HUT70451A

HUT70451A - Process for cleaning of biological sewage water

Info

Publication number: HUT70451A
Application number: HU9402895A
Authority: HU
Inventors: Eduard Buzetzki
Original assignee: Howorka
Priority date: 1993-10-22
Filing date: 1994-10-07
Publication date: 1995-10-30
Also published as: EP0649819A1; ATA214293A; AT400710B; HU9402895D0; CZ260894A3

Description

A találmány tárgya eljárás biológiai szennyvizek tisztítására, amelynek során a szennyvízből a szilárd anyagokat ülepítjük, a keletkező iszapban anaerob erjedést teszünk lehetővé, az eijesztő fokozat túlfolyását egy szemcsés szűrőágyon szűrjük, a visszamaradó szüredéket egy aerob rothasztóhoz vezetjük és a rothasztó fokozat túlfolyását egy járulékos tisztítási lépésben kezeljük.

Egy ilyen eljárás a magán vagy kommunális szennyvizek feldolgozásánál éppúgy alkalmazható, mint a mezőgazdasági üzemekből származó vizeknél. Ismeretes a derítőiszap anaerob erjesztése mellett az aerob erjesztés is.

Az US-PS 4 415 450 sz. amerikai szabadalmi leírás szennyvizek kombinált aerob/anaerob kezelésére vonatkozó eljárást ismertet, amelynél egy szűrési művelet egy anaerob ülepítési művelet után következik.

Az US-PS 4 415 450 sz. amerikai szabadalmi leírásban egy hasonló eljárás van ismertetve, amelynél a szűrési műveletet követően ismét egy anaerob erjesztés, majd aerob mikroorganizmusok és vízinövények hatása következik.

A WO/01986 szerinti eljárás szennyvizekből nitrát/nitrid eltávolítására vonatkozik, amelynél ezeket a szennyvizeket egymás után redukáló és oxidáló kezelésnek vetik alá.

Az aerob erjesztésnél a szerves anyagok levegő bevezetésére oxidálódnak, és szélsőséges esetben szervetlen CO₂-t és vizet “lélegeznek ki”.

Ha azonban a mikroorganizmusokat anaerob kezelés alatt tartjuk, vagyis, amikor a levegő bejutását megakadályozzuk, akkor a szerves anyagok nem oxidálódnak teljesen, hanem csak közbenső termékekig bomlanak le. így a szénhidrátokból, proteinekből vagy zsírokból szerves savak és alkoholok keletkeznek, amelyek az aerob erjesztés végtermékeihez képest energiában jelentősen gazdagabbak.

Az anaerob erjesztés reakciótermékeiként keletkező szerves savak az iszapot elsavasítják, ami a további elerjesztés ellen hat. Annak érdekében, hogy az anaerob erjedés folytatódását fenn lehessen tartani, ezidáig ezeknél az eljárásoknál mindig bázikus anyagokat, mint pl. meszet és hasonlókat adagoltak.

A rövidláncú savakká és alkoholokká történő lebontással egyidejűleg az anaerob erjedés során bomlási gázok is keletkeznek, mint pl. metán, kénhidrogén és hasonlók. A metánt főként egy különleges baktérium csoport, az un. metánbaktériumok hozzák létre. Mivel az energiában gazdag metán a derítőiszap elerjesztésének jelentős mellékterméke, az iszaphoz gyakran a már említett bázikus adalékanyagokkal egyidejűleg metánbaktérium kultúrákat is adagolnak annak érdekében, hogy az erjesztést a kívánt irányba tereljék.

- 3 Ez az eljárás a környezetet jelentős mértékű bűzzel terheli.

Az ily módon elerjesztett derítőiszap megszüntetése további nehézséget okoz, amit különböző eljárásokkal kíséreltek meg leküzdeni. így lehetőség van arra, hogy a derítőiszapot elégessék vagy humuszszerű anyagokká tovább feldolgozzák. Ez utóbbi célból az erjesztett iszapot aerob rothasztásnak vetik alá, ami azonban csak akkor zajlik le a kívánt módon, ha a derítőiszaphoz szerves adalékanyagot adnak. E célra alkalmas a szalma, a cser, faanyag, szecska és betakarítási hulladék. A rothasztás vermekben vagy rothasztó hordókban történik, amikor is az első fokozatban legfeljebb mintegy 65°C hőmérsékletű meleg rothasztás zajlik le. Ez az eljárási lépés egy un. higiénizálást, vagyis a káros csírák megölését végzi.

A meleg rothasztás egy olyan eljárási lépés, amelynek folyamán gondot kell fordítani arra, hogy a káros csírákkal együtt nehogy valamennyi hasznos csírát is megöljenek. A rothadó massza túlságosan meleg tartományaiban helyi túlhevülés jön létre, és a hasznos mikroorganizmusok is elpusztulnak, míg a túlságosan hideg tartományokban a szükséges higiénizálás nem jön létre a kívánt mértékben.

Mivel az már kiderült, hogy különböző hasznos csírák a 65°C hőmérsékletet túlélik, egy ezt követő érlelő eljárásban lehetőség van a végső humuszszerű termékké történő átalakításra.

Ezzel összefüggésben harmadik fokozatként ásványi anyagok hozzáadása történik, és ezáltal a végterméknek olyan összetétele van, amely a természetes talajhoz hasonlít. Ennél az eljárásnál az említett három eljárási lépést együttesen földesítésnek nevezik.

A derítőiszap ülepítésénél a tisztítandó biológiai szennyvízből keletkező túlfolyást rendszerint tovább feldolgozzák annak érdekében, hogy abból a lebegő anyagokat és más szennyeződéseket eltávolítsák. E célból többnyire egy

- 4 ejtőeszközt alkalmaznak, és az így újólag keletkező iszapot ismét ülepítő kádakban leválasztják.

A találmány elé célul tűztük ki egy eljárás kidolgozását biológiai szennyvizek tisztítására, amelynek során a környezet nagy mértékű bűzterhelése nélkül egyrészről a biológiai szennyvizet olyan mértékben tisztítjuk meg, hogy a keletkező tiszta vizet elszivárogtathatjuk vagy szétöntözhetjük, másrészről a derítőiszapból egy földszerű végterméket nyerünk ki, amely a legkülönfélébb talajok javítására alkalmazható.

A kitűzött célt a bevezetőben körülírt eljárással a találmány szerint úgy értük el, hogy az iszap anaerob erjesztését a massza pH-értékének 6,3-ig történő beállításával megszakítjuk, az erjesztő fokozat túlfolyásának szűrése után a szüretet, mint tiszta vizet leeresztjük és a szennyezett szűrőmasszát az erjedésében megszakított iszappal keverjük és az aerob rothasztáshoz hozzákeverjük.

A biológiai szennyvizek tisztításuk előtt rendszerint 6,5-7,1 pH érték tartományba esnek. A kezdődő anaerob erjesztés által, ami már az ülepítés közben végbemegy, a pH érték lassan csökken. Annak érdekében, hogy a pH érték csökkenését a kívánt módon viszonylag gyorsan elérjük, az iszaphoz előnyösen savasító mikroorganizmusokat vagy savat, célszerűen kénsavat adunk hozzá. A pH érték rendszeres ellenőrzésével 6,3 alá történő csökkenés figyelhető meg.

Abban az esetben, ha az iszapban nehézfémek vannak jelen, akkor előnyösen a pH értéket 3,5 alá kell csökkenteni annak érdekében, hogy a nehézfémek oldatba menjenek át, és a túlfolyáson távozzanak. Végül, ebben az esetben ezeket a nehézfémeket egy összetett kicsapószer segítségével kicsapjuk. A képződő csapadékot ülepítjük, és a túlfolyó vizet a fent említett módon tovább feldolgozzuk.

Abban az esetben, ha nehézfémek nincsenek, akkor az iszap pH értékét előnyösen 5,3-6,3 tartományba csökkentjük.

Az e célra gyakran alkalmazott savasító mikroorganizmusok az élesztő-, tej sav- és propionsav baktériumok, Coli aerogének és Clostridium.

- 5 A pH érték csökkentésével az anaerob erjesztést egy olyan időpillanatban szakítjuk meg, amikor az iszapban lévő szerves alkotórészek még rendkívül energiagazdagok. Ezzel együtt jelentősen kisebb a bűzterhelés.

A túlfolyó vizet további kezelésre - az esetleges nehézfémek említett leválasztása után - egy szemcsés szűrőágyon vezetjük keresztül, és azon addig tisztítjuk, amíg a keletkező tiszta víz a környezetbe kivezethető. A szűrőmassza előnyösen felületaktív, vagyis ioncserélő és adszorpciós hatású anyagok és bázikus anyagok keverékéből áll.

A felületaktív anyagokhoz tartoznak egyrészről az ásványi ioncserélő zeolitok, másrészről az aktív szén. Előnyösen ezen anyagok keverékét alkalmazzuk. Bázikus összetevőként a mész, kalciumoxid, magnéziumoxid és magnéziumkarbonát csoportból választott egy vagy több anyagot adagolunk. A szűrőmassza bázikus komponensei a savas iszapot semlegesíti, így a keletkező tiszta víz minden nehézség nélkül kivezethető. A szűrőágy előnyösen egy olyan keverékből áll, amelyben 60-70 t%-ban zeolitok, 15-20 t%-ban mész, adott esetben magnéziumkarbonáttal, magnéziumoxiddal és/vagy kalciumoxiddal keverve, és 10-25 t%-ban aktív szén van.

A szűrőágyat előnyösen többrétegűén alakítjuk ki, amelyben az egyes rétegek különböző szemcsézettségűek. A legdurvább szemcsézettségű réteg van legfelül annak érdekében, hogy a dugulást és az elzáródást messzemenően elkerüljük.

Az erjedésében megszakított, viszonylag még energiagazdag iszapot a betöltött szűrőmasszával összekeverjük, majd aerob rothasztásnak vetjük alá, ahol további termékekké bomlik le, amelyek - az ásványi anyagok mennyiségétől és fajtájától függően - talajjavító anyagként, szerves trágyaként vagy földként használható fel.

A rothasztás forgatott vagy levegőztetett vermekben vagy rothasztó hordókban történik. A rothasztó hordók olyan átlyukasztott hordók, amelyekben a kezelendő masszát levegő hozzáférésével forgatjuk.

- 6 Az ismert derítőiszap rothasztási eljárásokhoz képest a jelen esetben a rothasztás a szűrőmasszából származó ásványi anyagok adagolásával könnyebben szabályozható. Helyi túlmelegedés ritkábban fordul elő, az átlevegőztetés lényegesen egyszerűbben alakul ki. Ezidáig a derítőiszap vermeket naponta 2-3szor meg kellett fordítani annak érdekében, hogy a túlmelegedést elkerüljék, mig a jelen találmány szerinti eljárásnál a vermeket adott esetben hetente csak kétszer kell átfordítani, és eközben nem áll fenn annak a veszélye, hogy a keletkező termék minősége romlana.

Az eljárás két lépésben megy végbe. Az első lépés ebben az esetben is egy meleg rothasztás legfeljebb 65°C hőmérsékleten, a második lépés egy érlelő eljárás. Ásványi anyagok későbbi adagolására nincs szükség, mivel ezeket a szűrőmasszával már beadtuk.

A rothasztás reakciólépéseinek gyorsítására a masszához biológiai rothasztó organizmusokat vagy organizmus termékeket adagolhatunk. E célra előnyösen alkalmasak az acetobakter, gombahífák, protozoák baktérium csoportjából választott baktériumok vagy giliszták.

Abban az esetben, ha a rothasztás végtermékét un. talajjavító anyagként kell felhasználni, akkor a szűrőmassza ásványi anyag tartalmát úgy kell beállítani, hogy a kapott végtermék különösen jó szorpcióval rendelkezzen. A talajjavító anyagok főleg a talaj magnézium tartalmának megnövelésére szolgálnak.

Abban az esetben, ha a rothasztás végterméke föld-összetételű kell, hogy legyen, akkor az ásványi anyag tartalmat ennek megfelelően magasra kell beállítani, és bőséges kalcium vegyületeket tartalmazó szilikátbázisú ásványokat kell választani. A szokásos talajban a szerves anyagnak és az ásványi anyagok aránya mintegy 1:1.

A találmány szerinti eljárás kivitelezésére szolgáló berendezés lényegében iszapülepítő medencékből vagy tartályokból áll, amelyek a levegőtől el vannak zárva, és amelyeknek a tisztítandó szennyvízhez egy bevezetése valamint túlfolyó

- 7 berendezése van. A túlfolyó vizet a szűrőágyon vezetjük keresztül, amelyben azt addig tisztítjuk és semlegesítjük, ameddig az a környezetbe kiengedhető.

Különösen előnyös, ha az iszaptartály és a szűrőtartály együtt egy kétkamrás berendezésként egy közös tartályban van elrendezve. Ez a kombinált tartály előnyösen egy cserélhető, viszonylag könnyen szállítható egységként van kialakítva, így háztartásokban vagy kisebb mezőgazdasági üzemekben a süllyesztett ürítőtartályok kiváltására alkalmas lehet. Egy kedvező kiviteli alak esetében, és a tisztítandó víz átlagos szilárdanyag tartalma ismeretében az iszaptartály és a szűrőágy egymáshoz képest úgy méretezhető, hogy az iszaptartály és a feltöltött szűrőágy egyszerre üríthető, illetve távolítható el.

Egy ilyen berendezést az alábbiakban a mellékelt rajz segítségével ismertetünk részletesebben.

Az 1. ábrán egy 1 kombinált tartály látható hosszmetszetben. Egy 2 iszaptartály egy 3 válaszfallal van egy 4 szűrőtartálytól elválasztva. A tisztítandó szennyvizet egy 5 bevezetésen keresztül juttatjuk be a 2 iszaptartályba, amelyben a szilárd anyagok lerakódnak. Az 5 bevezetés a 3 válaszfal felső pereménél magasabban van elhelyezve annak érdekében, hogy a túlfolyó víz a 4 szűrő tartályba át tudjon folyni. A 4 szűrő tartály fenekére a 6 szűrőanyag előnyösen különböző szemcsenagyságú rétegekben van betöltve. A 4 szűrőtartály feneke 7 fúvófenékként van kialakítva. A tiszta vizet egy 8 kivezetésen keresztül vezetjük el. Egy 9 pH mérőkészülék a pH érték állandó mérésére szolgál, amit egy 10 segédvezetéken keresztül sav hozzávezetésével állítunk be. Kívánság esetén a 10 segédvezetéken keresztül iszapolt savasító baktériumokat is bevezethetünk, amelyek anaerob lebontással a kívánt pH csökkentést létrehozzák.

Rendszerint az iszaptartály (2) térfogata nagyobb, mint a szűrőtartályé (4). Ezen két tartály térfogataránya többnyire mintegy 2:1.

A 2. ábrán az eljárás lefolyásának vázlatos ábrázolása látható iszaplerakódással, részleges erjesztéssel és az erjedésében megszakított derítő «

- 8 iszap és a betöltött szűrőmassza keverékének ezt követő rothasztásával. Eredményül tiszta vizet és egy talajkezelő terméket kapunk.

A találmány szerinti eljárással lehetővé válik egy körfolyamatban a megfelelő összetételű anyagoknek a talajba történő beadása, amelyeket biológiai folyamatokkal vontunk ki. A hulladéktermékek anyagának javulása jön létre, így értékes végtermékeket nyerünk, amelyek az öntözés és talaj minőségével szemben támasztott modem követelményeknek megfelelnek.

Claims

Szabadalmi igénypontok

1. Eljárás biológiai szennyvizek tisztítására, amelynek során a szennyvízből a szilárd anyagokat ülepítjük, a keletkező iszapban anaerob erjedést teszünk lehetővé, az erjesztő fokozat túlfolyását egy szemcsés szűrőágyon szűrjük, a visszamaradó szüredéket egy aerob rothasztóhoz vezetjük és a rothasztó fokozat túlfolyását egy járulékos tisztítási lépésben kezeljük, azzal jellemezve, hogy az iszap anaerob erjesztését a massza pH-értékének 6,3 alá történő beállításával megszakítjuk, az erjesztő fokozat túlfolyásának szűrése után a szüretet, mint tiszta vizet leeresztjük és a szennyezett szűrőmasszát az erjedésében megszakított iszappal keverjük és az aerob rothasztáshoz hozzákeverjük.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az iszaphoz savasító mikroorganizmusokat adunk hozzá.
3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az iszaphoz élesztő, tej sav vagy propionsav baktérium, Coli aerogének vagy Clostridium csoport mikroorganizmusait adjuk hozzá.
4. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az anaerob erjedést sav hozzáadásával, előnyösen kénsav hozzáadásával szakítjuk meg.
5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az anaerob erjesztést 5,3-6,3 pH-értékkel szakítjuk meg.
6. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tisztítandó szennyvízben nehézfémek jelenléte esetén az anaerob erjesztést kénsav hozzáadásával 3,5-nél kisebb pH-értéknél szakítjuk meg.
7. A 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az oldott nehézfémeket a túlfolyáson kivezetjük és ülepítjük.
8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy szűrőágyként lúgos anyaggal kevert felületaktív szilárd anyagokat alkalmazunk.
9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy felületaktív szilárd anyagként zeolitot, adott esetben aktív szénnel keverve alkalmazunk.
10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy lúgos anyagként meszet, kalciumoxidot, magnézium-karbonátot és/vagy magnéziumoxiodot alkalmazunk.
11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy szűrőágyként 60-70 t%-ban zeolitot, 15-20 t%-ban meszet, adott esetben magnézium-karbonáttal, magnéziumoxiddal és/vagy kalciumoxiddal keverve, valamint 10-25 t%-ban aktív szenet alkalmazunk.
12. Az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a túlfolyást különböző szemcsézettségű rétegekből álló, többrétegű szűrőágyon vezetjük keresztül.
13. A 12. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a legfelső réteg a legdurvább szemcsézettségű réteg.
14. Az 1-13. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a betöltött szűrőmassza és az erjedésében megszakított iszap keverékének aerob rothasztását rothasztási elősegítő adalékokkal, acetobakter, gombahífák, protozoák baktériumok csoportjából választott baktériumokkal vagy gilisztákkal végezzük.
15. Az 1-14. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a betöltött szűrőmassza és erjedésében megszakított iszap keverékének aerob rothasztását forgatott és levegőztetett vermekben végezzük.
16. Az 1-15. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltött szűrőmassza és az erjedésében megszakított iszap aerob rothasztását rothasztó hordókban végezzük.
17. Az 1-16. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltött szűrőmassza és az erjedésében megszakított iszap rothasztását két lépésben, egy meleg rothasztásban és egy érlelésben végezzük.
18. A 17. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a meleg rothasztási mintegy 65°C hőmérsékleten végezzük.
19. Az 1-18. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy talajjavító anyagként történő felhasználáshoz az elrohasztott végtermékhez szorpciós anyagot adunk.
20. Az 1-18. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy talaj anyagként történő felhasználáshoz az elrohasztott végtermékhez szilikátbázisú ásványi anyagot adunk.
21. Berendezés az 1-13. igénypontok bármelyike szerinti eljárás kivitelezésére, amelynek levegőtől elzárt iszaptartálya van, amelybe a biológiai szennyvizet juttató bevezetése és egy túlfolyó berendezése van, azzal jellemezve, hogy az iszaptartály (2) és egy szűrőtartály (4) kétkamrás berendezésként egy közös (kombinációs) tartályban (1) van elrendezve.
22. A 21. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a kombinációs tartály cserélhető egységként van kialakítva.
23. A 21. vagy 22. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az iszaptartályban (2) egy pH-mérő készülék (9) és egy segédvezetéket (10) tartalmaz feliszapoltató mikroorganizmusok és/vagy sav bevezetésére.