Hidrológiai Közlöny 1992 (72. évfolyam)

5-6. szám - Fleit Ernő–Gulyás Pál: Az iszapfelúszás problémája az eleven iszapos szennyvíztisztításban

-308 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 1992. 72. ÉVF. 5—6. SZAM Az anoxikus illetve anaerob fázisban folyó partikulált szubsztrát hidrolízis sebessége ugyanis nem hanyagolható el, ez a folyamat jelentős (Henze and Mladenovski, 1991). Ennek az elméletnek „átdinamizált" változata szerint a feltételezhető különbségek a szubsztrátok hasznosítási sebességének eredményeként is okozhatnak fonalasodást. A fonal képző mikroorganizmusok bár lassú növekedésűek, azonban kis oldott szubsztrát koncentrációkat is képesek hasznosítani. Ezt jellemzi az alacsony Km (szubsztrát hasznosítás kis koncentráció esetén) és a kis jumax értékük (lassú szaporodás). Ennek az elméletnek kidolgozója a cseh Chudoba csoportja volt (Chudoba, 1985; Chudoba et al., 1985), melyet gyakran a „szelektor elvként" tartják számon. A javasolt beavatkozás (szelektor beépítése a technológiai sorba a levegőztető medence elé) hatékonyságát a fonalasodás megakadályozására gyakran vitatják. Bár ez a technológia és annak biokémiai részletei bonyolultak, az azonban nyilvánvaló, hogy bizonyos iszapfelúszás típusokra (kis oldott oxigén tartalom a levegőztető medencében) hatékony a berendezés, mert az így megnövelt oxigénbevitel is javítja az iszap szerkezetét. Más elméletek szerint a felúszás magyarázata a fonalak és a pelyhek eltérő terminális elektron akceptor hasznosítási képességeiben van. Bizonyos fonalképző fajok képesek a denitrifikációra míg mások anaerob körülmények között szubsztrát szintű foszforilációra (energiatermelő fermentatív folyamatok). Az elektron akceptorok (technológiai szempontból a szekvenciálisan elhelyezett anaerob—anoxikus—aerob reaktorok) kérdésköre a nitrifikáció—denitrifikáció és az ezekhez közvetlenül kapcsolódó biológiai foszforeltávolítás előtérbe kerülése miatt a jövőben kétségkívül az egyik fókuszpontja lesz a felúszás kutatásoknak. Jelenleg az erre a területre vonatkozó eredmények meglehetősen sporadikusak bár kétségkívül sokatígórőek (Wanner és Grau, 1989). Egy ehhez hasonló, de energetikai háttérre épülő elmélet a felúszást okozó fonalak tömeges elszaporodását a különböző elektronakceptorok eltérő energetikai hatékonyságú hasznosításában látja. Ezt „dinamizálja" tovább, az ugyanarra az elektronakceptorra (pl. oxigénre) vonatkozó féltelítési állandó (KM) különbségeit tekintetbe vevő modell (Hao et al., 1983). Hao és munkatársai kísérletileg kimutatták, hogy bizonyos fonalképző csoportok kisebb oxigénkoncentrációkat képesek hasznosítani, mint a pehelyképzők túlnyomó többsége. 3.2. Bioflokkulációs elmélet Ez az elméletcsoport az iszap ülejaedési tulajdonságait a kolloid kémiai jelenségekből vezeti le, és ennek megfelelően a felületi kémiai jelenségeknek (pl. extracelluláris polimerekből álló nyálkakiválasztás a pelyhek felszínén) tulajdonítja az iszapfelúszást (Heukelekian, 1941). A felületi reakciók kémiája, illetve a baktériumok által megvalósított vektoriális reakciók elmélete máig nyitott kérdésekkel sűrűn megtűzdelt, dinamikusan fejlődő területe a szennyvízkezelési technológiai kutatásoknak. Elegendő itt az immobilizált sejtes reaktorok (fix- és fluidizált ágyas berendezések) térhódítására utalni. Az elmúlt évben a biofilmekről és az immobilizált sejteket tartalmazó biorektorokból is megjelent számos cikk ós összefoglaló. 3.3. Elkeveredési elméletek Az iszap ülepíthetőséget elsősorban a levegőztető medence elkeveredési módjaival hozzák kapcsolatba ezek az elméletek. A különböző hosszanti, és más rendszerű keverési rendszerekben megjelenő fonalak előfordulási gyakoriságának statisztikai vizsgálatával igazolják azok hatását a felúszásra (Kroiss és Ruider 1977; Chambers 1982). 3.4. Szubsztrát mintázat elmélet Ez az elmélet az iszap ülepíthetőségét (Mohlmann indexben mérve) a szervesanyag terheléssel állítja függvény kapcsolatba. Állítása szerint megadható egy olyan alsó-felső korlát a felúszás „zónájára", melyet a levegőztető medence átlagos oxigén koncentrációja, és a KOI eltávolítási sebessége együttesen szab meg (Palm et al., 1980). Ennek az elméletnek az az egyik nagy hátránya, hogy a mikrobiológiai háttere csaknem teljes egészében Sphaerotilus natans adatokra van alapozva. Ez a faj az újabb kutatási eredmények szerint azonban az ipari méretű szennyvíztelepeken egyáltalán nem tekinthető elterjedtnek. Ennek ellenére ez az egyik a gyakorlat számára legjobban alkalmazható, számítható elmélet. Itt kell megjegyeznünk, hogy mind a mai napig nem sikerült általánosan érvényes függvénykapcsolatot találni az iszapterhelés és a Mohlmann-index (SVI) között. A gyakorlat azt igazolta, hogy ahány szennyvíztípus és szennyvíztelep fajta, annyiféle a kapcsolat, melyek gyakran egymásnak gyökeresen ellentmondak. Á helyzetet bonyolítja, hogy az is bizonyítható, hogy nincs kapcsolat a Molhmannindex és a fonalak össztömege (egységnyi reaktortérfogatban mérhető) között (Ekama, 1988). Újabban ezért a hígított iszap térfogati index és a teljes pelyhekből kinyúló fonal hosszúság értékek használatát javasolják (Jenkins et al., 1984). Az érdekesség kedvéért megemlíthető, hogy ezek az értékek elérhetik a 10

8 ,um/ml-t is, amely körülbelül a 600—700 ml/g Molhmann-index értéknek felel meg. Természetesen ilyen nagy értékeknél a telep már nagyon komoly ülepítési problémával küzd. 3.5. Diffúziós elmélet Ez az elmélet a fonalas életmód „szerkezeti" előnyét tekinti szelektíven ható tényezőnek. Adott szervesanyagterhelés (szubsztrát ellátottság) a fonalasodást elősegíti. A pelyhek belsejében élő baktériumokhoz jutó szubsztrát és elektron akceptor (oxigén vagy nitrát) mennyiség a diffúzió miatt korlátozott. Ez a tény elősegíti az olyan