Hidrológiai Közlöny 2003 (83. évfolyam)

5. szám - Oláh József–Palkó György–Szilágyi Mihály: A délpesti szennyvíztisztító N-eltávolítási tapasztalatainak értékelése

272 A dél-pesti szennyvíztisztító telep N-eltávolítási tapasztalatainak értékelése Oláh József - Palkó György - Szilágyi Mihály Fővárosi Csatornázási Művek Rt. Kivonat: A tanulmány ismerteti a nitrifikáció és a denitrifikáció környezeti feltóteleit (iszapkor, hőmérséklet, pH, oxigén koncentráció, inhibitor anyagok). Bemutatja a dél-pesti szennyvíztelep eleveniszapos- és bioszűrős tisztító rendszerét. Értékeli a tisztító rendszerrel elért nitrogén eltávolítási eredményeicet. Ismerteti üzemelési tapasztalatokat, különös tekintettel a téli üzemi körülményekre. A bioszűrős tisztító rendszerek kifejlesztése nem egyszerűen az eleveniszapos tisztítás intenzifikálásának tekinthető, hanem teljesen újszerű technológiai megoldást jelent, amelynek segítségével a nitrogén-formák (ammónia, szerves-N, nitrát) eltávolítása hatékonyan megoldható. Kukiszavak: bioszflrö, nitrifikáció; denitrifikáció. 1. Bevezetés A nitrogén-eltávolítás fogalma alatt a szennyvíztisztítással foglalkozó szakemberek a szerves-N vegyületek lebontását, az ammónia oxidációját, majd a nitrát vegyületek denitrifikációval történő eltávolítását értik. A nitrogén vegyületek a vizek növényi tápanyagának számítanak. A foszfor és nitrogén vegyületek a felszíni vizek eutrofizációját elősegítik. A hagyományos egy-fokozatú eleveniszapos tisztítóberendezéseket ki kell egészíteni a nitrogén vegyületek eltávolítására alkalmas műtárgyakkal és ehhez kapcsolódó technológiai megoldásokkal. Az EU csatlakozás következtében a 91/271 EU irányelvek alapján a közepes (10 000 - 25 000 LE) és nagyobb szennyvíztelepek (25 000 - 100 000 LE) esetében a nitrogén eltávolítás követelmény lesz A nitrogén eltávolítással természetesen a kisebb telep esetében is számolni kell, ha a tisztított szennyvizek befogadója "érzékeny" területen van A nitrogén eltávolítás a második tisztító fokozatként üzemeltetett bioszűrővel hatékony megoldható A bioszűrők alkalmazása közepes (~ 10 ezer m

3/nap), vagy nagyobb (> 50 ezer m

3/nap) szennyvíztelepeknél jöhet szóba. Dolgozatunkban a nitrogén eltávolítását befolyásoló tényezőkkel és azok összefüggéseivel, továbbá a dél-pesti szennyvíztelep bioszűrős tisztító fokozatának nitrogén eltávolítási eredményeinek értékelésével foglalkozunk. 2. A nitrogén vegyületek átalakítása és eltávolítása A nitrogén vegyületek átalakítására és a szennyvízből történő eltávolítására az alábbi technológiai lehetőségek állnak rendelkezésre. - A nitrogén eltávolítása a konvencionális szennyvíztelepen. A nitrogén vegyületek egy részét a tisztítást végző heterotróf baktériumok testanyaguk felépítésére használják. Az átlagos kommunális szennyvizek tisztítása során az összes nitrogénre vonatkoztatott eltávolítási hatásfok 20-30 % között mozog. Itt céltudatos technológiai beavatkozásról nem beszélhetünk. A nitrogén vegyületek eltávolítása a mindenkori tápanyag és technológiai paramétereknek (iszapkoncentráció, iszapkor, recirkuláció) megfelelően viszonylag kis hatásfokkal megy végbe. A konvencionális biológiai szennyvíztisztítás számottevő mértékű nitrogén eltávolításra nem alkalmas (Kárpáti, Monozlay, 1995). - Az ammónia vegyületek nitráttá történő oxidációja (nitrifikáció): - Szén- és nitrogén vegyületek (nitrifikáció) együttes lebontása egy-fokozatú eleveniszapos rendszerben. Ez a folyamat játszódik le a hazai gyakorlatból jól ismert teljes oxidációs rendszereknél. A teljes-oxidációs rendszer esetében a szén és nitrogén vegyületek lebontása mellett az iszap stabilizáció is lejátszódik. - A nitrogén vegyületek biológiai oxidációja elkülönített fokozatban. Ez a második fokozat lehet eleveniszapos, bioszűrős, vagy má? rendszerű biofilmes eljárás. - A nitrát vegyületek redukciója (denitrifikáció). Az elő-denitrifikációval 50-60, az utó-denitrifikációval pedig (nitrátra vonatkoztatva) 70-85 % hatásfokot lehet elérni. 2.1. A nitrifikációt befolyásoló tényezők A nitrifikálást, technikai megvalósítása szerint csoportosíthatjuk "egyesített" és "elválasztott" eljárásra. Az előbbi azt jelenti, hogy az ammónia oxidálása és a szén-vegyületek lebontása együtt megy végbe, míg az elválasztott eljárásban két fokozatot alkalmazunk, ahol a nitrifikálás a második fokozatban játszódik le A nitrifikáció kényes biológiai folyamat, ezért szükségesnek tartjuk a nitrifikációs folyamatot befolyásoló tényezők rövid összefoglalását. A nitrifikációs folyamat energia-termelése 1. táblázat A különböző aerob biokémiai folyamatoknál mért szaporodási sebesség és energia hozam értékek Összefoglalása A folyamat megnevezése A szubsztrát lebontás max. sebessége (RKOI/««_ d) Sejtek szaporodását jellemző hozam konstans (Y) Energia hozan (kcalAnól) Aerob lebontás (heterotróf) 2,0-17,0 0,38-0,75 208 Ammónia oxidációja nitritté (Nitrosomonas) 0,2- 1.0 0,03-0,13 17,5 A nitrit oxidációja nitráttá (Nitrobacter) 0,28 - 1,44 0,02-0,08 A nitrifikációs folyamat egésze 0,3-0,8 0,12-0,15 66-84 Az eleveniszapos tisztításban jelentős szerepet játszó aerob folyamatok energia hozamát az 1. táblázatom foglaltuk össze (Pascik, 1987, Randall, és mtsai, 1992). A táblázat adataiból kitűnik, hogy az általános biológiai lebontást végző heterotróf baktériumok energia hozama a legnagyobb. Ez azt jelenti, hogy a nagy energia-termeléssel arányos a baktérium-szaporodás (iszap-szaporodás) és a szubsztrát lebontási sebesség. A nitrifikáció rész folyamatát képező nitrit képződés sebessége viszonylag kicsiny, de a nitrifikáció egész folyamatának a lebontási sebessége és a sejt szaporodást jellemző hozam konstans értéke mintegy harmada az aerob lebontási folyamat ér-