 1-20, előnyösen 5-10 percig előlevegőztetjük, majd ezt követően vezetjük a 2 levegőztető léibe. A 2 levegőztető térből távozó pelyhek méretének növelésé- 10 re, illetve fokozott kolloid- és lebegőanyageltávolítás elérésére a 2 levegőztető tér után az elegyet az 5 flokkuláló térben 10-70 s*¹, előnyösen 20-50 s'¹ sebességgradiens mellett 5-20 percig, előnyösen 5-10 percig flokkuláltatjuk. A flokkulátorban a sebességgradi- 15 enst az 52 keverő és/vagy az 5 levegőbevezetés hozza létre. Ez a megoldás különösen meglevő csepegtetőtestes telepek átalakítása esetén előnyös, mert az iszap ülepedőképességének fokozása miatt képessé teszi az utóülepítőt a megnövekedett pehelyterhelés elviselésé- 20 re.

Egy, a találmány szerinti eljárással működő szennyvíztisztító telep kommunális szennyvizet fogad. A szennyvíz napi mennyisége 6500-7500 m³, KOI-ja 600-900 mg/1, foszfortartalma átlag 11-14 mg/1. A mechanikailag előtisztított szennyvíz biológiai tisztítása döntően műanyag töltetű csepegtetőtesten zajlik, ahonnan a szennyvíz a a levegőztető térbe jut. Itt átlag 30 perces tartózkodási idő és 2500 mg/1 eleveniszap-koncentráció mellett levegőztetik. A levegőztető medence előtt a csepegtetőtesten tisztított szennyvízhez vasffl)szulfátoldatot adagolnak. A foszfor kicsapalása a levegőztető medencében történik, a keletkező vegyszeres csapadék beépül a biológiai pelyhekbe és az utóülepítőben az iszappal együtt kiülepedik.

Az utóülepítőről távozó tisztított szennyvíz KOI-értéke 30-40 mg/1, foszfortartalma pedig 0,5-1,5 mg/1. A foszforeltávolítás hatásfoka eléri az utókicsapatás elvén működő rendszerekét anélkül, hogy vegyszeres utóülepítő alkalmazására lenne szükség. Az 1 m³ szennyvíz kezeléséhez tartozó fajlagos eneigiaigény 200-250 W/m³, szemben a szimultán kicsapatással dolgozó, nagy teriielésű eleveniszapos technológiák 400-500 W/m³ fajlagos értékével.

A találmány szerinti eljárásnak a kővetkező főbb előnyei vannak:

1. Nem szükséges a klasszikus utőkicsapatási megoldásoknál megépítendő, igen költséges vegyszeres utóülepítő és flokkulátor.

2. Elmaradnak vagy jelentősen mérséklődnek azok a hátrányok, amelyek akkor jelentkeznek, ha a csepegtetőtest után, az utóülepítő elé adagolják a vegyszert

3. Kiváló ülepedési tulajdonságokkal rendelkező, eleveniszappal kevert vegyszeriszapot nyerünk, amely, ellentétben az utókicsapatásnál keletkező apró pelyhekből álló iszappal, igen jól ülepíthető.

4. A kis tartózkodási idő miatt kis térfogatú levegőztető térre van szükség.

5. Az ár szempontjából legkedvezőbb vas(II)-szulfát adagolása esetén elérhető a kicsapatás szempontjából előnyös vas-ion oxidáció.

6. Az eleveniszap-pelyhek nagy adszorpciós képessége miatt az elfolyó víz nem szennyezett apró, nehezen ülepíthető vegyszerpelyhekkel.

7. Az eleveniszapos részben a rövid tartózkodási idő ellenére is a foszfortalanítás mellett jelentős további biológiai tisztítás zajlik le, különösen túlterhelt csepegtelőtestek esetén számottevően csökkenthető a tisztított víz szervesanyag-, kolloid- és lebegőanyag-tartalma is.

8. Az eljárás egyesíti a szimultán és az utókicsapatás előnyeit, mert olcsó és emellett jó foszforeltávolítási hatásfokkal dolgozik.

9. Már meglevő csepegtetőtestes telepek is egyszerűen átalakíthattak az eljárás szerinti foszforeltávolításra, miközben tisztítási hatásfokuk egyéb paraméterek tekintetében is egyidejűleg javul.

Claims (6)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás szennyvizek csepegtetőtestes és speciális eleveniszapos biológiai tisztításával egybekapcsolt \'egyszeres foszfortalanítására, azzal jellemezve, hogy a szennyvizet csepegtetőtestre vezetjük, ahol a biológiailag bontható szennyezőanyagok legalább 70%-át eltávolítjuk, ezt követően közbülső ülepítés nélkül, speciális eleveniszapos kezelésre levegőztető térbe vezetjük, ott levegőztetés közben reciikulációs iszappal elegyítjük, adott esetben flokkuláltatjuk, ezután az ülepítő térben ülepítjük, miközben a leülepedett reciikulációs iszapot a levegőztető térbe folyamatosan visszavezetjük, adott esetben előlevegőztetjük, majd az ülepítő térből a tisztított szennyvizet, valamint a fölösiszapot elvezetjük, miközben a vegyszertározóból a csepegtetőtest és a levegőztető tér között a szennyvízhez és/vagy a szennyvíz-eleveniszap elegyhez foszfort kicsapó vegyszert adagolunk.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a vegyszert a csepegtetőtesten biológiailag tisztított szennyvízhez adagoljuk.
3. 3. Az 1. és 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a csepegtetőtesten biológiailag tisztított szennyvizet a levegőztető térben 300-6000 mg/1, előnyösen 1000-4000 mg/1 eleveniszap-koncenlráció mellett 5-60 percig, előnyösen 10-30 percig levegőztelővel levegőztetjük.
4. 4. Az 1-3. igénypont szerinti bármelyik eljárás, azzal jellemezve, hogy a recirkulációs iszapot a levegőztető térbe való visszavezetést megelőzően az iszaplevegőztető térben iszaplevegőztetővel 1-20 percig, előnyösen 5-10 percig előlevegőztetjük.
5. 5. Az 1-4. igénypont szerinti bármelyik eljárás, azzal jellemezve, hogy a levegőztető térben biológiailag és kémiailag kezelt szennyvizet ülepítést megelőzően 10-70 s¹, előnyösen 20-50 s'¹ sebességgradiens mellett flokkulátorban flokkuláltatjuk, a sebességgradiens előállításást keverővei és/vagy levegőbevezetés segítségével végezzük.
6. 6. Az 1-5. igénypont szerinti bármelyik eljárás, az4

   HU 204 479 Β zal jellemezve, hogy a foszforkicsapatást alumíniumszulfáttal, mésszel, vas(H)-szulfáttal vagy vas-kloriddal végezzük.