1 / 87

L AKY D ÓRA

BME, Vízi Közm ű és Környezetmérnöki Tanszék. OXIDÁCIÓ ÉS FERT Ő TLENÍTÉS A VÍZ ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSBAN. L AKY D ÓRA. V ÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK. MIR Ő L LESZ MA SZÓ?. KLÓR alkalmazása az ivóvíz- és szennyvíztisztításban

dyami
Download Presentation

L AKY D ÓRA

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. BME, Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék OXIDÁCIÓ ÉS FERTŐTLENÍTÉS A VÍZ ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSBAN LAKY DÓRA

  2. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK MIRŐL LESZ MA SZÓ? • KLÓR alkalmazása az ivóvíz- és szennyvíztisztításban • Ivóvíztisztítás: oxidációs célok, részletesebben a törésponti klórozásról • Ivóvíz és szennyvíz fertőtlenítése klórral • ÓZON alkalmazása • Ivóvíz – alkalmazási területek (oxidáció általánosságban, fertőtlenítés) • Szennyvíztisztítás – ózon alkalmazása • Az ózonhoz kötődően: AOP eljárások • UV alkalmazása (ivóvíz és szennyvíz fertőtlenítése)

  3. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK KLÓR ALKALMAZÁSA • Oxidáció céljára (általában: „előklór”-ként) • Pl. vas, magán vegyületek oxidálására (amennyiben a levegős oxidációt szükséges kiegészíteni) • Arzén oxidációjára • Ammónium-tartalmú nyersvizek esetén: törésponti klórozás az ammónium eltávolítása céljából (esettanulmány bemutatása) • „Előklór” alkalmazása  káros melléktermékek képződhetnek • Bizonyos országokban (pl. Ausztria) az „előklór” használata nem megengedett • Fertőtlenítési célra • Víz- és szennyvíztisztításban egyaránt

  4. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A KLÓR ALKALMAZÁSA

  5. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK KLÓR ALKALMAZÁSI FORMÁI • Klórgáz • Klóros víz • Nátrium-hipoklorit (NaOCl) • Klórmész HOCl  H+ + OCl-

  6. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A KLÓR HIPOKLÓROSSAV ÉS HIPOKLORIT ION EGYENSÚLYA A PH FÜGGVÉNYÉBEN [OCl-] = [Cl2] C T Cl OCl- = C T Cl Cl2 1,0 [HOCl] = C T Cl HOCl 0,5 0 -2 10 0 8 2 4 6 [Cl-] = 10-3 M, C T Cl = [Cl2] + [HOCl] + [OCl-]

  7. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK NH4+ ELTÁVOLÍTÁS TÖRÉSPONTI KLÓROZÁSSAL, MELLÉKTERMÉKEK PROBLÉMAKÖRE (forrás: László Balázs, 2008)

  8. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK • Tervezett kapacitás: 5000 m3/nap • Vízminőség • Vas: 220-440 µg/L • Mangán: 40-80 µg/L • Ammónium: 1,5-2,3 mg/L • KOIPS: 0,9-1,5 mg/L

  9. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK Kutak 5 db GAC Homok-szűrő Nyersvíz-medence 2*300 m3 Klórgáz adagolás UV Hálózat Tisztavíz-medence 2*300 m3 Törésponti klórozásos technológia

  10. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK PRÓBAÜZEMI TAPASZTALATOK – AOX* A szabványos paraméterek határértéken belül** AOX értékek: 110-230 µgCl/L (*Adsorbable Organic Halogenids - Adszorbeálható Halogénezett Szerves Vegyületek)

  11. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK AOX PROBLÉMÁRÓL ÁLTALÁBAN… Klórozási melléktermékként keletkezik (ld. THM) Mutagén, karcinogén Gyűjtőparaméter (szemben a THM-mel, ami jól definiált) Mérési nehézségek Határértékek: Európai Unió 98/86 (1998) ivóvizes direktíva – nincs előírás WHO Guidelines for Drinking-water Quality (2004) – nincs ajánlás 201/2001-es Kormányrendelet – nincs előírás

  12. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK AOX PROBLÉMÁRÓL ÁLTALÁBAN… AOX értékek: 110-230 µgCl/L „a technológia során, a klórozási melléktermékként képződő AOX vegyületek mennyisége a tisztított vízben legalább az egészségügyi szempontból még tolerálható 50µgCl/L-re csökkenjen. Az üzemelés során törekedni kell az egészségügyi kockázat szempontjából elfogadható 25 µgCl/L irányérték elérésére. -A képződő AOX vegyületek eltávolítása legalább 30%-os hatásfokot érjen el úgy, hogy a fenti érték folyamatosan biztosított legyen.” ÁNTSZ Dél-dunántúli Regionális Intézete

  13. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK AOX PROBLÉMÁRÓL ÁLTALÁBAN… A 201/2001-es kormányrendelet 5.§ 8. bekezdése lehetővé teszi hogy „az ÁNTSZ megyei intézete olyan vízminőségi jellemző vizsgálatát is elrendelheti, amelyre nincs a 3. § szerint meghatározott határérték, amennyiben feltételezhető, hogy olyan mennyiségben, illetőleg koncentrációban van jelen az ivóvízben, amely egészségügyi szempontból kockázatot jelenthet” Az ÁNTSZ esetleges ellentétes tartalmú állásfoglalásáig a vízműveknek készülni kell az 50 illetve 25 µgCl/L-es AOX határérték betartására!

  14. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK ELVI MEGOLDÁSI LEHETŐSÉGEK Képződött AOX eltávolítása AOX képződés csökkentése Adszorpció (GAC) „Kicsapatás”? GAC réteg- vastagság Kontaktidő GAC-típus kiválasztás

  15. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK ELVI MEGOLDÁSI LEHETŐSÉGEK Képződött AOX eltávolítása AOX képződés csökkentése Alternatív technológia Technológiai sorrend átalakítása Prekurzorok csökkentése Reakciósebességi különbségek kihasználása Nyersvíz mód. kutak kivonása Szervesanyag csökkentés Klóradag optimalizálás Koag/flokk szűrés Előzetes adszorpció (GAC) Szervesa. előzetes oxidációja KMnO4, O3

  16. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK CÉLKITŰZÉS AOX határérték (25, illetve 50 µgCl/L) alá csökkentése: • Klóradag optimalizálás • Törésponti klórozás időigényének meghatározása • Szervesanyag előoxidációja • Szervesanyag előzetes eltávolítása • Megfelelő aktív szén kiválasztása

  17. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK MÓDSZEREK • Főzőpoharas kísérletek • Törésponti klórozás – hypó • Reakciósebesség (időszükséglet) – klórozás leállítása • Szervesanyag előoxidálása – kálium-permanganáttal • Szervesanyag előzetes eltávolítása - GAC • A kísérleteket az 5 kút vizével és „kevert nyersvízzel” is elvégeztük

  18. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK TÖRÉSPONTI GÖRBE, KEVERT NYERSVÍZ Töréspont: az elméleti 1:7,6 – os arány felett

  19. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A KUTAK TÖRÉSPONTI GÖRBÉJE A klórigény széles határok között változik Kutak vízminősége nem állandó

  20. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK HA TÚLKLÓROZZUK… • …akkor jelentősen megnő a melléktermék képződés

  21. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK KLÓRADAG - MELLÉKTERMÉK KÉPZ. KAPCS. Klóradag – melléktermék képződés összefüggése Törekedni kell a pontos klóradagolásra!

  22. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK EREDMÉNYEK A látszat ellenére nem feltétlenül van szoros összefüggés a nyersvíz ammónium-ion koncentrációja és a keletkező melléktermékek mennyisége között, mivel a szervesanyag és a klór a prekurzorok A szükséges klóradag függ a nyersvíz: • Ammónium-ion koncentrációjától • Egyéb oxidálható anyag koncentrációjától (pl. szervesanyag, vas stb.)

  23. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK EREDMÉNYEK Az ammónium oxidációja és a szervesanyag klórozódása párhuzamos folyamatok, egymáshoz viszonyított sebességük viszont kérdéses.

  24. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK REAKCIÓSEBESSÉG „Optimális” klóradaggal kb 10-12 perc szükséges Idő előrehaladtával nő a melléktermékek mennyisége

  25. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK REAKCIÓSEBESSÉG Klórfelesleggel az ammónium eltávolítás időszükséglete csökken – de a melléktermék képződés is felgyorsul

  26. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK HA TÚLKLÓROZZUK… • …akkor jelentősen megnő a melléktermék képződés

  27. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK OXIDÁCIÓS ELŐKEZELÉS HATÁSA Előoxidáció – ebben az esetben nem volt hatásos

  28. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK EGY MÁSIK TELEP - OX./KOAG. ELŐKEZELÉS • Más víznél van kedvező hatása AOX-re nézve (THM-re itt sem)  minden víz más

  29. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK GAC ELŐKEZELÉS HATÁSA Előzetes szervesanyag eltávolítás GAC-on  igen hatásos

  30. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK KÖVETKEZTETÉSEK Előkezelést (oxidáció, koaguláció) egyedileg kell megvizsgálni. (((Szélső esetben még káros hatása is lehet))) Előzetes GAC-os szervesanyag eltávolítás jó eredményeket hoz, de a GAC védelme miatt túl bonyolult (drága) lesz a technológia. (GAC-ra nem célszerű lebegőanyaggal teli vizet engedni…)

  31. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK AKTÍV SZÉN TÍPUS KIVÁLASZTÁSA 5 különböző széntípus hónapokig tartó helyszíni vizsgálata Vízmennyiség és vízminőség rendszeres ellenőrzése

  32. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK SZÉNVIZSGÁLAT EREDMÉNYEI Az eredmények az 50 µgCl/L AOX érték elérésére vonatkoznak Jelentős kapacitásbeli különbségek Kis kapacitás  AOX-re hamar kimerül Ár – kapacitás – gazdaságosság – vízminőség

  33. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK AJÁNLÁSOK (1) • Fontos az optimális klóradagolás • Reakcióidő  reaktortartály (GAC előtt: milyen tartózkodási idő) • Előkezelés oxidáció/koaguláció/GAC hatása változó • Előzetes vizsgálatok fontossága (tervezés előtt!)

  34. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK AJÁNLÁSOK (2) • GAC töltet vastagsága minimum 100 centiméter • Kontaktidő a GAC-on: minimum 10 perc • Folyamatos üzemeltetés: fertőtlenítés és kontakt idő • Aktív szén minősége: folyamatos üzemű kísérletek • Jól működő telepnél is célszerű  aktívszén-csere gazdaságossága

  35. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A FERTŐTLENÍTÉSRŐL ÁLTALÁBAN

  36. Vibrio Cholerae Giardia lamblia Cryptosporidium parvum VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK ISMÉTLÉS – A FERTŐTLENÍTÉSRŐL… • A cél: baktériumok, vírusok, protozoák inaktiválása • Az inaktiválás módja: a sejtösszetevők károsítása valamilyen módon (fertőtlenítőszertől függ, hogy milyen módon)

  37. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK HOGYAN INAKTIVÁLUNK? • A sejtösszetevők (pl. sejtfal, sejtmembrán, stb.) makromolekulákból állnak. Ezek nagy tömegű molekulák, melyek a következő monomerekből (egységekből) épülnek fel: • cukrok • zsírsavak • nukleotidok • aminosavak • A fertőtlenítőszerek ezeket a sejtösszetevőket károsítják, ezáltal gátolják a sejt anyagcseréjét, reprodukcióját

  38. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK CUKROK • A cukrok olyan szerves anyagok, melyekben a szén:hidrogén:oxigén arány = 1:2:1 • Két példa: • A nukleinsavak vázát 5 szénatomból álló cukor alkotja • A cukrok továbbá összekapcsolódva poliszacharidokat képeznek, melyek a sejtmembrán fontos összetevői Glükóz Ribóz

  39. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK ZSÍRSAVAK • A zsírsavak a lipidek alkotóelemei • Egy erősen hidrofil, és egy erősen hidrofób részből állnak • Sejtmembrán összetevők • A példa egy három zsírsavból álló lipidet mutat be: R = alkil csoport (CnH2n+1)

  40. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK NUKLEOTIDOK • Egy nitrogén-tartalmú szerves bázisból (adenin, timin, citozin, guanin) • Egy pentóz cukorból • Egy foszfátcsoportból A nukleotidok három fő egységből állnak:

  41. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK NUKLEOTIDOK (N-TARTALMÚ BÁZISOK) • A nitrogén-tartalmú szerves bázisok két csoportra oszthatók: pirimidinekre és purinokra. A pirimidinek 6 atomos, a purinok 9 atomos heterociklusos gyűrűt tartalmaznak (Wikipédia)

  42. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK NUKLEOTIDOK • A nukleotidok a nukleinsavak (DNS, RNS) összetevői • A DNS és RNS bázis-sorendje felel a genetikai információk átörökítéséért • A nukleotidok amellett, hogy a DNS és RNS alkotóelemei, az adenazin-trifoszfát és különféle ko-enzimek felépítésében is szerepet játszanak  ezek a molekulák vezetik, katalizálják a sejtben lejátszódó, energiát igénylő folyamatokat

  43. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK AMINOSAVAK • Az aminosavak peptid-kötésekkel összekapcsolódva alkotják a fehérjéket • A fehérjéknek alapvetően két csoportját különböztetjük meg: szerkezeti fehérjék (a sejt felépítésében vesznek részt), illetve enzimek (a sejtben lejátszódó kémiai folyamatokat katalizálják) R = alkil csoport (CnH2n+1)

  44. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK MIÉRT KELL FERTŐTLENÍTENI A VIZET? • Ivóvíz esetén  szigorú előírások a víz mikrobiológiai minőségére vonatkozóan (ld. későbbi előadások). A víz nem tartalmazhat kórokozó mikroorganizmusokat, hiszen jelenlétük azonnali, tömeges megbetegedésekhez vezetne • Szennyvíz esetén is szükség lehet fertőtlenítésre: amennyiben a Vízügyi Felügyeletek telepszámra vonatkozó határértéket is előírnak (abban az esetben ha a közvetett befogadó fürdésre, sportolásra használt, illetve vízbázisként funkcionál) forrás: Varga Gy., Lugosi R.

  45. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK MI LEHET A KEZELETLEN KOMMUNÁLIS SZENNYVÍZBEN?

  46. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A KLÓR ALKALMAZÁSA IVÓVÍZ FERTŐTLENÍTÉSRE • Részletek (ld. korábbi előadások) • Számos hátránya (melléktermékek, kellemetlen íz, stb.) mellett a klór nagy előnye, hogy a hálózatban hosszan kifejti kedvező hatását, ezáltal hatékonyan képes megakadályozni a mikroorganizmusok újraszaporodását

  47. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A KLÓR ALKALMAZÁSA SZENNYVÍZ FERTŐTLENÍTÉSRE • ELŐNYÖK: • Jól ismert, régóta alkalmazott technológia • Hosszantartó fertőtlenítő hatása van • Lényegesen olcsóbb eljárás mint pl. az ózon, UV alkalmazása • Adagolása nagyon rugalmas • Szagproblémákat is csökkenti • HÁTRÁNYOK: • Deklórozásra lehet szükség a befogadó vízi ökoszisztéma védelme érdekében • A deklórozott vegyületek környezetre gyakorolt hatása hosszú távon nem ismert • THM képződés • Számos mikroorganizmus tekintetében kevésbé hatékony mint pl. az ózon és UV Forrás: EPA

  48. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK AZ ÓZON ALKALMAZÁSA

  49. Terelőfalak  kedvezőbb hidraulika Kontaktidő biztosítása Ózon bevezetés VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK OXIDÁCIÓ ÓZONNAL Forrás: Langlais

  50. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK OXIDÁCIÓ ÓZONNAL Forrás: Langlais

More Related