Hidrológiai Közlöny 2005 (85. évfolyam)

5. szám - Oláh József–Palkó György–Borbélnyé Jakab Judit–Szilágyi Mihály–Barabás Győző: Az anaerob rendszerek jellemzése és ellenőrzése

Az anaerob rendszerek jellemzése és ellenőrzése Oláh József- Palkó György - Borbélyné Jakab Judit - Szilágyi Mihály - Barabás Győző Fővárosi Csatornázási Művek Rt., Budapest, Kivonat: A szerzők röviden értékelik az anaerob folyamatot meghatározó fontosabb tényezőket és az üzem ellenőrzésre alkalmas mérési módszereket Az anaerob folyamat lefutását a szubsztrát összetétele, a szubsztrát beadagolásának sebessége, a hőmérséklet és a toxikus anyagok határozzák meg. Az ellenőrzés szempontjából a pH, lúgosság, az illósav koncentráció, a gáz összetétel, a lebontási hatásfok és a redoxpotenciál érték a meghatározó Az anaerob rothasztásra vonatkozó jelenlegi ismereteink zömmel empirikus jellegűek, amelyek sok esetben nem képesek kellően megmagyarázni a jelenségeket. Az empirikus tapasztalatok ellenére a fentiekben ismertetett ellenőrző paraméterek alkalmasak arra, hogy a rothasztási folyamat megbomlott egyensúlyi állapotát időben jelezzék. A rothasztás egyensúlyi helyzetének pontos megítélése miatt sok esetben valamennyi ellenőrző paramétert össze kell vetni ahhoz, hogy az üzem egyensúlyi viszonyait megbízhatóan értékeljük. A gyakorlatban mérés technikailag a legegyszerűbb és a leggyorsabb választ a pH, illósav és lúgosság paraméterek mérése és összevetése jelenti Jelenleg használt ellenőrző paraméterek összefüggéséből nem kapunk választ a sav- és metán termelő baktérium arány változásának okáról és a változás törvényszerűségéről, a baktériumok természetéről és a mélyebb folyamatok összefüggéseiről. anaerob, pH, lúgosság, illósav, gáz összetétel, biológiai lebontás, enzim aktivitás, Kulcsszavak: 1. Bevezetés Az anaerob eljárást széles körben alkalmazzák szennyvíz iszapok ás koncentráltan szennyezett szennyvizek kezelésére. Noha minden jól működő anaerob rothasztó megegyezik abban, hogy benne a szerves-anyag átalakul metánná és széndioxiddá, azonban az egyes rothasztók egyensúlya, hatásfoka erősen különbözhet egymástól. A rothasztó üzemének jellegét meghatározza a szubsztrát, a reaktorban kialakult baktérium kultúra, valamint egyéb tényezők, mint például a hőmérséklet, terhelés, tartózkodási idő, keverés hatékonysága és a rothasztó tartály kialakítása. A megfelelő üzemeltetés szempontjából fontos az anaerob rothasztási folyamat gondos ellenőrzése. Üzemi és laboratóriumi tapasztalatok alapján az alábbiakban ismertetjük azokat a tényezőket, amelyek meghatározzák a különböző anaerob rothasztók természetét és értékeljük azokat a paramétereket, amelyek segítségével jelezhetjük a különböző zavarokat és e paraméterek ismeretében, beavatkozhatunk, hogy a zavarokat megelőzhessük. 2. Az anaerob lebontási folyamat rövid jellemzése Az anaerob rothasztás folyamatát röviden Maiina és Pohland{ 1992) nyomán az 1. ábra mutatja be. 1. ábra. Az anaerob biológiai lebontás egyszerűsített sémája. (Maiina és Pohland, 1992). Az 1. ábrán bemutatott egyszerűsített sémából jól látható, hogy az anaerob lebontási folyamat több rész folyamatból áll. Ez arra utal, hogy nincs olyan paraméter, amely egymagában alkalmas lenne a folyamat ellenőrzésére. Az anaerob lebontást egy heterogén mikrobiológiai populáció végzi. A gyakorlatban azonban csak két fázissal a savas és a metános fázissal kell foglalkoznunk, mert a hidrolízis folyamatát szintén a savtermelő baktériumok végzik. Az anaerob lebontási folyamat az alábbi rész folyamatokat foglalja magában: - A fermentáció első lépése a hidrolízis. A hidrolízis során a savképző baktériumok extra-celluláris enzimjeinek hatására a szilárd iszap és tápanyag részecskék egy része oldatba megy, amikor is egyszerű szénhidrátok, aminosavak, zsírsavak képződnek - A második lebontási lépcsőben (acidogenesis) az első lépcső termékeit a savképző baktériumok tovább bontják, melynek következtében hangyasav, ecetsav, propionsav, vajsav, izo-vajsav, alkoholok, széndioxid és hidrogén képződik. - A harmadik lebontási lépcsőben megy végbe a metántermelés (methanogenesis). A metán termelő baktériumoknak két csoportja van az egyik az ecetsavat, közvetlenül alakítja át metánná és széndioxiddá. Másik metántermelő baktérium csoport, pedig a széndioxidot, mint elektron akceptort és hidrogént, mint elektron donort használja fel metán előállítására. A fentiekben vázlatosan leírt folyamatot az 1. ábr

a mutatja be. Az iszap rothasztás gyakorlatában általában elkevert reaktorokat alkalmaznak. Ez azt jelenti, hogy a három lebontási folyamat egymással egy időben, párhuzamosan megy végbe. Az üzemi körülmények változásának megfelelően előfordul, hogy alkalmanként az egyensúly megbomlik és ennek következtében a fermentációs (savtermelés) vagy a metántermelés kerül előtérbe. Az üzemeltetés feladata, hogy e két baktérium populáció kényes egyensúlyát biztosítsa. 3. Az anaerob rothasztók működését meghatározó főbb tényezők A rothasztó jellegét meghatározza a rothasztóba betáplált szubsztrát összetétele, az oltóanyagban lévő mikroorganizmusok faja és száma, a hőmérséklet, a terhelési-sebesség, a hidraulikus tartózkodási idő, az iszapkor, az iszapnak a rothasztóban való keveredésé és a reaktor tartály kialakítása. 3.1. A szubsztrát összetétele A szubsztrát összetétel egyik legfontosabb tényező, amely meghatározza valamely anaerob rothasztó ökosziszté-