Hidrológiai Közlöny 1971 (51. évfolyam)

3. szám - Dr. Benedek Pál: Tervezési irányelvek módosítása az eleveniszapos szennyvíztisztításnál (I. rész)

Dr. Benedek P.: Tervezési irányelvek Hidrológiai Közlöny 1971. 3. sz. 107 I OC 4 So Jv X,yf*fi)qX,S

t J V

u \qX\8, t v

x tje ) " \ \j£3/ W fíq X

3 S

e x" 2. ábra. Folyamatos táplálású eleveniszapos rendszer működési diagrammja Fig. 2. Operational diagram of continuous — feed, activated sludge system koncentrációra csökken, miközben a X

l koncentrációjú eleveniszap v

x

n\ y sebességgel (X

1 + X

2) koncentrációra szaporodik. A szaporulatot, tehát az X

2 töménységű fölösiszapot ki kell vezetnünk a rendszerből, hogy az egyensúly biztosítva legyen. Az X., két részből áll: X', a fázisszétválasztóból (utóülepítőből) menthetetlenül elúszó eleveniszap lebegőanyag töménysége, X'í pedig a mesterségesen (a „tulajdonképpeni fölösiszapként") kivett anyag, q vízhozamra vonatkoztatott töménysége (a fölösiszappal kivezetett víz hozamát elhanyagoljuk). A rendszer elején Rq vízhozammal recirkuíáltatott, ún. visszatérőiszap töménysége X

3. A különböző iszapkoncentrációkra a következő egyenlőt lenség jellemző : X

3 ]> X

1 X.

2 A 2. ábra szerinti séma alapján felírva a rendszerre a tápanyaglebontás és iszapszaporodás anyagmérleg egyenleteit, a következő összefüggéseket kapjuk í',-re és ?;, -re: (S

n — S

e)q v»=VX

x illetve, bevezetve a /= V/q összefüggést és A',-el végigszorozva : dS

=S

J

!-S. rr Ml' d

í t Iovabba: a\. (6) qX, VX, illetve t-t behelyettesítve és A\-el végigszorozva: (6a) dXj A "d A t — szemben a szakaszos rendszerrel, ahol a reakciófolyamat időtartamát értettük alatta most egy ún. „számított átfolyási idő", ideális tartályreaktor esetén a vízrészecskék átlagos reaktorbcli tartózkodási ideje. Ha a (6) egyenletet kissé átrendezzük és reciprokát vesszük, kapjuk: V X 1 (7

) ahol B = XJX

2. A Bt szorzatot „iszaiikor" (I

k) néven emlegetjük, melv tehát a nettó fajlagos iszapszaporulati sebesség reciprokával egyenlő. Fontos megjegyezni, hogy az 11 értéknél nagyobb generációs időt igénylő baktériumok „kimosódnak" a rendszerből (I. nitriíikáló baktériumok problémáját később). A Vx-re és v

K-re szakaszos táplálású rendszerben felírt (1) és (2) összefüggések esetünkben akkor érvényesek, ha azokban S helyébe Sí-értéket helyettesítünk. A keverős (artályreaktorban ugyanis Se töménység uralkodik, mert ennek a reaktortípusnak épp az a jellemzője, hogy a belépő S„ koncentráció ugrásszerűen és azonnal Se-re, a kimenő koncentráció értékre csökken. Mármost az így módosított (t) és (2) összefüggéseket (5), vagy ((>) egyenletben v

K ós Vx helyébe iktatva, Se és X, töménységek / és B függvényében történő változása felírható, illetve ábrázolható. Másrészt t, vagy X, változtatásával, Se és X

2 mérésével, a konstansok értékelhetők. A (4) egyenlet folyamatos táplálású rendszerben is változatlanul érvényes és kr mérésével a konstansok értékelését ínég egyszerűbbé tehetjük. Tervezési szempontból általában elegendő a (4), (5) és (7) egyenletek felírása és y, valamint ke konstansok, vagy k*

r, illetve k

e

r állandó mérése. Sőt a négy konstans egyidejű meghatározása is csak akkor szükséges, ha a lebontandó szervesanyag oxigénegyenértéke bizonytalan, feltehetően 1,45-től jelentős mértékben eltér, hiszen mint láttuk, 1,45 g 0

2 = I g szerves anyag viszonyszám alapján számoljuk y-ból k

s

r-1, illetve fre-ből k"

r-1 [<>]. Mint fentiekből látható, a hazai szakirodalomban és méretezési irányelvekben rögzített alapegyenletek lényegében változatlanok, illetve azokon csak finomított a korszerű fermentációs kinetika átvétele a szennyvíztisztítás területére. (Lásd még szimbólumjegyzéket a tanulmány végén.) Sok részletkérdés azonban átértékelésre szorul, mint arra mindjárt rámutatunk. 3. Kísérletek, kutatási és műszaki fejlesztési eredmények A 2. fejezetben előadott elmélet idealizált állapotot tételez fel. Az idealizálás nem csak a keverős tartályreaktor rövidzárás nélküli voltára, továbbá az utóülepítőnek csupán fázis-szétválasztó szerepére vonatkozik. Mint tudjuk, a valóságban legfeljebb megközelíthetjük a rövidzárás nélküli állapotot, de soha el nem érjük ós az utóülepítőben is végbemennek biológiai folyamatok, sok esetben tekintélyes mértékű reakció is lezajlik [(i, 39]. Ezek a módosulások többé-kevésbé követhetők lennének a méretezési képletek levezetésénél. A főproblémát azonban olyan befolyásoló tényezők okozzák, amelyek elsősorban a szennyvíz komplex, sokszor mérgező anyagot is tartalmazó összetételéből, másodsorban az ugyancsak utóbbitól függő eleveniszap sajátosságaiból fakadnak. A szennyvíz összetételének hatása a tisztítási folyamatra Ha szakaszos táplálású rendszerben figyeljük az oldott tápanyag eltűnését a vízfázisból, akkor azt látjuk, hogy az valamilyen görbe szerint, de általában jól mérhető idő alatt történik. Ezzel párhuzamosan mérve az elegv oxigénfogyasztását, gyors változást látunk a légzési sebességben. Az oldott tápanyag beadásával egyidejűleg a légzés felugrik és nagyjából a tápanyag eltűnésével arányos módon csökken le az eredeti értékre. Ha ugyan ezt a kísérletet a kolloid állapotban levő tápanyaggal megismételjük, akkor azt találjuk, hogy a kolloid anyag az eleveniszappal való összekeverés pillanatában szinte meg nem mérhető rövid idő alatt eltűnik a vízfázisból, anélkül, liogy a légzési sebesség lényeges változást mutatna. Ez lassan megemelkedik, majd még lassabban lecsökken az eredeti értékre. E két fenti kísérletből azt a tanulságot vonhatjuk le, hogy az oldott tápanyag bakteriális anyagcserére azonnal hasznosítható, míg a kolloid