Ugrás a tartalomhoz

Szennyvíztisztítási technológiák I.

Dr. Simándi Péter (2011)

Szent István Egyetem

10. fejezet - Másodlagos (harmadlagos) tisztítás megkönnyítése érdekében végzett előkészítés

10. fejezet - Másodlagos (harmadlagos) tisztítás megkönnyítése érdekében végzett előkészítés

Bevezetés

A szennyvíz heterogén diszperz rendszer. Sok olyan vegyület, anyag található benne, amit a szennyvíztisztítás során több szempont miatt is el kell távolítani. Egyesek ezek közül mérgezőek, mások a felszíni vízfolyásba eutrofizációt okoznak, de vannak olyan anyagok is, melyek jelenléte a tisztítási folyamat hatásfokát rontja, terhelését növeli. Ilyen anyagok a kolloid tartományba eső, nagyon kis méretű lebegő anyagok, amiket célszerű minél előbb eltávolítani a rendszerből. Ha ezek egy részét már az előülepítés során sikerül eltávolítani, energiát és hatásfok növelést érhetünk el.

Ezeket derítéssel tudjuk kicsapni a rendszerből, majd utána valamilyen fázisszétválasztási (ülepítés, szűrés, stb.) eljárással távolíthatjuk el a vízből.

A szerves anyagok eltávolítása biológiai módszerrel történik a leggyakrabban, amihez viszont optimális körülmény kell a mikroorganizmusoknak. Ezek közül az egyik legfontosabb paraméter az ideális pH beállítása. Ez a folyamat semlegesítéssel történik.

Mindkét eljárás a kémiai kezelések körébe tartozik, de ezekkel intenzifikálni lehet a fizikai és biológiai tisztítási eljárásokat, és ez az oka, hogy még ebben a tanulási egységben tárgyaljuk és nem a kémiai tisztításnál.

Követelmény

  • Tudja hol, hogyan és mit kell alkalmazni a másodlagos (harmadlagos) tisztítás megkönnyítése érdekében.

  • Ismerje a semlegesítéshez és koaguláláshoz használt vegyszereket és berendezéseket.

Kolloidok stabilitása

A vizek lebegőanyag-tartalmát a vízben lévő szuszpendált anyagok; ülepedőképes illetve kolloid méretű részecskék adják. Azok a szennyeződések, mely nem ülepednek le a korábbi eljárások során, általában 0,1 mm-nél kisebb szemcsékből álló lebegő anyagok. A kolloid részecskék alapvető jellemzője a stabilitás, a pelyhesedéssel szembeni ellenállás, amelynek oka egyrészt a közegben diszpergált részecskék kis mérete (3x10-6-4x10-6 m), másrészt kis tömege (ezért a gravitáció hatására nem ülepednek). A vizes szuszpenzió kolloid részecskéi, mint minden vízzel érintkező szilárd test, felületi energiájuk révén a vízből ionokat (főleg anionokat) adszorbeálnak, ezáltal elektrosztatikusan negatív töltésűek, az azonos töltésű részecskék pedig taszítják egymást.

Ez a jelenség elsősorban a szilárd részecske-folyadék határfelület tulajdonságaitól, szerkezetétől és az elektromos töltésektől függ. Az azonos töltések miatti taszítóerők ugyanis annál jobban meg tudják akadályozni a részecskék ülepedését, minél nagyobb azok tömegegységre jutó fajlagos töltése. A felülethez szorosan kötődő anionok rétege körül egy lazább kationokból álló réteg is kialakul, ezek alkotják együttesen a részecske körüli elektromos kettősréteget.

A szilárd és a folyadék fázis egymáshoz viszonyított elmozdulásakor egy vékony folyadékréteg a szilárd részecskével együtt mozdul el. A szilárd részecskékhez tapadva maradó és az attól elmozduló folyadékréteg határán mérhető potenciál az ún. Zeta-potenciál (55. ábra). Az ionok kötődése a határfelülethez a kettős réteg külső terében lazább. A határfelület a pozitív töltésű ellenionra elektrosztatikus vonzást gyakorol. Minél nagyobb a kationok vegyértéke és koncentrációja, a zeta-potenciál annál jobban csökken. Ezt a jelenséget alkalmazzák a vízkezelésben a kolloidok eltávolítására a derítési eljárás során.

55. ábra. A kolloid részecskék Zeta potenciálja, a részecskék potenciál szerinti megoszlása egyes víztípusokban (Öllős G., Vízellátás)

A különféle víztípusokban jelenlévő szuszpendált szilárd anyagok közül a kolloid méretűeknek jut a legfontosabb szerep. A kolloidális lebegő részecskék kevesebb napfényt engednek a vízbe, ami a fotoszintézist akadályozza, ezáltal a víz oxigéntartalmát csökkenti. Bizonyos típusú kolloidális szennyezések (pl. élelmiszeripari hulladékok) pedig, mint bontható szerves anyagok, ezen túlmenően még jelentős mennyiségű oxigént is fogyasztanak.

A kolloid méretű szennyező anyagok azért is különös figyelmet érdemelnek, mert ülepítéssel, szűréssel - tehát egyszerű fizikai elválasztási módszerekkel - a nagyobb méretű lebegő részekkel azonos módon nem távolíthatók el a vízből. Nagy fajlagos felületük miatt sokféle anyagot képesek megkötni, így koncentráltan tartalmazhatják és tartalmazzák sok esetben az egészségre káros szerves (ezek között esetleg élő szervezetek, mint pl. baktériumok, gombák, vírusok) és szervetlen mikroszennyeződéseket is.

Derítés

Derítőszerek hatására a nyersvízben lévő szilárd részecskék destabilizálódnak, majd agglomeráció révén nagyméretű pelyheket ún. flokulumokat hoznak létre, amelyek a szilárd-folyadék fázisok szétválasztásával távolíthatók el a vízből.

A vízben jelenlevő anyagok eltávolításának hatékonyságát a vegyszerek minősége és mennyisége, a kezelés pH-ja, az esetleges segédanyagok adagolása, és a fáziselválasztás módja, viszonyai szabják meg.

Derítés: célja minden esetben a vízben lebegő, 0,1 mm-nél kisebb átmérőjű szilárd, szervetlen, szerves kvázi-kolloid részecskék, illetve egyben az általuk szorbeált mikro-szennyező anyagok eltávolítása. Derítéskor a vegyszeradagolás révén a szennyező anyagok makropelyhekbe tömörülve teszik lehetővé a fázisszétválasztást. Az eredetileg vízben jelen levő, fizikai módszerekkel nem elkülöníthető komponenst a derítés során el tudjuk választani a vízből.

A kolloid részecskék alapvető jellemzője a stabilitás, a pelyhesedéssel szembeni ellenállás. A termodinamikailag viszonylag stabil (reverzibilis) kolloidok hónapok elteltével is csak kis mértékben pelyhesednek.

Koaguláció: a vízkezelés során a kolloid részecskék destabilizálását jelenti, amely a részecskék közötti taszítóerő csökkenésének ill. megszűnésének hatására következik be.

A részecskék destabilizálása megvalósítható:

  • töltéssemlegesítéssel, pl. elektrolitokkal;

  • speciálisan szorbeálódó vegyületekkel.

Flokkuláció: pehelyképződés; a destabilizált (koagulált) részecskék további összekapcsolódása nagyobb halmazokká.

A lassan pelyhesedő kolloidrendszer pelyhesedő rendszerré alakításának folyamatát kolloid-destabilizálásnak nevezzük. Ezt a derítőszerekkel elérhetjük:

  • a diffúz kettős réteg vastagságának csökkentése,

  • a kolloid részecskék kémiai csapadékba való beépülése,

  • az adszorpció és a részecskék között kialakuló hídkötés révén.

A kolloidok Zeta-potenciáljának csökkentésére a kationok közül a többértékű fémionok alkalmazása előnyös. (A Schulze – Hardy szabály értelmében az ionok koaguláltató képessége töltésük növekedésével hatványozottan nő.) A folyamat lényege az, hogy kis vegyszer mennyiséggel gazdaságosan távolítsuk el a komponenst, miközben az adagolt derítőszerből a lehető legkevesebb maradjon a tisztított vízben (a „tisztítószer” ne váljon szennyező komponenssé).

A kolloid-destabilizálás gazdaságosan rendszerint csak a háromértékű fémsókkal biztosítható. Ezek a vegyületek hajlamosak a hidrolízisre, ezért a rendszerben a kolloid fázis megbontásával nagy fajlagos felületű csapadékot képeznek, ami képes megkötni a szennyező komponenseket és ezáltal azokkal együtt könnyen elválasztható a víztől.

A vizek tisztításakor a töltés semlegesítésére elsősorban Al3+ és Fe3+ vegyületeket használnak. A háromértékű fémsók alkalmazásának előnye hidrolizáló sajátságaikban is rejlik. E fémsókból vízbe adagolásukat követően pozitív töltésű közbenső termékek (polihidroxi vegyületek) képződnek. Ezek csökkentik a kolloid részecske határrétegének zeta-potenciálját.

Az alumíniumnak számos hidroxo-komplexe van, amelyek képződése bonyolult, termodinamikailag instabilak. Ilyenek:

A szerves koagulánsok is hatékonyan alkalmazhatók egyes esetekben, gyakran nem is eredményes nélkülük a kezelés. Ezek általában szintetikus úton előállított polimer-szerkezetű vegyületek: dimetil-dilauric-ammónium-klorid, alkilamin-epiklór-hidrin, etil-imin vagy dicián-diamin stb. Szélesebb körű felhasználásukat a szervetlen sókhoz viszonyított magasabb kezelési költség korlátozza.

A hidrolízis további szakaszában az átmeneti vegyületek fokozatosan elvesztik töltésüket és a kolloidokat szorbeálva rosszul oldódó hidroxid pelyheket alkotnak, amelyek makroszkopikus csapadék formájában kiválnak a vízből.

A hidrolízist a víz változó keménysége teszi teljessé a következő bruttó folyamat formájában:

A felszíni vizek lebegőanyag-tartalmának eltávolítására a gyakorlatban hidrolizáló fémsót és vízoldható polimert együttesen alkalmazó derítőeljárások is elterjedtek.

Ez esetben flokulációs folyamat játszódik le. A flokuláció: pehelyképződés a destabilizált (koagulált) részecskék összekapcsolódása nagyobb halmazokká, a diszperzió részecskéi közötti taszítóerők megszüntetését követően létrejövő részecske aggregálódás. Ismeretes, hogy vannak olyan lineáris polimerek (hosszú láncmolekulák), amelyek vizes oldataikban töltéssel rendelkező csoportokkal rendelkeznek. Ha egy ilyen óriásmolekula több kolloid-részecskéhez is kapcsolódik elektrosztatikusan - töltés semlegesítéssel - összefüggő részecskerendszer (flokulum) jön létre, amely mérete és tömege folytán gravitációs erő hatására ülepedni képes. A kolloid rendszer részecskéi között így molekuláris híd létesül, flokulum (valódi pehely) keletkezik. Polimer flokulánsoknak (vagy polieletrolitoknak) általában két előnyös hatást tulajdonítanak: nagymértékben csökkentik a lebegő anyag koncentrációját és növelik a pelyhek ülepedési sebességét (56. ábra).

Megjegyzendő azonban, hogy az előülepítéshez mégsem használnak a lakossági szennyvizek tisztításánál polielektrolitot. Ez azért van, mert a polielektrolit maradéka megváltoztatva a víz viszkozitását, rontja a következő lépésben az oxigénbevitel lehetőségét, miközben az eleveniszapos részben a polimer maradék koaguláló hatása sem előnyös.

56. ábra. Flokkulálás FeCl3 alkalmazásával

Hidrolizáló fémsóként alumínium-szulfát, polimerként anionos polielektrolit (pl. részben hidrolizált poliakrilamid) használata gyakori. Ez esetben a kolloid felületi töltését az adagolt alumíniumsó nemcsak semlegesíti, hanem meg is változtatja. Az így kialakult pozitív töltésű felületekhez kötődnek az anionos polimer funkciós csoportjai. Az ilyen eljárások nagy hatékonyságúak. A vegyszereket a gyors és homogén eloszlatás biztosítása céljából oldat formájában adagolják a derítendő vízhez. Az alkalmazott vegyszeradag a vízminőségtől függően változik, általában 5-150 mg Al2(SO4)3/dm3 víz illetve 0,1-0,5 mg polimer/dm3 víz nagyságrendű.

A vízoldható polimerek adagolásakor kialakuló pelyhek ún. hídképződéssel jönnek létre. A folyamat első lépése a polimerek szorpciója a szilárd részecskék felületén, mikropelyhek képződése (57. ábra). Ezt követi a mikropelyhek nagyméretű, jól ülepedő pelyhekké való összekapcsolódása. A makroméretű pehelyképződést a polimer szerkezete teszi lehetővé (58. ábra). A kolloid felületen a polimermolekula egy része szorbeálódik, a többi rész szabadon mozog az oldatban és újabb részecskékhez képes kötődni. Így a polimer mintegy hidat képezve a pehelyegységek között a mikropelyhek hálósodását, összekapcsolódását eredményezi. A képződött makropehely a fémhidroxid pelyheknél jóval nagyobb méretű, tömörebb szerkezetű, így hatékonyabb szilárd-folyadék elválasztást tesz lehetővé.

57. ábra. Mikropelyhek képződése a derítési folyamatban

58. ábra. Makropelyhek képződése a derítési folyamat flokulációs fázisában

A felhasznált polimer lehet lineáris vagy elágazó láncmolekula, szintetikus vagy természetes eredetű, szervetlen vagy szerves, de általában nagy molekulatömegű vegyület, disszociációra képes csoportjai szerint kationos, anionos vagy nem-ionos jellegű. A kationos polielektrolitok a vizek kolloid részecskéinek töltéssemlegesítésére közvetlenül is alkalmasak, a nem-ionosak hidrogénhidakkal, az anionosak a diffúz kettősréteg ellentétes töltésű ionjaival létesítenek szorpciós kapcsolatot.

A kationos polielektrolitok alkalmazása gazdasági okok miatt a vízderítésben általában nem, csupán a szennyvíziszap kezelésében terjedt el a gyakorlatban.

Videó: Polielektrolit keverő

Az alumínium-szulfáttal végrehajtott derítés hatékonysága nemcsak polimerek alkalmazásával fokozható. Ismeretesek olyan eljárások is, amelyek derítési segédanyagokat is felhasználnak. Ilyen segédanyag lehet pl. a homok a képződött flokulum fajsúlyának növelésére (Cykloflokk eljárás), vagy szorpciós tulajdonságú adalék, mint az aktív szénpor vagy az agyagásványok. Az agyagásványok a flokulum-méret növelése mellett a hatékonyabb szennyezőanyag-eltávolítást is szolgálják. A segéd-derítőszerként (Flygtol eljárás) alkalmazott kőzetnek (Na-bentonit) szemcséi jó duzzadóképességgel, nagy fajlagos felülettel és szorpciós (ioncsere) tulajdonságokkal rendelkeznek. A polimerrel is kémiai kölcsönhatást létesít, használata a pehelyméret és a derítési hatásfok növelését egyaránt elősegíti. Derítéskor a kőzetszemcsék vizes szuszpenzióját használják.

A koagulálószerek alkalmazásakor általában hátrányt jelent az, hogy a képződő pelyhek kis fajsúlyúak, így nehezebben ülepíthetők. Ezért a nagyobb, tömörebb, nehezebb pelyhek előállításához alkalmazzák a segéd-derítőszereket. Ezek, mint súlyzóanyagok növelik a pelyhek ülepedési sebességét, és azáltal, hogy felületükön megkötik, illetve rácsukba befogadják (vagy belső pórusaikba) a vízben lebegő pelyheket és önálló kolloidokat, a szennyezőanyag eltávolítást javítják. Segéd-derítőszerek használatakor ily módon a koagulálószerek adagja csökkenthető, illetve a derítés hatékonysága fokozható.

A koagulálás, flokulálás folyamatai legtöbb esetben jelentősen hőmérséklet és pH függőek. A vízben lévő kolloidok töltése, egyes derítővegyszerek ionformája egyaránt pH függő. Pl. az Al3+ vegyületek hidrolíziséhez az optimális pH tartomány 6-6,5 pH.

A vegyszeradagolást követően kialakuló pelyhek igen érzékenyek a hidraulikai viszonyokra. A pehelyhez a vízben lévő sokféle szennyezőanyag is hozzátapad, és részévé válik, vagyis a felépítése meglehetősen összetett. A pehely bizonyos mértékig növekedni képes, utána egyes részei, különösképpen, ha az áramlástani viszonyok kedvezőtlenek, leválhatnak a már kialakult pehelyről. Keverés során a pehely átmérője, fajsúlya, sűrűsége, az alkotó anyagok egymáshoz viszonyított aránya nem tekinthető állandónak.

Lényeges szerepet játszanak ezért a derítőszerek alkalmazásakor a mechanikai körülmények is. A vegyszerek adagolásakor a vegyszert és a tisztítandó vizet igen gyorsan össze kell keverni. Ez egyrészt a vegyszer homogén eloszlatását biztosítja, másrészt azt, hogy a vegyszerek még aktív, reakcióképes állapotukban (pl. a polihidroxidok) reagáljanak a lebegőanyag-részecskékkel. A gyors vegyszerbekeverést követően a primer aggregátumok további ütköztetését, a pehelyméret növelését lassú keveréssel (0,4-0,8 m/s) kell elősegíteni.

A keverési sebességek (a folyadékban kialakuló ún. sebesség gradiens) optimális megválasztása mellett az alkalmazott keverésidőt is optimalizálni kell. (A keverésidő növelése ugyanis az aggregátum-képződés mellett az aggregátumok aprítását is eredményezheti.)

A csapadékképzési és a kolloid destabilizációs folyamatok gyorsak, ezért intenzív vegyszerbekeverésre van szükség, míg a pehelynövekedés lassú folyamat, ezt a lassú keverés segítheti elő.

Jó flokkulálásnál a flokkulátorból kivett vízmintában ötperces ülepítés után min. 20-30tf% iszapnak kell lenni. 25 mg/dm3-nél kevesebb lebegőanyagot tartalmazó nyers iszap-visszakeverés vagy mesterséges iszapképző anyag adagolása nélkül jó hatásfokkal flokkulálni általában nem lehet.

Hatásos flokkulációhoz 10-30 perc keverési idő szükséges. A vegyszeradagolás szabályozása mellett a flokkulátor mozgási sebességének és a visszavezetett iszap mennyiségének szabályozásával lehet módosítani a flokkulálás hatásosságát.

A derítési folyamat a koagulációból, a pelyhesedésből (flokkuláció) és a leülepedésből áll. Ehhez olyan berendezés szükséges, mely a vegyszer bekeverést végzi, így a koaguláció létrejön, a második a pelyhesedést hozza létre és végül az ülepítést végzi a medence.

Ezek a derítők lehetnek vízszintes vagy függőleges átfolyásúak.

Derítés vízszintes átfolyású ülepítőben

Ha vízszintes áramlású ülepítő medencében derítünk, az ülepítő előtt külön flokkulátort kell alkalmazni és a flokkulátor előtt kell a vízbe a koaguláló vegyszert beadagolni. 2-4 óra a tartózkodási idő , az ülepedési sebesség maximuma 0,5 mm/s, ezért igen nagy méretű műtárgyra van szükség.

Egy függőleges átfolyású derítőt ábrázol az 59. ábra, amely magába foglalja a pelyhesítő és derítő teret is.

59. ábra. Szűrőderítő (Bukovinszky L. - Marjai Gy.: Közműellátás)

A tisztítandó víz és az ülepítendő iszappelyhek mozgási iránya szerint a derítő lehet:

  • ellenáramú derítő, ha a vízáramlás lefelé, az iszappelyhek mozgása (ülepedése) lefelé történik (60. ábra);

  • egyenáramú a derítő, ha az iszap is és a víz is felfelé mozog a derítőtérben (iszapfölözős derítő) (61. ábra).

Függőleges átfolyású, lebegő-iszapfüggönyös derítők

Ha egyszerű ülepítéssel derítünk, általában nagyon sok mikropehely marad a derített vízben. Ezért előnyösebb a lebegő-iszapfüggönyös derítés. A víz felfelé áramlási sebessége a lebegő iszapfelhő fölötti, tiszta vizű térben kisebb, mint a közepes méretű pelyhek ülepedési sebessége. Az iszapos víztérben, az iszapfelhőben azonban az iszapszemcsék között ennél nagyobb sebességgel áramlik a víz. Ez a nagyobb sebesség tartja lebegésben az iszapfelhőben elhelyezkedő iszapszemcséket, melynek a derítés szempontjából fontos szűrőhatása van. A derítendő vízben érkező apró mikropelyhek ugyanis a lebegő iszaprétegen áthaladva, a nagyobb pelyhekhez tapadnak, mintegy kiszűrődnek a lebegő iszapszűrőben.

A függőleges áramlású derítőkben a víz felfelé áramlási sebessége általában 05-1,2 mm/s. Az iszapfelhőnek 2-4 m vastagságúnak kell lennie ahhoz, hogy megfelelő szűrőhatás legyen. Az iszapfelhő felett a tiszta víz rétegmagassága 1,5-2 m.

Az iszapfelhőben az iszap helyenként összesűrűsödik, és az iszapfelhőben járatok alakulnak ki. A kialakuló járatokban a víz sebessége megnő, s a szűrőhatás annyira leromlik, hogy nagy mennyiségű mikropehely tör át a derített vízbe. Ezt keveréssel, vagy műanyag csőkötegek beépítésével szüntetik meg.

A derítendő víz folyamatosan szállítja az iszapot a derítőbe. A lebegőiszap túlsűrűsödésének elkerülése érdekében a fölös iszapmennyiséget folyamatosan el kell vezetni a lebegő iszapfelhőből, amire két megoldást használnak.

A „fölözéses iszapelvezetés”-nél az iszapfelhő felső szintjén bukón távozik a fölösleges iszap a sűrítőbe, ahonnan az összegyűlő iszapot időnként kieresztik. Ez egyenáramú derítés, mert itt a víz és az iszap mozgási iránya megegyezik. Az egyenáramú derítésnél az iszapfelhőt csak a vegyszeradagolás és a derítőn átfolyatott vízmennyiség, ill. az ennek megfelelő fölfelé áramlási sebesség változtatásával lehet szabályozni.

Az ellenáramú derítésnél a víz fölfelé, az iszap ellenkező irányba, lefelé áramlik. Az iszapfelhő alján kialakuló legnagyobb sebesség, a toroksebesség változtatásával szabályozni lehet az iszap kiülepedését és ezzel az iszapfelhő sűrűségét és magasságát. Az iszapfelhő sűrűségét és a szűrőhatást a fölfelé áramlás sebessége, a nyersvíz lebegőanyag-tartalma, a vegyszeradagolás és flokkulálás eredményessége együttesen határozza meg.

A korszerű derítőket a flokkulátorral általában egybeépítik. Ezek egy részénél a derítőbe belépő nyersvíz sebességének energiájával biztosítják a flokkuláláshoz szükséges keverést. A nagyobb teljesítményű, korszerű megoldásoknál viszont gépi hajtású flokkulátort alkalmaznak.

Az iszapfölözős „Korridor” derítő két szélső medencéjén áramlik át a tisztítandó víz 70-90%-a, míg a középső iszapsűrítőn áthaladó 10-30% vízmennyiség viszi magával folyamatosan a fölös iszapot az iszapfelhőből. Az iszapsűrítő fölfelé áramlási sebessége csak töredéke a szélső derítőmedencék fölfelé áramlási sebességének, így abban kiülepednek a kisebb pelyhek is.

60. ábra. Korridor típusú ellenáramú (iszapfölözős) derítő (Költő G. – Pálhidi A: Vízműkezelő technológia 2.)

A lebegő iszapfüggönyös reaktorban szabályozható a flokkulátor-szivattyú teljesítménye a fordulat változtatásával, szabályozható továbbá az iszap-visszakeverés a szívócső-teleszkóp emelésével vagy süllyesztésével és a lebegő iszapfelhőt megtámasztó toroksebesség. E sokrétű szabályozással könnyen lehet alkalmazkodni a változó vízminőséghez.

61. ábra. MÉLYÉPTERV-VÍZGÉP típusú lebegő iszapfüggönyös derítő (Költő G. – Pálhidi A: Vízműkezelő technológia 2.)

Derítéssel el lehet távolítani a vízben levő szerves és szervetlen lebegőanyagok 95-99%-át. Ennek a hatásfoknak az eléréséhez jól megválasztott koaguláló vegyszerek, elegendő ideig tartó, kellő intenzitású flokkulálás és megfelelő iszapsűrűség fenntartása szükséges mind a flokkulálásnál, mind a lebegőiszap-térben. A flokkulálás intenzifikálható flotálással is (62. ábra).

62. ábra. Flokkulálás és flotálás együttes alkalmazása

A derítési és flokkulálási próba

Erre a célra laboratóriumi próbakeverő berendezést használnak, mellyel egyidőben 5-6 db 1 literes mintát lehet azonos keverési teljesítménnyel flokkulálni.

  • A vegyszeradag meghatározására lombikvizsgálatot használnak.

  • A vizsgálat célja a minimális koaguláció-dózis közelítő meghatározása.

  • Hat azonos mennyiségű szennyvíz mintához (500-1000 ml) lombikba különböző növekvő mennyiségű derítőszert (-40%-+40%) adagolnak.

  • Ezt követően a lombik tartalmát keverni kell (először a koaguláció szimulálása céljából gyors keveréssel, majd a flokkuláció hatásának mérésére lassú keveréssel.

  • Ezután az ülepedés (nyugalmi szennyvíztérhez hasonlóan) következik.

  • A lombiksorozatból a legkisebb derítőszer dózis- amely még elegendő ülepedést biztosít - alkalmazható a napi kezelésnél.

Azt a mintát ítéljük a legjobbnak, amelyikben 1 óra ülepítés után a legtisztább vizet kapjuk.

A flokkulálási próbánál nem érvényesül az iszap-visszakeverés hatása, továbbá a derítésnek a lebegőiszap-függönyben lejátszódó szakasza sem. Ezért a keverő próbák csak tájékoztató jellegűek. A gyakorlatban általában 10-30%-kal kevesebb vegyszerrel lehet ugyanazt a derítési hatásfokot elérni a korszerű lebegőiszap-függönyös derítőkkel.

Semlegesítés

A semlegesítés során a savas vagy lúgos oldatok pH-értékét vegyszer adagolásával pH ~ 7-re állítják be. Gyakran csak ezt a kezelési módszert alkalmazzák, mielőtt a szennyvíz a csatornahálózatba kerül. Több lépésből álló tisztítás során a semlegesítés általában megelőzi a többi módszert. A biológiai szennyvíztisztítás előtt semlegesítést kell végezni, ha a pH-érték jelentősen eltér a baktériumok számára optimálisnak tekinthető pH=7-től. A pH-érték beállítása más esetekben is fontos lehet, pl. emulziók megbontásakor, a kémiai eljárások reakciókörülményeinek optimalizálásakor (pl. klórozás, redukció).

A savas vagy lúgos szennyvizeket célszerű a keletkezési helyükön semlegesíteni, mivel a szállításukat megdrágítja, ha korrozív hatásúak.

A savakat lúgokkal, a lúgokat savakkal semlegesítik. A semlegesítőszerek leggyakrabban szervetlen vegyületek, de ha biológiai kezelést alkalmaznak a későbbiek során, alkalmazhatnak szerves vegyületeket is.

Lúgos hulladékok semlegesítésére rendszerint sósavat, kénsavat vagy széndioxidot használnak. A kénsav olcsóbb, mit a sósav, de ha a semlegesítést anaerob biológiai kezelés követi, kén-hidrogén keletkezésével is számolni kell. A széndioxid alkalmazása akkor gazdaságos, ha füstgáz formájában áll rendelkezésre. A sósav előnye, hogy oldható reakciótermékek keletkeznek.

A savas hulladékok semlegesítésére leggyakrabban különböző mészféleségeket, valamint nátrium-hidroxidot, ritkábban ammónium-hidroxidot használnak. Bár a NaOH sokkal drágább, mint a többi, mégis gyakran használják, mert egyszerű a tárolása és az adagolása, gyors a reakció és oldható végtermék keletkezik. A mészféleségek nem olyan reakcióképesek, mint a nátrium-hidroxid, és a keletkező szén-dioxid (kivéve oltott mész) habzási problémákat okozhat.

A semlegesítő berendezések általában betonból készült, több rekeszből készült kádak. A kád falát korrózióálló bevonattal látják el. Ha szerves anyagok jelenlétével is számolni kell, a bevonatnak ezekkel szemben is ellenállónak kell lenni. A szükséges reaktortérfogat csökkentése érdekében célszerű mindegyik rekeszbe keverőt tenni.

A semlegesítő berendezések viszonylag könnyen automatizálhatók. Mérni kell a betáplált és az elfolyó szennyvíz pH-értékét, valamint a térfogatáramot, és e paraméterektől függően kell változtatni a beadott semlegesítőszer térfogatáramát. Ha a szennyvíz pH-értéke és áramlási sebessége viszonylag állandó, elég a bemeneti paraméterek alapján végezni a szabályozást.

Összefoglalás

A kolloid méretű lebegőanyagok eltávolítása viszonylag nagy stabilitásuk miatt nehézkes. A szennyvízből való eltávolításukra dolgozták ki a derítést, mely három részből áll:

  • koagulálás,

  • flokkulálás

  • fázisszétválasztás.

A koaguláció a kolloid részecskék destabilizálását jelenti, amely a részecskék közötti taszítóerő csökkenésének, ill. megszűnésének hatására következik be.

A részecskék destabilizálása megvalósítható:

  • töltéssemlegesítéssel, pl. elektrolitokkal;

  • speciálisan szorbeálódó vegyületekkel.

Leggyakrabban vas(III) és alumínium sókat alkalmaznak, melyek hatására mikropelyhek keletkeznek.

Flokkuláció: pehelyképződés; a destabilizált (koagulált) részecskék további összekapcsolódása nagyobb halmazokká. Általában polimert adnak a koagulált szennyvízhez, aminek hatására makropelyhek keletkeznek. Ezt egy lépésben is meg lehet valósítani, ha polielktrolitot alkalmaznak.

Fázisszétválasztás során a flokkulumokat kiülepítik, vagy flotálással lefölözik.

Semlegesítéssel a semleges pH-értéktől eltérő szennyvizeket savval, vagy lúggal pH ~ 7 értékre állítják be.

Lúgos hulladékok semlegesítésére rendszerint sósavat, kénsavat vagy széndioxidot, míg a savas hulladékok semlegesítésére leggyakrabban különböző mészféleségeket, valamint nátrium-hidroxidot, ritkábban ammónium-hidroxidot használnak.

Ellenőrző kérdések

  1. Ismertesse a derítés célját és a derítés technológiájának főbb lépéseit!

  2. Ismertesse a koagulálás célját és a végrehajtás módját!

  3. Ismertesse a flokkulálás célját és a végrehajtás módját!

  4. Milyen célból és hogyan végezzük a próbaderítést?

  5. Miért van szükség a semlegesítésre?