Hidrológiai Közlöny 1980 (60. évfolyam)

2. szám - Dr. Horváth Imre: Rothasztók méretnövelése

58 Hidrológiai Közlöny 1980. 2. SZ. Dr. Horváth 1.: Rothasztók méretnövelése zonyos esetekben teljesen félrevezető eredményt adna. A fermentációsipari folyamatok szakterületéről mindenek előtt S. Aiba és munkatársai által írt könyvre hivatkozunk, amelynek a méretnöveléssel foglalkozó fejezete röviden tárgyalja a nem-newtoni folyadékként viselkedő fermentációs közegek kezelésével kapcsolatos modellezési problémákat. A szerzők utalnak arra, hogy — számos gyakorlati példa szerint — sikeresen oldhatók meg méretnövelési feladatok az egyenlő fajlagos teljesítmény, valamint a bővített anyagátadási (oxigénátadási) tényező alapján. Ugyanakkor hangsúlyozzák azt is, hogy további vizsgálatok szükségesek a nem-newtoni közegekkel végzett fermentációs műveletek méretnövelési problémáinak tisztázása, pontosítása érdekétien. E témakörben röviden utalunk még F. H. Deindoerfer és J. M. West tanulmányára, amelyben fermentációs közegek reológiai jellemzőit vizsgálták. Munkájukban különösen figyelemreméltónak tartjuk a newtoni és a nem-newtoni (plasztikus és pszeudoplasztikus) közegekre jellemző dimenzió nélküli számok összefoglaló áttekintését, ami alapja lehet a szóbanforgó folyamatok modellvizsgálatának is. Rothasztókban lejátszódó folyamatok közül méretnövelési szempontból a következő műveletek igényelnek fokozottabb figyelmet: az előzőekben kifejtett gondolatok alapján a nem-newtoni közegek keverése; az anyag-és hőátadási jelenségek; a reakciókinetikai (és az ahhoz kapcsolódó pl. gázképződési) folyamatok. A vonatkozó szakirodalom szerint jelenleg még rendkívül kevés információval rendelkezünk a szóbanforgó témakörben — különös tekintettel a struktúrviszkózus közegek összefüggéseire — a méretnövelés pontosabb megközelítéséhez. Mégis célszerű néhány munkát kiemelni, amelyek a további kutatásokhoz kiindulási alapot nyújthatnak. Az anaerob iszapkezelés berendezései modellezésének jelenlegi állásáról K. Jones tanulmánya ad rövid áttekintést. A kutatási gyakorlatban laboratóriumi méretű készülékeket használnak pl. a reakciókinetikai vizsgálatokhoz (a gázképződés folyamatának értékelésével), vagy különböző üzemi feltételek hatásainak vizsgálatához. Ehhez példaként említjük P. Ward munkáját. A modell-, félüzemi és üzemi vizsgálatok eredményeinek összevetése szempontjából értékes R. W. Bayley tanulmánya. A félüzemi és az üzemi méretű rendszerek adatainak összevetése témakörében ezúttal W. N. Torpey munkáját emeljük ki, amely — amellett, hogy rendkívül értékes információkat tartalmaz a különböző méretű rothasztók kapcsolatára vonatkozóan — klasszikus példáját szemlélteti annak, hogy hasonlóságelméleti megfontolások nélkül milyen hibás következtetések tehetők a technológiai folyamat és a berendezések méretnövelése során. Ez világosan kitűnik a hivatkozott tanulmányból, illetve a hozzá csatlakozó hozzászólásokból. A levonható fontosabb következtetéseket az alábbiakban foglaljuk össze. Torpey hivatkozott munkájában New York város egyik szennyvíztisztító telepén lévő rothasztó rendszer terhelhetőségét vizsgálta. Ennek kapcsán az üzemi méretű rendszerre] párhuzamosan egy félüzemi berendezést is felhasználtak, amely alkalmas volt a terhelhetőség szélesebb intervallumban történő elemzésére. A szerző bevezette az ú.n. rothasztási index (Digestion Index) fogalmát: = 100 [%/nap], (8) ahol G a rothasztó napi gáztermelése; Q a napi iszaptérfogat; V a rothasztó névleges térfogata; g az iszapban jelenlévő gáz mennyisége, amely a rothasztót elhagyja. A hivatkozott szerző a rothasztási indexet használta a műtárgy hatékonyságának jellemzésére. Mérések alapján megállapították, hogy azonos tartózkodási idők és azonos fajlagos terhelési viszonyok mellett a rothasztási index értéke eltérő volt az üzemi és a félüzemi méretben. Az eltérés annak ellenére is mutatkozott, hogy a környezeti viszonyokat is (hőmérséklet, pH, stb.) azonos jelleggel állították be — a lehetőségek határain belül — a két különböző méretű rendszerben. A rothasztási index értékében jelentkező számszerű eltérést Torpey elsődlegesen azzal indokolta, hogy üzemi méretben nem volt lehetőség olyan intenzitású iszapkeverés megvalósítására, amely lehetővé tette volna, hogy a teljes rothasztó térfogat hatékonyan kihasználható legyen. Ez gyakorlatilag azt jelentette, hogy az üzemi méretű műtárgyban jelentős nagyságú holtterek (pl. fenéklerakódások) voltak. E tanulmányhoz írt hozzászólásában H. E. Schlenz rámutatott Torpey számos hibás következtetésére, amely lényegében a méretnövelés problematikáját érinti. Hangsúlyozta azt is, hogy a rothasztási indexet definiáló összefüggésben lévő QjV arány állandó, amennyiben — mint az adott esetben is — az átlagos tartózkodási idő a különböző méretű rendszerekben azonos. Következésképpen a rothasztási index értékében jelentkező eltérések a G/g arány változásában gyökereznek. Egy másik hozzászóló, H. Heukelekian világosan megfogalmazta azt a kérdést, hogy vajon egyáltalán van-e lehetőség arra, hogy a félüzemi méretű rendszerben kapott adatokat üzemi méretű berendezésekre átszámítsák. A kérdésre a hozzászólók sem adtak konkrét választ. A hivatkozott anyagok mégis rendkívül tanulságosak olyan szempontból is, hogy hasonlóságelméleti megfontolások nélkül történő méretnövelés milyen félreértésekre vezethet. Világosan kell látni ugyanis azt, hogy valamely, az üzemet jellemző változó — mint pl. a rothasztási index — értéke nem feltétlenül azonos a különböző méretű rendszerekben (még akkor sem, ha az átlagos tartózkodási idők átszámítási tényezője egységnyi). Az említett eltérésnek több oka lehet. Mindenek előtt említhető az a körülmény, hogy — a hasonlóságelmélet tételei szerint — egyes jellemzők átszámítási tényezője lehet egységnyi, míg másoké attól eltérő. Másik ok lehet pl. az is, hogy a geo-