HUH3888A - Eljárás szennyvíz kezelésére - Google Patents

Description

A találmány szennyvíz oxigénfelhasználásának és széndioxidkibocsátásának (lélegzésének) a csökkentésére szolgáló eljárásra, és különösen, de nem kizárólagosan szennyvíz mérgező hatásának a csökkentésére vagy kiküszöbölésére szolgáló eljárásra vonatkozik.

A szennyvíznek szennyvíztisztító telepre továbbítása során, vagy előülepitési műveletének a kezdeti fáziásban lehetnek olyan elhúzódó időszakok, amikor a szennyvíz nincs közvetlen érintkezésben a levegővel, aminek következtében a baktériumok elhasználják a rendelkezésre álló oldott oxigént. A szennyvízkezelő rendszerekben ezek az időszakok olyankor jelentkeznek, amikor viszonylag magas a hőmérséklet nagyméretű gravitációs szennyvízcsatornákban, szivattyúzott szennyvízcsatornákban, vagy nyomó-fővezetékekben, ahol a levegőnek kitett felület aránya a térfogathoz viszonyítva kicsi.

Az anaerob állapotúvá vált szennyvízben bűzös vegyületek képződhetnek, és kénhidrogén gáz keletkezhet, amelyet - amikor kiszabadul a szennyvízből - más baktériumok ahhoz elegendő töménységű kénsavvá oxidálhatnak, amely képes megtámadni a betont és a berendezések fémszerelvényeit. Ha a szennyvíztisztító telepekre érkező szennyvíz mérgező hatású része nagy, ennek jelenléte a baktérium-reakciókra gátló hatást fejthet ki magában a szennyvíztisztító létesítményben.

A szennyvíz mérgező hatásának a kiküszöbölésére többféle módszert alkalmaznak; ismeretes például klór vagy nátriumhipoklorit adagolása a szennyvízhez, amelyek az abban jelenlévő baktériumok egy részét elpusztítják, és így gátolják az oxigénfelhasználás és széndioxid-kibocsátás intenzitását. Vas-sók szennyvízhez adagolása is szokásos, amivel a szulfidionok fekete vas-szulfidként fixálhatok; és néha oxigéntartalmú vegyületeket, így nátriumnitrátot adnak oxigénforrásként a szennyvízhez az abban jelenlévő fakultatív baktériumok számára. Ezek a módszerek azonban nem mindig hatékonyak, és nyilvánvaló hátrányuk, hogy alkalmazásukkal vegyszerek - néha nehéz fémek - kerülnek a szennyvízbe.

Egy jól ismert szennyvízkezelési eljárás során ipari oxigént alkalmaznak, amit olyan koncentrációban táplálnak a szennyvízbe, hogy az kiegészítse a baktériumok lélegzése által támasztott igényt arra az időszakra, amelynek során a szennyvíz anaerob állapotban van. Ez a módszer műszakilag haladó és környezetbarát, alkalmazhatósága azonban korlátozott abban a vonatkozásban, hogy bizonyos körülmények között, magas hőmérsékletek és/vagy hosszú tartózkodási idők esetén lehetetlen elegendő oxigént beoldani a folyadékba. Az is problémát jelent, hogy ha a betáplált gáz mennyisége túllépi a szennyvíz oldhatósági határát, a be nem oldott gáz a kívánttal ellentétes hatást fejthet ki pl. a csővezeték szivattyúzási kapacitására és más paraméterekre.

A találmány feladata, hogy olyan szennyvízkezelési eljárást szolgáltasson, amely csökkenti, sőt, a lehetőség szerint kiküszöböli a jelenleg ismert hasonló célú eljárások fentiekben részletezett problémáit.

Ezt a feladatot a találmány értelmében olyan, baktériumokat tartalmazó szennyvíz kezelésére szolgáló eljárással oldottuk meg, amelynek során a szennyvízbe széndioxid-gázt és oxigén-gázt, valamint adott esetben szabályozó anyagot juttatunk, és amely eljárásra az jellemző, hogy a szennyvíz pH-értékének mintegy 5-re, vagy ennél kisebb értékre csökkenését biztosító mennyiségben táplálunk széndioxidot a szennyvízbe; és hogy a bejuttatott gázban az oxigén hányadát a levegőben lévő oxigénhányadnál nagyobbra választjuk.

A széndioxid hatásának köszönhetően tehát csökken a szennyvíz pH-értéke, ezáltal csökken bizonyos baktériumok lélegzésének az intenzitása. A csökkent intenzitású lélegzés lehetővé teszi a oxigén számára a szennyvíz oxidálását, vagyis ezt az oxigént nem a baktériumok fogyasztják el az életműködésük során, és így meggátolható, hogy a szennyvíz anaerob állapotúvá váljék, és abban bűzös vegyületek stb. képződjenek, és kritikus vagy érzékeny helyek keletkezzenek a szennyvíztovábbító rendszerben.

Az eljárás egy foganatosítási módja szerint a szennyvízbe a széndioxidot a szennyvíz áramlásirányát tekintve az oxigén bevezetési helyét követő helyen tápláljuk be. Az eljárás egy másik foganatosítási módja szerint a széndioxidot az oxigénnel egyesített gázáram formájában vezetjük a szennyvízbe.

Egy másik foganatosítási módnak megfelelően a széndioxidot és az oxigént a szennyvízbe juttatásukat megelőzően egymással összekeverjük.

Az eljárás egy további foganatosítási módja szerint a szennyvízbe szabályozó anyagként klórt, ózont vagy nátriumhipokloritot juttatunk.

Végül az eljárás egy másik foganatosítási módjának megfelelően a kezelési műveleteket a szennyvíznek egy szennyvízkezelő berendezésen történő átvezetése során, vagy pedig egy előülepítési művelet kezdeti fázisában hajtjuk végre.

A találmányt a továbbiakban a csatolt rajz alapján ismertetjük részletesen. A rajzon az 1. ábrán az eljárás foganatosítására szolgáló berendezést vázlatos oldalnézetben tüntettük fel.

Az egészében 10 hivatkozási számmal jelölt szennyvízkezelő berendezésnek 12 szállítóvezetéke van, amelyen át a 18 medencéből vagy tartályból 14 szennyvizet 16 szivattyúval eszközölt szivattyúzással továbbítjuk. £ 20 gázbetápláló berendezésnek 22 oxigénforrása és 24 széndioxid-forrása (tartályok) van. Szabályozószerek, például ózon, nátriumhipoklorit vagy klór is tárolhatók 26 tartályban, vagy akár a

A helyszínen is előállíthatok. A 28,30 vezetékeken át továbbítunk oxigént és széndioxidot á 32 keverőszerkezetbe, amelynek a működését később fogjuk ismertetni. Nem kötelezően beépíthetjük a rendszerbe á 34 szelepet is, amelynek segítségével széndioxidot juttathatunk akár a 32 keverőszerkezethez, akár közvetlenül a 12 szállítóvezeték egy 36 bebocsátó nyílásához. Oxigént és/vagy oxigén-széndioxid keveréket adagolunk a 12 szállító vezetékbe a 38 vezetéken és á 40 bebocsátó nyíláson keresztül. A

2JW szennyvízhez ahhoz elegendő mennyiségű széndioxidot adunk, hogy annak pH-értékét 5,0 alá csökkentsük. Azt találtuk, hogy ilyen pH-értéknél a szennyvízben lévő baktériumok egy részének a lélegzési intenzitása lényegesen csökken, és ennek eredményeként ezek a baktériumok félig nyugvó (semi-dormant) állapotban vannak mindaddig, ameddig a széndioxid szét nem oszlik, és a pH-érték 5,0 fölé nem emelkedik. Mialatt ezek a baktériumok félig nyugvó állapotban vannak, kevés, a szennyvízben oldott oxigént fogyasztanak (ha egyáltalán fogyasztanak valamennyit), ezért a szennyvíz hosszabb időn át aerob állapotú marad, így időlegesen megszűnik bűzös anaerob vegyületek képződése, a szulfidokat is beleértve. Ezen túlmenően alacsony pH-érték mellett az ózon hatékonyan alkalmazható a baktériumok lélegzési intenzitásának a további csökkentésére. Általában az ózon tiszta oxigénből fejleszthető, és beleoldható a szennyvízbe. Az ózongenerátorok gyakran alacsonyabb nyomáson működnek, mint amekkora a szivattyúzott szennyvíz nyomása, így szükség lehet legfeljebb 15% ózont tartalmazó ozonizált oxigén betáplálására a 16 szivattyú szívóoldalánál, vagy (nem ábrázolt) ejektoron vagy kompresszoron keresztül. Erre a célra a 27 vezeték szolgálhat. A fel nem használt ózon néhány óra alatt visszaalakul oxigénné.

Az ábrán látható berendezés úgy működik, hogy 14 szennyvizet továbbítunk szivattyúzással a 12 szállító vezetékben, és a szennyvízáramhoz széndioxidot és oxigént < adunk a 36 és/vagy 40 bebocsátó nyíláson keresztül. Ha csak széndioxid betáplálására van szükség, az oxigénáramot 42 szelep zárásával leállítjuk, közben az előbbiek szerint végezzük a CO2 adagolását. Nyilvánvaló, hogy ehhez a művelethez a 32 keverőszerkezetre nincs szükség, ha csak nem kívánunk szabályozószereket is adagolni a 26 tartályból. Az 02-t és a CO₂-t előzetesen összekeverhetjük a 32 keverőszerkezetben, és közös anyagáramként táplálhatjuk a szennyvízáramba a 40 bebocsátó nyíláson keresztül, de e két komponens beadagolását külön-külön is végezhetjük: ekkor a CO₂-t a 36 bebocsátó nyíláson át vezetjük a szennyvízáramba, amely ennek az áramlásirányát tekintve a 40 bebocsátó nyílás után helyezkedik el, ahol az O₂ betáplálása történik, vagyis előbb kerül a szennyvízbe az O₂, és csak ezután a CO₂. Ez utóbbi művelet során a 34 szelepet úgy működtetjük, hogy a CO₂ közvetlenül áramlik a 36 bebocsátó nyíláshoz, tehát nem halad át a 32 keverőszerkezeten. Előnyös, ha a CO₂ oldódása - mivel ez könnyebben végbemegy, mint az O₂-é - az oxidáció helyétől távol következik be. A kezelt szennyvizet szivattyúzással továbbítjuk továbbkezelési műveletekhez, amint a CO₂ lassan feloldódik, és a pH érték a normálisra áll vissza. Mihelyt a pH érték kb. 5,0 fölé emelkedik, a baktériumok tevékenysége ugyan ismét megindul, ekkorra azonban a szennyvíz már minden bizonnyal áthaladt a 10 szennyvízkezelő berendezésen és azt el is hagyta, így bűzös vegyületek és kénhidrogén gáz nem képződnek, mialatt a 14 szennyvíz a kezelési eljárás kényes fázisában van. Nyilvánvaló, hogy a fent leírt szennyvízkezelési művelet a szennyvízáramban bárhol, azaz a berendezésen átáramló szennyvíz bármely tetszőleges helyén végrehajtható.

Könnyen belátható, hogy a találmány szerinti eljárásban olyan, a baktérium-lélegzést gátló anyagokat alkalmazunk, amelyek környezetvédelmi szempontból elfogadhatók, és amelyek a baktériumok élettevékenységét a kezelési eljárás további szakaszaiban nem befolyásolják. Az említett anyagokat azon a helyen adjuk a szennyvízhez, ahol a baktériumok lélegzési intenzitását szabályozni szükséges. Az adagolt anyagmennyiségnek elégnek kell lennie a szennyvíz - pH érték kb. 5,0-re csökkentéséhez, amely gátolja a baktérium-aktivitást, különösen a kötelező aerob és fakultatív baktériumokét mindaddig, amíg a széndioxid fel nem oldódik, és a pH vissza nem nyeri a normális értéket.

A széndioxid és/vagy ózon nem szükségszerűen helyettesíti az adagolt oxigént, de kiegészíti azt, és lehetséges, hogy az előbbi(ek) adagolására csak extrém körülmények esetén van szükség, pl. nyári időszakban magas hőmérsékleteknél, vagy kis beérkező szennyvízmennyiségeknél.

A széndioxid a baktériumok lélegzésének természetes mellékterméke, és felszabadulva mintegy a baktérium-tevékenységet gátló kémiai jelként működik. A szokásos szennyvízkezelési eljárásokban jelentős mennyiségű széndioxid szabadul fel, a levegővel érintkező határfelület miatt azonban az atmoszférába kerül és elvész anélkül, hogy a pH értéke a lélegzés-gátlást előidéző szint alá csökkenne.

Előnyös, hogy a szennyvíz a széndioxidot megelőzően nem tartalmaz szulfidókat, mivel a csökkentett pH érték felborítja az egyensúlyt, és növeli az atmoszférába kikerülő széndioxid-veszteséget, bár egy tele vezetékben bekövetkező teljes oldódás esetén, vagy ha a vezeték nem korrodeálódó anyagból, pl. üvegszálerősítésű műanyagból készül, a hatás elhanyagolható.

Claims (6)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás baktériumokat tartalmazó szennyvíz kezelésére, amely eljárás során a szennyvízbe (14) széndioxid-gázt és oxigén-gázt, valamint adott esetben szabályozó anyagot juttatunk, azzal jellemezve, hogy a szennyvíz (14) pH-értékének mintegy 5-re, vagy ennél kisebb értékre csökkenését biztosító mennyiségben táplálunk széndioxidot a szennyvízbe (14); és hogy a bejuttatott gázban az oxigén hányadát a levegőben lévő oxigén-hányadnál nagyobbra választjuk.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szennyvízbe (14) a széndioxidot a szennyvíz (14) áramlásirányát tekintve az oxigén bevezetési helyét követően tápláljuk be.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a széndioxidot az oxigénnel egyesített gázáram formájában vezetjük a szennyvízbe (14).
4. 4. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a széndioxidot és oxigént a szennyvízbe (14) juttatásukat megelőzően egymással összekeverjük.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy szabályozó anyagként klórt, ózont vagy nátriumhipokloritot juttatunk a szennyvízbe (14).
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kezelési műveletet a szennyvíznek (14) egy szennyvízkezelő berendezés (10) történő átvezetése során, vagy pedig egy előül építési művelet kezdeti fázisában hajtjuk végre.