Hidrológiai Közlöny 1991 (71. évfolyam)

4. szám - Kristóf János: Új lehetőség a szennyvíziszap gyors stabilizálása enzimadagolással

KRISTÓF, J.: szennyvíziszap enzimes stabilizációja 233 riumok végzik. A művi beavatkozás csupán arra irányul, hogy gyorsítsa a sejtek lélegzését, miközben növekedésüket gátolja. A kezelés során az iszap kezdeti szerves szárazanyag-tartalma 10—20%-kal csökken. A végtermék nedves föld, vagy mosólúg szagú. Színe szürkésbarnától a feketésbarnáig terjed. Konzisztenciája hígfolyós, finoman pelyhes, jól vízteleníthető, pHja a nyers iszaphoz képest, mintegy 0,5 értékkel magasabb. A felsorolt jellemzők alapján a kezelt iszap gyakorlatilag stabilizáltnak tekinthető. A kezelés hőszigetelt tartályban történik, folyamatos, vagy kvázi — folyamatos üzemmódban. Az eljáráshoz biztosítani kell a megfelelő oxigénellátást (kb. 1 g/m

3) és a mikroorganizmusok hozzáférését a tápanyaghoz. E két feltételt szivattyúsinjektoros keveréssel biztosítjuk. Egy köbméter átlagos minőségű, 4—5%-os szárazanyag-tartalmú iszap stabilizálásához mintegy 8 kg 0

2 szükséges. Ez iszapköbméterenként kb. 4 kWh villamos energia felhasználását teszi szükségessé. Az oxigénbevitellel egyidejűleg óránként 10-szeres átkeverést is biztosítunk. A stabilizálási folyamat alatt a reaktorhőmérséklet 30—50 °C-ig emelkedik. A hőfokgradiens eléri a 2,5 °C/órát. A reaktort a stabilizáláshoz szükséges tartózkodási időre méretezik, amely átlagos iszapminőség és 30—35 °C-os üzemi hőmérséklet mellett 8—12 óra. Érdemes összevetni az enzimes kezelés időtartamát a többi biológiai stabilizáláséval. anaerob 30 —90 nap (hőmérséklettől függően) aerob 6 —10 nap enzimes aerob 0,3— 0,5 nap A reaktor ára a tartózkodási idővel közel arányosan változik, ezért az enzimes stabilizálás beruházási költségigénye nem éri el a fűtött rothasztó költségének 5—10%-át! Az eljárás során a reaktorba kvázi-folyamatosan betáplált nyers iszaphoz — igen kis mennyiségben — enzimpreparátumot és kelátképző anyagot adagolnak. (Néhány tized gramm'kg szerves szárazanyag). Jellemző, hogy egy közepes méretű szennyvíztisztító-telepnél szükséges technikai hígítású oldat heti mennyisége nem éri el az 5 litert. Az enzimek minden élő sejtben előforduló fehérjevegyületek, és katalitikus hatásuk révén lehetővé tesznek, illetve elősegítenek bizonyos anyagcserefolyamatokat. Ezt a tulajdonságukat a sejten kívül sem vesztik el. A technikai gyakorlatban szénhidrát, fehérje és zsírbontó enzimeket gyártanak és alkalmaznak. Az eljárásunkhoz szükséges enzimpreparátumot, mely elsősorban Betaglukonázt és Lipázt tartalmaz, egy speciális bacillusfaj segítségével állítják elő ipari méretekben. Jellemző felhasználási területe a sörgyártás. A kelátképzők szintetikus szerves anyagok, amelyek molekulaszerkezetük révén a fémionokkal komplexeket alkotnak. Ezek egyik fajtája az úgynevezett amonopolikarbon sav, mely az ipar számos területén használatos (szappangyártás, nehézfémkinyerés stb.). Mindkét vegyszer FAO (Food and Agriculture Or(janisation) vizsgálatok szerint környezeti szempontból abszolút problémamentes. Az enzim természetes környezetben rövid idő alatt elveszti aktivitását és elbomlik, az alkalmazott NTA típUsú kelátképzőket pedig aerob körülmények között számos baktériumfaj bontja. Végterméke szén-dioxid, nitrátok, víz. (Léteznek úgynevezett EDTA típusú kelátképzők is, ezek a környezetre veszélyesek lehetnek, ilyeneket az eljárás nem alkalmaz.) A technológiához szükséges vegyszereket az NDK-ban gyártották. A reaktorban levő iszaphoz adagolt enzimpreparátum lényegében két feladatot lát el: — A preparátumban lévő szénhidrát-, fehérje- és zsírbontó enzimek kiegészítve az iszapban természetes körülmények között is jelenlevő enzimekkel, igen gyors hidrolízist biztosítanak. Az ennek során keletkező, kisebb molekulájú termékek már tápanyagként hozzáférhetők az iszaporganizmusok (baktériumok, gombák) részére. — Az elsősorban nyálkaanyagokat és sejtfalat beépítő betaglukanaz csökkenti az iszapban levő hidrofil kolloidokat, ezzel javítva annak vízteleníthetőségét. A kelátképzők elsősorban a baktériumsejtek határfelületeinek áteresztőképességét növelik azzal, hogy reakcióba lépnek a sejtfal Ca; Mg összetevőivel. Ezenkívül fokozzák a sejtnövekedést. A két vegyszer közös hatásaként a sejtfalak — olyan baktériumok sejtfalai is, amelyek a kelátképzőknek egyébként ellen tudnának állni — átjárhatóvá válnak egyrészt a tápanyagok, másrészt a sejtidegen enzimek és antibiotikumok számára. A folyamat előrehaladtával nemcsak a sejt határfelület rombolása következik be, hanem kikapcsol a lélegzésszabályozó mechanizmus is (amely a citoplazmamembránban található), aminek eredményeképpen az oxigénfogyasztás rendkívül megnő anélkül, hogy a sejtépítés (ATP-képződés) ezzel együtt járna. A folyamat végeredménye a baktériumsejtek előrehaladott önemésztése, esetleg elspórásodása. Az eljárás során a stabilizáció négy egymást követő lépcsőben játszódik le. Ezek a következőképpen modellezhetők (1. ábra): — az első az úgynevezett szenzibilizálódási fázis (a reakcióra való képesség növelése. Itt játszódik le a gyors hidrolízis, és a sejtfalak áteresztővé tétele. A baktériumokat a célzott folyamatvezetés kémiai és fizikai sokhatásoknak is kiteszi (pl. gyors hőmérséklet-emelkedés). — A második az úgynevezett hiperrespirációs fázis, ahol az ismertetett hatások révén, a szokásokat többszörösen meghaladó reakciósebességgel oxidál a baktériumsejt, C0

2, és H

20 és hő keletkezik, aminek hatására erőteljes felmelegedés indul meg. — A harmadik, degressziós fázisban a baktériumok autooxidációja a jellemző. Ugyanakkor jelentős hatást fejtenek ki a sejtekbe ható ide-