Környezettechnika 6. témacsoport

Környezettechnika6. témacsoport

Tankönyv I.

http://tp1957.atw.hu/kt06.ppt2.3 fejezet 167-179. o.

1.12 A biológiai tisztítás alapjai

13. K

13. H

2

Tartalom

A gyakorlati alkalmazás – elvek

Az ivóvíztisztítás technológiája

– felszín alatti vizek

– felszíni vizek

A biológiai tisztítás alapjai

Az ipari víz előállítása

3

Alapelvek: fizikai (mechanikai), kémiai, biológiai– Darabos – szemcsés szennyezés –

mechanikai tisztítás:– Zavaró anyagok eltávolítása

= Zavarosság (kolloidok): derítés (fémsókvagy polielektrolit)

= Gázok: metán (kilevegőztetés), szén-dioxid= Oldott ionok: nitrát (ioncsere és denitrifikálás

kombinálva), vas (oxidáció levegővel), mangán (oxidáció ózonnal), arzén (vasvegyület + oltott mész + oxidálószer)

= Szerves anyagok: aktívszenes adszorpció– Mikroorganizmusok elpusztítása: fertőtlenítés

Felszíni víz ésfelszín alatti: mélységi víz, karsztvíz, parti szűrésű víz

esetén a kezelés eltérő lehet.

2.3.1 Az ivóvíztisztítás technológiájarácsszűrés,szitaszűrés,homokfogás,ülepítésvagy szűrés

4

Felszíni víz esetén– Mechanikai tisztítás: rácsszűrés, szitaszűrés,

homokfogás, ülepítés vagy szűrés– Zavaró anyagok eltávolítása

= Zavarosság (kolloidok): derítés (fémsók vagy polielektrolit)

= Oldott ionok: nitrát (ioncsere és denitrifikálás kombinálva)

– Mikroorganizmusok elpusztítása: fertőtlenítésMélységi víz

– Zavaró oldott anyagok eltávolítása= Gázok: metán (kilevegőztetés), szén-dioxid= Oldott ionok: arzén (vasvegyület + oltott mész +

oxidálószer)– Mikroorganizmusok elpusztítása: fertőtlenítés

2.3.1 Az ivóvíztisztítás technológiája

5

Karsztvíz– Zavaró oldott anyagok eltávolítása

= Gázok: szén-dioxid

= Oldott ionok: esetleg nitrát (ld. előbb)

– Mikroorganizmusok elpusztítása: fertőtlenítés

Parti szűrésű víz – Zavaró oldott anyagok eltávolítása

= Oldott ionok: vas (oxidáció levegővel), mangán (oxidáció ózonnal), nitrát (ld. előbb)

= Szerves anyagok: aktívszenes adszorpció

– Mikroorganizmusok elpusztítása: fertőtlenítés


6

nitrát (ld. előbb)

arzén (vasvegyület+ oltott mész

+ oxidálószer)

vas (oxidáció levegő-vel), mangán (oxidá-

ció ózonnal)

derítés

szűrés, aktívszénszűrésszűrés

gázok: metán szén-dioxid

FERTŐTLENÍTÉSFERTŐTLENÍTÉS(megelőzésként is)(megelőzésként is)

nitrát (ioncsere ésdenitrifikáláskombinálva)

(kilevegőztetés vagy oltott mész)

ülepítésvagy szűrés

homokfogás

szitaszűrés

rácsszűrés

nitrát (ld. előbb)


Felszíni víz Mélységi vízMélységi víz Karsztvíz Parti szűrésű víz

7

2.3.1 Az ivóvíztisztítás (és…) technológiája

2 havontaleolvasás6 évente vízmérő-

hitelesítés

8


9

Mika László Tamás: aviz.pdf (internet)


10


31

2 4 5 6 7 8 9 10

Fe-só Cl2 Cl2

iszapA

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

A

felszíni víz

rács

levegőztető

derítő

szűrő

fertőtlenítő

aktívszenes adszorber

víztározó medence

fertőtlenítő

fogyasztó

rácsszemét

11


2 3 5 6 7 8 9

Cl2 Cl2

iszap

A

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

A

B, C, D

mélységi víz

levegőztető

szűrő

fertőtlenítő

aktívszenes adszorber

víztározó medence

fertőtlenítő

fogyasztó

metán

levegő

4

arzénmentesítő

1

vegyszerek

B, C, D

12

Alapelv: kémiaiEgyes parti szűrésű vizek (pl. Csepel) esetén lehet rá szükség.Emlékeztető: a vas és a mangán ugyan szükséges, nem mérgező elem a szigorú határérték oka, hogy a vezetékben kiválások történhetnek, baktériumok szaporodhatnak el a vas- és mangánionok hatására. A csapvíz a vas és mangán kiválások miatt zavaros barnás színű lehet, ami nem ártalmas, de nem is gusztusos. (Ülepítés után igyuk – Vízművek ajánlása).

A vas oxidáció levegővel, az oldott oxigén a vas(II)-ionokat vas(III)-hidroxiddá alakítja:

4 Fe2+ + O2 + 8 OH- → 4 Fe(OH)3

Megoldások: „kaszkádok” vagy zárt vastalanító.A mangán (oxidáció ózonnal):

Mn2+ + 2 OH- + O3 → MnO(OH)2 + O2

A keletkező csapadék miatt mindkettőt szűrni kell (lehet együtt).

2.3.1.1 Vas- és mangán eltávolítás

13

Víztisztítás – a csepeli víz fő szennyező anyagai

Fővárosi Vízművek Rt.: Csepeli Vízkezelőmű 1994-1996


A márciusi környezettechnika órák

2012. 02. 29. Sz 5. témazáró dolgozat2012. 03. 01. Cs Ivóvíz tisztítás: általános technológiák2012. 03. 07. Sz Ivóvíz tisztítás: spec. techn.: Fe, Mn, As,2012. 03. 08. Cs Ivóvíz tisztítás: fertőtlenítési technológiák 2012. 03. 14. Sz A biológiai tisztítás alapjai2012. 03. 21. Sz Ipari víz

Ellenőrző kérdések kiadása (internet) 2012. 03. 22. Cs Számolási feladatok2012. 03. 28. Sz 6. témazáró dolgozat2012. 04. 01. Cs Új tananyag

13. C

14

3NO

15

Víztisztítás – vastalanítás, mangántalanítás (Csepel)Kaszkádok (4 db) avastalanításhoz(Csepel)

a mangántalanításhozhasznált ózon előállítása(Csepel)



4,45 m

16

Víztisztítás – zárt vastalanító



17

Vas-eltávolítás – számolási feladatA vas oxidáció levegővel, az oldott oxigén a vas(II)-ionokat vas(III)-hidroxiddá alakítja:

4 Fe2+ + O2 + 8 OH- → 4 Fe(OH)3

A kaszkádokon a víz telítődik levegővel, oldott O2 tartalma 12 mg/dm3 lesz. A víz eredeti Fe2+ tartalma 0,18 mg/dm3, a kezelés eredményeként 0,01 mg/dm3-re csökken.a) A beoldódott O2 hány %-a hasznosult?b) Az oxidációhoz hányszoros feleslegben volt jelen az O2? c) Hány kg a napi kiszűrt csapadék, ha 100000 m3/nap a víztermelés és a mangánnal együtt a nedves csapadék az egyenlet alapján számított mennyiség nyolcszorosa?


56 g/mol 32 g/mol

18

Vas-eltávolítás – számolási feladat4 Fe2+ + O2 + 8 OH- → 4 Fe(OH)3

56 g/mol 32 g/mola) A beoldódott O2 mennyisége:

A vas tartalom csökkenése:A szükséges O2 mennyisége:4*56 g Fe2+-hoz kell 32 g O2

0,17 mg/dm3-hez x mg/dm3

x = A beoldódott O2 hány %-a hasznosult?

b) Az oxidációhoz hányszoros feleslegben volt jelen az O2?


12 mg/dm3

0,17 mg/dm3

0,0243 mg/dm3

0,20 %

494

19

Vas-eltávolítás – számolási feladat4 Fe2+ + O2 + 8 OH- → 4 Fe(OH)3

56 g/mol 107 g/molc) Hány kg a napi kiszűrt csapadék, ha 100000 m3/nap a víztermelés és a mangánnal együtt a nedves csapadék az egyenlet alapján számított mennyiség nyolcszorosa?

56 g Fe2+-ból lesz 107 g Fe(OH)3

0,17 mg/dm3-ből lesz x mg/dm3

x = 0,325 mg/dm3

100000000 dm3*0,325 mg/dm3 = 32500000 mg == 32500 g = 32,5 kgEnnek a nyolcszorosa: 260 kg


20

Víztisztítás– arzéntelenítés – nagyon sok embert érint (ld. térkép, táblázat),– nitrátmentesítés

Alapelv: kémiai – fizikai, illetve kémiai – biológiai

Arzén – kezelés vasvegyület + oltott mész + oxidálószer

Folyamatok:

Fe2+ → Fe3+ oxidáció pl. KMnO4-tal

Fe3+ + 3 OH– → Fe(OH)3

A vas(III)-hidroxid megköti az arzént.

A csapadékot ülepítik vagy szűrik, az anyag As tartalma miatt veszélyes hulladék!

2.3.1.2 Arzén eltávolítás

21

Víztisztítás– arzéntelenítés – nagyon sok embert érint (ld. térkép, táblázat),

kémiai – fizikai elv (adszorpció)Schremmer István fizika-kéma szakos tanártalálmánya (engedélyezés alatt)

Az arzénmentesítő szorbens előállításához búzakorpára és vashulladékra van szükség. Nedvszívó anyagán átfolyik az arzénnel szennyezett víz, eközben az oxidált vas megköti az arzénvegyületeket.A folyamatok hasonlóak, mint az előző eljárásnál:

Fe → Fe3+ oxidáció a levegő O2-jével

Fe3+ + 3 OH– → Fe(OH)3

A vas(III)-hidroxid megköti az arzént. A csapadék helyben marad, az anyag As tartalma miatt veszélyes hulladék!


Forrás: http://vizminoseg.hu/cikk/143/arzenmentes-viz-gazdasagosan-okomodszerrel.html

22

Magyarországi vezetékes vizek arzén-tartalma (ÁNTSz 1998-2000)


Fővárosi Vízművek – Legjobb a vízben

23

Országos ivóvíz minőségi helyzetkép (ÁNTSz 1998-2000)Vízszennyezők Települések

számaÉrintett

lakosságszám

Arzén (10..30µg/l) 379 1 252 618

Jodid-ion 30 142 172

Vas-ion 551 1 168 996

Mangán-ion 326 719 335

Ammónium-ion 217 673 507

Kémiai szennyezők

1 699 4 301 173

Bakteriológiai szennyeződés

237 254 088

Fővárosi Vízművek – Legjobb a vízben


24

Víztisztítás– arzéntelenítés – nagyon sok embert érint (ld. térkép, táblázat),– nitrátmentesítés

Alapelv: kémiai, illetve kémiai – biológiaiNitrát – két lehetőség:– ioncserével kloridra vagy hidrogén-karbonátra cserélik

vagy– denitrifikálás.Kombináció:Regenerálás nátrium-klorid vagy nátrium-hidrogén-karbonát oldattal. A kapott nagyobb nitráttartalmú oldatot denitrifikáló baktériumok segítségével alakítják elemi nitrogénné.Ilyen módon az ivóvíz nem érintkezik a denitrifikáló baktériumokkal és a metanollal, csak a steril ioncserélővel.

2.3.1.3 Nitrát-ion eltávolítás

25


nyersvíz

(nitrátos)

metanolivóvíz (?)

(nitrátmentes)

nitrogén-gáz

Denitrifikáló medence – ivóvízhez nem ajánlatos

denitrifikáló baktériumok

26


nyersvíz

(nitrátos)

ivóvíz

(nitrátmentes)

Ioncserélő – Mi legyen a regeneráló oldattal (nitrát)?

anio

ncse

rélő

os

zlop

regeneráló

oldat (Cl–)

regeneráló

oldat ( )3NO

27


metanolszennyvíz

(nitrátmentes)

nitrogén-gáz

Megoldás: ioncserélő – denitrifikáló kombinációja

denitrifikáló baktériumok

nyersvíz

(nitrátos)

ivóvíz

(nitrátmentes)

anio

ncse

rélő

os

zlop

regeneráló

oldat (Cl–)

regeneráló

oldat ( )3NO

28

Célja: fertőző (patogén) mikroorganizmusok elpusztításaElvek: fizikai (hő, UV-sugárzás, szűrés),

kémiai (vegyszer, általában oxidálószer)Oxidálószerek: klóralapú vagy ózon.

KlóralapúakAktív klórtartalmúak

KlórgázHypoKlórmész

Klór-dioxidos – csak helyi/közeli felhasználásra!Ózon – csak helyi felhasználásra!

Klórgázos eljárás – nagy méretek esetén: biztonság, automatizálás, olcsóság.

2.3.1.4 Fertőtlenítés

Működésük alapja a hipokloritbólkeletkező atomos oxigén:OCl– → Cl– + O

29


A Fővárosi Vízművek területén 2008 előtt négy helyen működött UV-fertőtlenítési technológia.2008-ban a Káposztásmegyeri I. és II. gépházba egyenként 5000 m3/h ivóvíz fertőtlenítésére alkalmas UV-berendezést telepítettek, ezt egészíti ki 2009-ben a Káposztásmegyeri IV. gépházban megépült, 15000 m3/h (3x5000 m3/h) ivóvíz fertőtlenítését lehetővé tevő UV-készülék.Az 5000 m3/h teljesítményű, az orosz „LIT” Tudományos és Termelő Egyesület által gyártott UV fertőtlenítő berendezés 120 db kisnyomású UV lámpa segítségével 254 nm hullámhosszon 600 J/m2 dózisú fénysugárral működik.

Fertőtlenítés UV-sugárzással

30


UV vízfertőtlenítőa káposztásmegyerivíztisztítóban(2008-2009-es felújítás)

Az UV fénycsövek a berendezés belsejében, a vízben vannak elhelyezve.

31


Fertőtlenítés szűréssel

Előny:Előny:egyszerű, könnyen kezelhető, jól automatizálható;egyszerű, könnyen kezelhető, jól automatizálható;nincs vegyszermaradék a vízben;nincs vegyszermaradék a vízben;kiterjedt, egyéb ipari alkalmazás miatt jó technikai háttér.kiterjedt, egyéb ipari alkalmazás miatt jó technikai háttér.

Hátrány:Hátrány: csak helyi hatása van, hálózati tartós hatása nincs;csak helyi hatása van, hálózati tartós hatása nincs;drága (beruházás, üzemeltetés);drága (beruházás, üzemeltetés);alapvetően nem fertőtlenítő eljárás, nem az ivóvíz a fő alapvetően nem fertőtlenítő eljárás, nem az ivóvíz a fő

alkalmazási terület (RO);alkalmazási terület (RO); ionerősséget is csökkent, visszasózás szükséges (RO).ionerősséget is csökkent, visszasózás szükséges (RO).

32


Fertőtlenítés szűréssel

Forrás: http://www.innomax.hu/szures_osszeh_650_344.jpg

33

Ivóvíz: az EPA (Environmental Protection Agency) által jóváhagyott CIO2 használható az ivóvíz előkezelésére, és végső fertőtlenítésére is. A CIO2 nem képez THM-et (trihalo-metánt)!

Hűtőtornyok és láncok: A CIO2 pusztítja az algát, a plankton-baktériumokat, a biofilmet, gátolja a vízkövesedést a hő-cserélők és segédberendezések maximális biztonsága és teljesítménye érdekében.

Hulladékkezelés és szagtalanítás: a CIO2 biztonságosan oxidálja a fenolt, cianidokat, aldehideket, aminokat és merkaptánt, csökkenti a kén összetevőket és egyes növényvédő szereket mind a vízkezelésben és tisztítóberendezésekben.

Fő előnyei: biofilmek eltávolítása;visszamaradt víz-fertőtlenítő tulajdonság.


Fertőtlenítés klór-dioxiddal

34

Előny: nem képez trihalo-metánokat és más halogénezett

származékokat, egyéb oxidálható kémiai szennyezőket is eltávolít.Hátrány: növeli a víz másodlagos szennyeződésre való hajlamát

(keletkező kismolekulájú szerves molekulák miatt); bromát és jodát képződés (jód maszkírozás, pajzsmirigy

probléma); csak helyi hatása van, hálózati hatás nincs (nem ionos,

rosszul hidratálódik), önállóan nem alkalmazható.


Fertőtlenítés ózonnal

35

Bakté

rium

ok e

lpusz

tulás

a

Víruso

k ina

ktivá

lódás

a

Spórá

k pus

ztulás

a

Amőb

ák p

usztu

lása

Hatás

tarta

m

Íz és

szag

Szín Szerv

esan

yag-

bont

ás

Mikr

opeh

ely

Vas- m

angá

n kic

sapá

s

NH 4+ e

ltávo

lítás

Halofo

rm le

bont

ás


Fertőtlenítő anyagok összehasonlítása

36

Egy kis város vizét nátrium-hipoklorit oldattal fertőtlenítik. A napi ivóvíz termelés Q = 600 m3/nap. A fertőtlenítéshez szükséges klórmennyiség 11 mg/dm3, ezen felül 1 mg/dm3-nek kell maradnia a vízben. Az oldat aktív klórtartalma 80 g/dm3.

a) Hány g Cl2 kell(ene) 1 m3 vízhez?

11+1 = 12 mg/dm3 →b) Hány dm3 oldat kell 1 m3 vízhez?

1 dm3-ben van 80 g Cl2x dm3-ben van 12 g Cl2

c) Hány dm3 oldat fogy naponta?d) Hány 5 ℓ-es kannával kell venni havonta?e) Mennyibe kerül 100 ℓ víz fertőtlenítéséhez a vegyszer, ha

az 1 ℓ-es hypo 58 Ft/ℓ, az 5 ℓ-es 676 Ft/kanna?

2.3.1.4 Fertőtlenítés – szám. fel.

12 g/m3

0,15 dm3

90 dm3

540 db

0,87 Ft/100 ℓ 2,03 Ft/100 ℓ

37

Egy kis település vizét klórmész oldattal fertőtlenítik. A napi ivóvíz termelés Q = 50 m3/nap. A fertőtlenítéshez szükséges mennyiség 13,5 mg/dm3, ezen felül 0,5 mg/dm3-nek kell maradnia a vízben. A klórmész aktív klórtartalma 28 w%.

a) Hány g Cl2 kell(ene) 1 m3 vízhez?

13,5 + 0,5 = 14 mg/dm3 →b) Hány g klórmész kell 1 m3 vízhez?

100 g-ban van 28 g Cl2x g-ban van 14 g Cl2

c) Hány kg klórmész fogy naponta?d) Hány 0,5 kg-os csomagot kell venni havonta?e) Mennyibe kerül 100 ℓ víz fertőtlenítéséhez a vegyszer, ha

a 0,5 kg-os klórmész 242 Ft/0,5 kg?

2.3.1.4 Fertőtlenítés – szám. fel.

14 g/m3

50 g2,5 kg150 db

2,42 Ft/100 ℓ

38

Aktív szénnel eltávolítható nem kívánatos komponensek:szag és szín anyagok,oldószerek,növényvédő szerek (peszticidek);trihalometán, klór-aminok és más fertőtlenítési mellék-termékek;fertőtlenítőszer felesleg (klór, ózon, ClO2, NaOCl);

egyéb szervetlen anyagok egy része (Hg, Cr, As stb.)Az aktív szén nagy fajlagos felületű (300-2000 m2/g)Az aktív szén alapanyagai:

•bitumenes kőszén, tőzeg, fa•csont, csonthéjas termések héja (kókuszdió, dió, stb.)

2.3.1.5 Aktívszenes adszorpció

39

Névleges teljesítmény: 150000 m3/nap, minimális terhelés 37000 m3/nap.

1. A nyersvíz fogadó medencékből nyersvíz szivattyúk emelik a vizet a kaszkádos levegőztető szintjére,

2. A kaszkádos levegőztetőben a vas, utána a zárt ózonos kezelőben a mangán oxidálódik; az ózon fertőtlenít is. A vízben oldódó levegő az ammónium biológiai eltávolítá-sához is feltételt teremt.

3. A kicsapódott vas- és mangánvegyületeket kvarchomok töltetű gyorsszűrőkön szűrik, ezeken történik az ammó-nium oxidációja is a spontán megtelepedő mikroorganiz-musok révén.


2.3.1 Az ivóvíztisztítás technológiája – Csepel

40

4. Az aktívszén töltetű szűrőn a kellemetlen szagot vagy ízt adó szerves mikroszennyezők kötődnek meg.

5. Végül a nagy kiterjedésű vízhálózat miatt (klóros) utófertőtlenítést alkalmaznak.

A szűrőket a szűréssel ellentétes irányú öblítéssel tisztítják, a kapott zagyvizet a technológia elejére visszaforgatják, a kiszűrt iszapot lerakóra viszik.

Nézzük meg ennek a technológiának a vázlatát!



41

1. nyersvíz medence 2x380 m3 2. nyersvíz szivattyúk (4+1)x1650 m3/h

3. levegőztető kaszkád 4x4,45x3 m bukóél

4. ózonos kezelés (1+1)x7,5 kg O3/h 5. pelyhesítő

6. gyorsszűrők 10x102 m2, 6,5 m/h 7. aktívszén szűrők 9x56,6 m2, 9,3 min

8. öblítővíz medence 1200 m3 9. tisztavíz medence 2x5000 m3



42

1. nyersvíz medence 2x380 m3

2. nyersvíz szivattyúk (4+1)x1650 m3/h

3. levegőztető kaszkád 4x4,45x3 m bukóél

4. ózonos kezelés (1+1)x7,5 kg O3/h

5. pelyhesítő

6. gyorsszűrők 10x102 m2, 6,5 m/h

(6x17 m)



43

7. aktívszén szűrők 9x56,6 m2, t = 9,3 min

8. öblítővíz medence 1200 m3, utána klórozás

9. tisztavíz medence 2x5000 m3



44

Készítsünk egyszerűsített vázlatot a technológiáról!


? ? ? ? ? ? ?

? ?

?

?

?

?

?

nyer

svíz

med

encé

k

leve

gőzt

ető

kasz

kádo

k

ózon

os k

ezel

és

pely

hesí

tő

gyor

sszű

rők

aktí

vsze

nes

szűr

ők

öblít

ővíz

med

ence

tiszt

avíz

med

encé

k

fogy

aszt

ók

part

i szű

résű

kút

O3levegő

iszapCl2

45

Csepeli víztisztító mű, átlagos vízhozam Q = 96000 m3/nap.

a) Mennyi az óránkénti víztermelés?

b) Hány perc az átfolyási idő a nyersvíz medencéken (2x380 m3 párhuzamosan)

c) Hány nyersvíz szivattyúnak kell üzemelnie?(4+1)x1650 m3/h

d) Hány m3/(m·s) a levegőztető kaszkádokbukóél-terhelése? (3x4,45x3 m)

e) Hány m3/(m2·h) a gyorsszűrők (102 m2/db) felületi terhelése, ha csak 6 db működik egyszerre?

f) Hány m3/(m2·h) az aktívszén-szűrők (56,6 m2/db) felületi terhelése, ha csak 6 db működik egyszerre?

g) Mennyi időre elég a tisztavíz medence(2x5000 m3) tartalma?


4000 m3/óra

11,4 perc

3-nak

0,0832 m3/(m·s)

6,53 m3/(m2·h)

11,8 m3/(m2·h)

2,5 órára

46Fővárosi Vízművek Rt.: Csepeli Vízkezelőmű 1994-1996

2.3.1 Az ivóvíztisztítás technológiája – CsepelIszapkezeléssel majd a szennyvíz-

tisztításnál foglalkozunk.

47

KémiaiElőnyök– gyors folyamatok,– gyors beüzemelés,– jól szabályozható,– nincs fertőzésveszély.

Hátrányok– korrózióveszély,– vegyszermaradékok,– bomlástermékek,– utána szükséges műv.


Miért biológiai tisztítást válasszunk?

BiológiaiHátrányok– lassúbb folyamatok,– lassúbb beüzemelés,– nehezebb szabályozás,– fertőzésveszély lehetősége,– utána ülepítés, iszapkezelés kell.Előnyök– nincs korrózióveszély,– nincs vegyszermaradék,– nincs veszélyes bomlástermék

48

A biológiai tisztítás fermentációs eljárás.Fermentáció = erjesztés (pl. alkoholos, ecetsavas, stb.),

bontás

– enzimekkel (E) vagy

– az enzimeket tartalmazó mikroorganizmusok segítségével.A fermentációs folyamat:

E + szubsztrát → E + termék

Az enzim (biokatalizátor) nem fogy!

Mikroorganizmusok: baktériumok, gombák, algák, egysejtű állatok.

A mikroorganizmus lebontókra tápláléklánc épül, nagyobb élőlények ezekkel táplálkoz(hat)nak.


49

A mikroorganizmusok anyagcsere típusai– autotróf

= fotoautotróf

= kemoautotróf

– heterotróf

= obligát aerob

= obligát anaerob

= fakultatív aerob

Folyamatok:– szerves anyag lebontása: aerob (szén-dioxiddá) vagy

anaerob (szén-dioxid + metánná) energia-termelés;

– szerves anyag beépítése


50

Energianyerés– Aerob: oxigénnel szén-dioxiddá alakítja a szerves

anyagot.– Anaerob: a szerves anyagot oxigén nélkül alakítja szén-

dioxiddá és metánná (biogáz) Így kevesebb energia keletkezik.

– Különleges formák= Nitrifikáció: ammónia oxidációja nitritté, majd nitráttá,

oxigén (levegő) felhasználásával.= Denitrifikáció: nitrát redukciója nitriten keresztül elemi

nitrogénné, miközben a nitrátból kivont oxigénnel az energiát adó szerves anyag oxidálódik szén-dioxiddá (ez lehet a víz szerves anyaga vagy a hozzáadott metanol).

= Kén-, vas-, mangánbaktériumok:


51

A lebontást befolyásoló tényezők– Élettelen tényezők:

= a tápanyag mennyisége/koncentrációja,= a tápanyag minősége, bonthatósága= levegő, oxigén (ha kell)= kémhatás, pH,= a hőmérséklet,= a víz (a nem „vizes” technológiák esetén),= szervetlen tápanyagok (N, P, K, S, Ca, Mg, stb.)= mérgező anyagok (ne legyenek)

– Biológiai tényezők:= mutáció,= szelekció,= adaptáció.


52

AerobElőnyök– gyors folyamatok,

– csaknem szagtalan,

– kicsi a fertőzésveszély,

– egyszerű iszapkezelés.

Hátrányok– kisebb terhelhetőség,

– nincs biogáz.


Aerob vagy anaerob?

Anaerob

Hátrányok– lassú folyamatok,

– szaga van,

– fertőzésveszély lehetősége,

– körülményes iszapkezelés.

Előnyök– nagy terhelhetőség,

– biogáz.

53

Víz

Ivóvíz– nitrifikálás (NH3 → ),

– denitrifikálás ( → N2).

Szennyvíz– szerves anyag lebontás,

– nitrifikálás

– denitrifikálás

– foszfátmentesítés.


Alkalmazási területek

Levegő– biológiai szűrés,

– biológiai mosás,

Hulladék– komposztálás,

– biogáz gyártás.

Talaj– helyszíni tisztítás.

3NO

3NO

54

A települések vízellátó rendszerei– vízbeszerzési objektumokból,– a település mennyiségi és nyomásigényét kielégítő

szivattyútelepekből,– közcsőhálózatból és– tárolókból állnak.

A tárolók, amelyek lehetnek– medencék vagy– víztornyok,

a termelés és a fogyasztás közötti időbeli különbségeket hidalják át.

Fővárosi Vízművek (Károlyi András – Tolnai Béla): Víz – rajz – 140 éve a főváros szolgálatában (internet)

2.3.1.2 Az ivóvízellátás technológiája

55

A fővárosban 2004-ben több mint– 92 aknakút,– 680 csőkút,– 41 csápos kút,– 29 mélyfúrású kút és– 1364 fm. galéria adta,– és több mint 3300 km vezeték vitte a fogyasztókhoz– a 39 víztároló és 13 víztorony vizét.

A következőkben– a közcsőhálózatról,– a tározókról és– a víztornyokról lesz szó.



56

Vízellátás kezdetben (aqueductus) – római kori vízvezeték maradványai Aquincumban



57

A Fővárosi Vízművek fejlődése



58

A vízfelhasználás és az ár összefüggése



59

A vízellátó közcsőhálózat

1. 2. 3.1. sugaras2. hurkolt3.

körvezetékes

A kialakítás szempontjai:– Szolgáltatási biztonság– Csapolási nyomás– Igény szerinti kapacitás– Optimális fenntartási és beruházási költségMegvalósítás:– Hegyes területeken több nyomású övezetek (pl. Budapest) 40-60 m-es

magasságkülönbséghez önálló nyomású övezet tartozik.– Sugaras, Hurkolt és Körvezetékes megvalósítás.– Korszerű anyag és gyártástechnológia.– Víztornyok számának csökkentése, folyamatosan szabályozható

szivattyúkkal.


60

A Fővárosi Vízművek Rt. által alkalmazott vízcsövek A Társaság - története során - a fővárosi vízvezeték-hálózatot az

alábbi felsorolásban szereplő csövekkel építette ki:

Öntöttvas (ÖV): hagyományos öntési technológiával készült lemezgrafitos öntvény

Gömbgrafitos öntöttvas (GÖV): magnézium hozzáadásával gömbbé alakított grafittal készült bevonatos öntvénycső

Eternit (AC): cementhabarcsos hengerelt csőkészítési technológiával készített cső

KPE: kemény polietilén cső

PVC (polivinil-klorid): műanyag cső

Sentab (SB): feszített vasbeton cső

Hobas: üvegszálas cső

Acélcső (A): hidakon használják

Ma már hálózatbővítésnél csak a legkorszerűbb anyagokat, gömbgrafitos öntöttvasat (GÖV) és KPE-t használják.


61

A Gellérthegyi víztározó – bejárat

Az 1904-benépített, majd1974-80 kö-zött mai mé-retére bőví-tett gellért-hegyi víztá-rozó a legkü-lönlegesebb.

Sánc utcaimedencék2*40000 m3


62

A Gellérthegyi víztározó – betekintés

Ablakon át

nézhetünk

be a me-

dencékbe.


63

A Gellérthegyi víztározó – medencék

A zongora

alakú me-

dencék

8 m-nél is

mélyebbek.


64

Víztornyok a fővárosban – I-IV. kerület

I. Bécsikapu tér I. Hess András tér III. Bogdáni út III. Fényes Adolf u. III. Gázgyár u.

III. Hajógyári sziget III. Nagyszombat u. IV. Árpád út IV. Istvántelek IV. József Attila u.


http://www.viztorony.hu/h/budapest/09.html



http://www.viztorony.hu/h/budapest/10b.html


http://viztorony.hu/h/budapest/95.html






65

Víztornyok a fővárosban – IV-VIII. kerület

IV. Klauzál u. IV. Megyeri út IV. Megyeri út IV. Váci út IV. Váci út

IV. Váci út IV. Váci út IV. Váci út IV. Zsilip u. VIII. Csokonai u.












66

Víztornyok a fővárosban – VIII-IX. kerület

VIII. Diószeghy út 8. VIII. Golgota út VIII. Kerepesi út VIII. Vajda Péter u. VIII. Kőbányai út

IX. Ferencvárosi pu. IX. Ferencvárosi pu. IX. Gyáli út IX. Gyáli út MÁV telep IX. Illatos út










http://viztorony.hu/h/budapest/48b.html

67

Víztornyok a fővárosban – IX-X. kerület

IX. Ipar u. IX. Közvágóhíd IX. Mária Valéria telep IX. Sertésközvágóhíd IX. Soroksári út

IX. Soroksári út IX. Soroksári út X. BNV X. Fehér út X. Gergely u.











68

Víztornyok a fővárosban – X-XI. kerület

X. Gergely u. X. Gyömrői út X. Gyömrői út X. Gyömrői út X. Ihász u.

X. Kőbányai út X. Kőbányai út X. Maglódi út X. Népliget XI. Budafoki út







69

Víztornyok a fővárosban – XI-XIII. kerület

XI. Bertalan Lajos u. XI. Budai hengermalom XII. Déli pu. XII. Eötvös út XIII. Fivér u.

XIII. Margitsziget XIII. Margitsziget XIII. Margitsziget XIII. Tatai út XIII. Váci út


70

Víztornyok a fővárosban – XIV-XVIII. kerület

XIV. Állatkerti út XIV. Récsei garázs XIV. Stefánia út XV. Újpalota XVI. Margit u.

XVI. Mészáros József u. XVI. Újszász u. XVII. Kép utca XVII. Köztemetői Gőzmozdonyú Vasút

végállomása XVIII. Fáy utca


71

Víztornyok a fővárosban – XVIII-XXI. kerület

XVIII. Gyömrői út XVIII. Hengersor u. XVIII. Lakatos utca XVIII. volt állami lakótelep XIX. Hofherr A. u.

XIX. Víztorony u. XXI. Csepel XXI. Csepel XXI. Csepel XXI. Gyepsor u.


72

Víztornyok a fővárosban – XXI-XXIII. kerület

XXI. Kossuth L. u. XXI. Petróleum u. XXII. Ártér u. XXII. Dűlő u. XXII. Harangozó u.

XXII. Háros u. XXII. Háros u. XXII. Szabadkai út – Kamaraerdei út XXII. Nagytétény


73

Víztornyok a fővárosban –XXIII. kerület

XXIII. Helsinki út XXIII. Péteri major XXIII. Helsinki út

A képek az internet www.viztorony.hu lapjáról származnak,

onnan továbbiakat és ezek nagyobb méretű változatait,

vidéki víztornyok képeit is ki lehet keresni.

Köszönet a gyűjtő munkáért Lánczi András úrnak.

A víztornyok építése a XIX-XX. század fordulóján kez-dődött. A víztornyok egy része ma már nincs meg, le-bontották, vagy nincs használatban, esetleg lép-csőházként, raktár-ként vagy kilátóként szolgál, háznak vagy kéménynek álcázza magát.


74

Zenélőkút (Margitsziget)

A Zenélőkút 1936-ban épült. Eredeti-

jét Bodor Péter székely ezermester

építette Marosvásárhelyen 1820-ban,

1954-ben Pfannl Egon építész restau-

rálta (fent és lent az eredeti kút képes-

lapokról


75

Az ipari víz főbb használatai:– oldószer, reagens– mosó/öblítővíz– hűtővíz, kazánvízA hűtővízzel szembeni követelmények:

– ne tartalmazzon agresszívanyagokat,

– lehetőleg kicsi legyen a változó keménysége, ne rakódjon le vízkő a hűtendő felületen,

– ne tartalmazzon lebegő anyagokat, amelyek a hűtőfelületen lerakódhatnak, dugulást idézhetnek elő,

– megfelelően hideg legyen, nagyobb termikus hajtóerő (a hőcsere a hőátadó felülettel és a hőmérséklet különbséggel arányos).


2.3.2 Az ipari víztisztítás technológiája

76

Ipari víz készítése – kazánvízKazánvízzel (tápvíz) szembeni követelmények:– A minőségi követelmény függ a kazán jellegétől

(nagynyomású csöves, vagy kisnyomású egyszerűbb szerkezetek).

– Ne okozzon habzást, amely különösen gyakori jelenség nagy sókoncentráció (felületaktív anyagok, lúgosság) esetén.

– Ne legyen korrozív; szabad szénsav, oldott oxigén, Mg-sók.

– A tápvízből ne képződjön kazánkő, a kazánkőnek rendkívül rossz a hővezetési tényezője, túlmelegedést idézhet elő, sőt kazánrobbanás is bekövetkezhet.



77


Kazántápvíz igények

Kazán fajtája lágyítási igény

lágyítási mód

gáztalanítási igény

melegvizes

forróvizes

kisnyomású

középnyomású

nagynyomású

nincs

karbonátos

teljes lágyítás

finom lágyítás

teljes ioncsere

nincs

meszes elő

trisós

ioncsere

3 lépéses ioncsere

nincs

nincs

nem fontos

kell

teljes

vize

sgő

zös

78

Ipari víz készítéseKét fő feladat (a „szokásos” dolgokon kívül):

– vízlágyítás,

– gázmentesítés

A vízlágyítás évszámokban:

1920 előtt – szódás vízlágyítás.

1920-as évek – foszfátos lágyítás.

1950-60-as évek – foszfátos lágyítás, diszpergáló szer alkalmazásával.

Ioncsere

Membrántechnika – fordított ozmózis (RO)


79

A meszes vízlágyítás folyamatai (emlékeztető):

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2 CaCO3 + 2 H2O

Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2 CaCO3 + MgCO3 + 2H2O

MgCO3 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaCO3

MgSO4 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaSO4

MgCl2 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaCl2CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O

NaHCO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 + NaOH + H2O

2 NaHCO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 + Na2CO3 + 2 H2OA mész mennyiség a teljes karbonát-keménységre (Kk), a magnézium-keménységre (Mgk) és a szén-dioxid tartalom-ra (CO2k) számítandó. {A Mg(HCO3)2-ra kétszeresen fogy.}


Kk

Mg

CO2

80

A mész – szódás vízlágyítás további folyamatai:

A szóda lágyítja a mésszel nem reagáló vegyületeket:

CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3 + Na2SO4

CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2 NaCl

A szóda és a mész feleslege egymással is reagál (kausztifikálás):

Ca(OH)2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2 NaOH

A szóda mennyiség a teljes nemkarbonát keménységre (NKk) számítandó. (A Mg-ra is?)


81

Vízlágyító üzemben 400 ℓ/h kapacitással napi 7,5 órában mész – szódás lágyítást alkalmaznak. A víz magnézium-keménysége 2 nkº, karbonát-keménysége 6 nkº, nem-karbonát-keménysége 10 nkº, szén-dioxid „keménysége”2 nkº. A felhasznált CaO tömegének hatszorosa keletkezik szárított mésziszapból.

a) Hány m3 a napi termelés?

b) Hány kg CaO kell 1 m3 vízhez?

c) Hány kg a napi CaO felhasználás?

d) Hány kg a napi Na2CO3 felhasználás?

e) Hány kg a heti (7 nap) mésziszap képződés?

f) Hány kg CaO-ot és Na2CO3-ot kell venni havonta (30 nap)?

2.3.2 Az ipari víztisztítás technológiája – szám. feladat

3 m3

0,1 kg

0,3 kg

0,568 kg

12,6 kg

9 kg 17 kg

82

Ioncserélő üzemben 300 ℓ/h kapacitással napi 15 órában ioncserélt vizet termelnek. A víz összes keménysége16,8 nkº. A felhasznált kationcserélő műgyanta ioncsere kapacitása 5 mol/kg (egyértékű ion), térfogattömege 1,2 kg/dm3.a) Hány m3 a napi termelés?b) Mennyi a víz keménysége mol/m3-ben?c) Hány kg ioncserélő kell a heti (5 nap)

vízmennyiséghez, ha csak a műgyanta kapacitásának 70 %-a használható ki?

d) Hány dm3 legyen a töltet?e) Hány kg a heti sósav (36%) felhasználás?

(a teljes kapacitásra számítandó!)

2.3.2 Az ipari víztisztítás technológiája – szám. feladat

4,5 m3/nap3 mol/m3

38,6 kg

32 dm3

19,6 kg

83


6

5

4

3

2

1

00 1 2 3 4 5 6 7 8 O2

0 50 100 150 200 250 300 350 400 CO2

0 100 200 300 400 500 600 700 800 H2S

korrózió(mm/év)

O2

CO2

H2S

A szénacél korróziója az

oldott gáztartalom

függvényében

84

Cohrane tálcás

gáztalanító

(álló hengeres)

Dr. Pátzay György: Víz1 (internetről)


85

Graver tálcás gáztalanító

(fekvő hengeres)



86

Fordított ozmózisos víz sótalanító vázlata



87

2.3.2 Az ipari víz-tisztítás technológiája


A mátrai erőművízelőkészítő rendszere

88

2.3.2 Az ipari víz-tisztítás technológiája

A mátrai erőművízelőkészítő rendszere


??

? ? ? ? ? ?

iszap

?

?, ?, ?

iszap

NaOHHCl

?

?

?

Nevezzük meg a részeket, anyagokat!

89


A paksi atomerőművízelőkészítőrendszere


90


A vízforrástól a kondenzátum kezelésig


91

VÉGEa 6. témacsoportnak.

ISMÉTLÉSkövetkezik

2010. 04. 22-én, 23-ánellenőrző kérdések:

http://tp1957.atw.hu/ktech_6e.doc

azutánTÉMAZÁRÓ DOLGOZAT

2010. 04. 26-án (H!).

92


6

5

4

3

2

1

00 1 2 3 4 5 6 7 8 O2

0 50 100 150 200 250 300 350 400 CO2

0 100 200 300 400 500 600 700 800 H2S

korrózió(mm/év)

O2

CO2

H2S

Olvassa le az ábráról, hány mg/dm3 O2 okoz ugyan-olyan mértékű korróziót, mint 300 mg/dm3 H2S?

93


6

5

4

3

2

1

00 1 2 3 4 5 6 7 8 O2

0 50 100 150 200 250 300 350 400 CO2

0 100 200 300 400 500 600 700 800 H2S

korrózió(mm/év)

O2

CO2

H2S

Olvassa le az ábráról, hány mg/dm3 CO2 okoz ugyan-olyan mértékű korróziót, mint 4 mg/dm3 O2?

94


6

5

4

3

2

1

00 1 2 3 4 5 6 7 8 O2

0 50 100 150 200 250 300 350 400 CO2

0 100 200 300 400 500 600 700 800 H2S

korrózió(mm/év)

O2

CO2

H2S

Olvassa le az ábráról, hány mg/dm3 H2S okoz ugyan-olyan mértékű korróziót, mint 4 mg/dm3 O2?

95

Környezettechnika – 2. félév – házi feladat

1. Egy „RO”-víz készítő üzem óránként 1600 ℓ vizet állít elő. Az előtisztított (szűrt) víz kiindulási oldott anyag koncent-rációja 0,020 mol/dm3, a permeátumé 0,001 mol/dm3, a koncentrátumé 0,140 mol/dm3 Hány m3/h a vízfogyasztás?

A részleges anyagmérleg:

N·0,020 = 1,6·0,001 + (N–1,6)·0,140

0,02 N = 0,0016 + 0,14 N – 0,224

0,2224 = 0,12 N

N = 1,853 m3/h

A vízfogyasztás: 1,853 m3/h

96


2. 1 m3 pH = 2,4 szennyvíz semlegesítéséhez hány g CaO szükséges?

c(H3O+) = 10-2,4 mol/dm3 = 0,00398 mol/dm3

= 3,98 mol/m3

V = 1 m3

n(H3O+) = 3,98 mol

n{CaO} = 1,99 mol

M{CaO} = 56 g/mol

m{CaO} = 111,4 g

97


3. Egy ivóvíz fertőtlenítő medencében a vizet klórgázzal fertőtlenítik. A termelés Q = 15 m3/h. A víz fertőtlení-téséhez 18 mg/dm3 klór használódik el. A fertőtlenített víz maradék klór koncentrációja B = 2 mg/dm3. Hány kg a napi (24 h) klór szükséglet?

18 + 2 = 20 mg/dm3

= 20 g/m3

Q = 15 m3/h = 360 m3/nap

20 g/m3 · 360 m3/nap = 7200 g/nap = 7,2 kg/nap

98

Környezettechnika – 2. félév – házi feladat 4. Vízlágyító üzemben 600 ℓ/h kapacitással napi 8 órában

meszes előlágyítást alkalmaznak. A víz magnézium-keménysége 2 nkº, karbonát-keménysége 6 nkº, szén-dioxid „keménysége” 2 nkº. Hány kg CaO kell 1 m3 vízhez?

6 + 2 + 2 = 10 nkº =

= 100 mg/dm3

= 100 g/m3

= 0,1 kg/m3

99

Környezettechnika – 2. félév – házi feladat 5. A kationcserélő gyantán kimerülésig 15 m3 12,6 nkº

keménységű vizet vezettek át. Mennyi az ioncserélőről jövő víz pH-ja?

12,6 nkº =

= 126 mg/dm3

= 126 g/m3

M(CaO) = 56 g/mol

c(CaO) = 2,25 mol/m3

c(H3O+) = 4,5 mol/m3 = 0,0045 mol/dm3

pH = 2,35

Documents

Környezettechnika 6. témacsoport