Hidrológiai Közlöny 1977 (57. évfolyam)

5. szám - Fikry H. Ghobrial: A sejtanyag, illetve baktériumszaporulat kinetikája az eleveniszapos eljárásban

HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 57. ÉVFOLYAM 5. SZÁM 193—240. oldal Budapest, 1977. május A sejtanyag, illetve baktériumszaporulat kinetikája az eleveniszapos eljárásban FIKKY H. GHOBRIAL* Bevezetés Az eleveniszapos eljárás széleskörben használatos házi és ipari eredetű szennyvizek biológiai tisztítására (Ainsworth, 1966). A különböző szennyvizek eredményes biológiai kezelését egyrészt a bakteriális anyagcsere sokoldalúsága, másrészt a mikroorganizmusoknak az a képessége teszi lehetővé, hogy anyagcseréjük semleges, vagy közel semleges vizes közegben, alacsony szubsztrátkoncentrációk mellett, közönséges hőmérsékleten és nyomáson megy végbe. Tekintettel arra, hogy a szerves szennyező anyagok lebontásában túlnyomóan egyes baktériumfajok vesznek részt, szinte magától értetődik, hogy minden, a folyamat kinetikájának leírására irányuló törekvésnek ki kell terjednie a sejtszaporulat dinamikájára és a mikroorganizmusok szubsztráthasznosítására. Az elmúlt évtizedekben jelentős előrehaladás történt a szennyvíztisztítás mikrobiológiai és biokémiai vonatkozásainak a megértése terén. A folyamatok leírására ajánlott matematikai egyenletek azonban jórészt empirikus összefüggések. A baktériumszaporulat kinetikájának jelentős irodalma van, különösen ami a folyamatos kultúrákat illeti. Ezen a területen széles körben használatosak Monod (1942, 1950) egyenletei. Monod szerint a szaporodási sebesség az alábbi képlet szerint függ a szubsztrátkoncentrációtól: v

z=(vx-s) (k

m + s) (1) ahol v

x a fajlagos szaporodási sebesség, v

x a maximális fajlagos szaporodási sebesség, s a sebességet meghatározó szubsztrátkoncentráció, x a baktérium koncentráció, k

m a telítési konstans vagy másképpen az a szubsztrátkoncentráció, amelynél v

x értéke megegyezik a maximális szaporodási sebesség felével. Az egyenlet érvényességének alapfeltétele, hogy a sebességetmeghatározó szubsztrátanyag koncentrációján kívül minden más szubsztrátanyag vagy feleslegben legyen jelen, vagy koncentrációja konstans legyen. * Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Intézet, aspiAz (1) egyenlet mellett egy másik egyenlet a szubsztráteltávolítást írja le. Ezen egyenlet szerint a szubsztráteltávolítás sebessége a következő: 1 l —VxS v

a = — vx= .f , . , (2) ahol y a szaporulat koefficiense, äZäZ (l sejtszaporulat és az elfogyasztott szubsztrát mennyiségének a hányadosa. A mikroorganizmus-szaporulat és az elhasznált szubsztrát mennyisége közötti összefüggés leírására egy lineáris függvény használatos, amelynek a kidolgozása a következő kutatók nevéhez fűződik: Heukelekian et al. (1951), Weston és Eckenfelder (1955), Hawkes (1961), McCarty ésBroderson (1962), Benedek Pál (1971). Az említett lineáris összefüggés a következő: v

x

n = yv,-\í

e, (3) ahol v

x

n a mikroorganizmusok netto szaporulati sebessége, — v

e a szubsztráthasznosítás, illetve szervesanyageltávolítás sebessége, k

e a mikroorganizmusok elhalási sebességének, illetve a fenntartási energiának a koefficiense. rí 1w *t trö iM-l

w , QR 1-1w 1. ábra. Egy elméletileg teljesen elkevert eleveniszapos rendszer folyamatábrája q a telepre befolyó szennyvíz mennyisége, qR a reeirkuláltatott iszaphozam, q

w az eltávolított fölösiszap mennyisége, a sejtkoncentráció a levegőztető medencében, x,, a sejtanyagkoncentráció a.z elfolyó tisztított vízben, x

3 a sejtanyagkoncentráció a reeirkuláltatott iszapban, » a levegőztető medence térfogata, s

0, illetve s

e a befolyó, illetve elfolyó szubsztrátkoncentrációk Fig. 1. Flow diagram of hypothetical completely mixed activated sludge q is the flow of waste into plant; qR is the flow of the recyeled stream, q

w is the flow of sludge to waste; x

x is the cell concentration in aeration tank, is the cell concentration discharged in effluent; x

3 is the cell concentration in recyeled sludge; v is the volume of aeration tank; and s

e

, s

e are substrate influent and effluent concentration