Hidrológiai Közlöny 2005 (85. évfolyam)
5. szám - Oláh József–Palkó György–Borbélnyé Jakab Judit–Szilágyi Mihály–Barabás Győző: Az anaerob rendszerek jellemzése és ellenőrzése
OLÁH J. és munkatársai: Az anaerob rendszerek jellemzése és ellenőrzése 15 60 70, l *>• eV i < toy. 354 VT ¥ 3 l i 6 7 Úzerrtó [nap] ábra. A túlterhelés hatására bekövetkező pH, a lúgosság és az illósav koncentráció-változás elvi összefüggése (Andrews, 1975) Mint már korábban említettük, egy rothasztó kielégítő működése szempontjából a pH értéket 7,2-8,5 közötti értéken kell tartani. Egy adott rothasztóban azonban a pH nagy mértékben fllgg a lúgosság mértékétől, az illó zsírsavak koncentrációjától, illetve egy rothasztó berendezésben a pH viszonyokat a savasság és a szén-dioxid tartalom is befolyásolja. A rothasztó kielégítő működése szempontjából megállapítható, hogy a pH értékét 6,4 és 7,2 között kell tartani. Egy adott rothasztóban azonban a pH nagymértékben függhet a betáplált szubsztrát minőségétől is. Bármilyen legyen is azonban egy rothasztó belsejében a pH értéke, az illó zsírsavak felszaporodása miatt bekövetkező hirtelen pH csökkenés mindig valamilyen zavarnak a jele, és további intézkedéseket igényel. A hidrogénion koncentráció erősen fluktuálhat az anaerob rothasztóban, ha a rendszernek nincs megfelelő puffer kapacitása. Az anaerob rothasztó tartalmának a lúgossága, mértéke a puffer-kapacitásnak. A nagy lúgosság egyúttal mintegy biztosítéka annak, hogy a rendszerben nem következhet be könnyen pH ingadozás. Kis lúgosság esetén a zsírsavak koncentrációjának a hirtelen megnövekedése a pH-t oly mértékben lecsökkenti, hogy az egész biológiai folyamat kárát látja ennek. A Na*, K\ Ca** és Mg** ionok, valamint az ammónia a bikarbonátokkal és a széndioxiddal kielégítő puffer-kapacitást biztosítanak a rendszerben. A legfontosabb puffer-hatású vegyület NH 4HC0 3. A rothasztó a puffer-hatású vegyületek egy részét saját maga állítja elő. A nitrogén vegyületek nagy szerepet játszanak a rendszer, illetve közeg pH értékének beállításában. Feltesszük, hogy a lúgosságot elsősorban az NH/ és HCOj" ionok jelenléte okozza. Az NH 4* koncentrációjának a csökkentése az alkalinitás és esetleg a pH csökkenést is előidézhet. A nitrogén tehát nemcsak, mint tápanyag, hanem mint puffer-anyag is jelentős szerepet játszik. A lúgosságot meghatározó disszociációs egyensúlyi folyamatot az 5. ábra mutatja be összefoglalóan. chA + CO 2 ío/f+ HCOi <=> H +C0 3 2' + CHONS + HjO -> NH) o NH 4 + OH + RCOOH «// + RCOO' + H£ <=> H + HS <z> H + S 2' 5. ábra. A rothasztóban uralkodó egyensúlyi feltételek Ismeretes, hogy a széndioxid, hangyasav, ecetsav, propion-sav, vajsav, tejsav, maleinsav, fumársav, borostyánkősav, citromsav, glutaminsav stb. akkor keletkezik, ha szénhidrátok és fehérje-félék bomlanak le biológiai úton. A Na*, K*, Ca 2* és Mg 2* ionok, valamint az ammónia, a bikarbonátokkal, széndioxiddal együtt kielégítő puffer-kapacitást biztosítanak a rendszerben. Jól működő rothasztók a megfelelő ionokat a rothasztás végtermékeiből állítják elő. A lúgosság és az illékony savak közötti kapcsolatot a 6. ábra mutatja be. A komplex tápanyag (CHONS) lebontása eredményeképpen illósavak és ammónia, kénhidrogén, ammónium hidrogén karbonát képződik. A ammónium hidrogén karbonát és az illósavak közötti reakció hatására az illósavak ammónium sója, és széndioxid képződik. Természetesen az illósavak egyéb pozitív töltésű ionokkal (Ca 2*, Na\ K* stb.) is sókat képezhet. Tehát a rendszer lúgosságát az 5. és a 6. ábrán bemutatott részfolyamatok együtt határozzák meg. A pH, a széndioxid tartalom és lúgosság (CaC0 3 mg/l) összefüggését a 7. ábra mutatja be. A három paraméter által meghatározott optimális rothasztási tartományt az ábrán feltüntetett négyszög jelöli ki. Ezt az ábrát lúgosság, a pH és a széndioxid tartalom ismerete esetében az üzemelési gyakorlatban sokszor eredményesen lehet használni. A házi szennyvíziszappal működő rothasztóban a CaCOj -ban kifejezett lúgosság optimális értéke 2000-3500 mg/l. Ezekből a megfigyelésekből arra következtethetünk, hogy amennyiben az összes lúgosság 2500 mg/l alá csökkent, a rothasztás normális biológiai folyamatai lelassulnak, és a nyersiszap betáplálását csökkenteni kell. Jól ismert tény az anaerob rothasztással kapcsolatban, hogy amennyiben az illó zsírsavak felszaporodnak, úgy az leállással fenyegeti az egész rothadási folyamatot. Általában elfogadják, hogy ha az illó savak koncentrációja ecetsavban kifejezve 20003000 mg/l fölé emelkedik, akkor a rothasztó működése már nem tekinthető normálisnak. CHONS RCOOH CO-, , H 20, NH), H^ H 2CO3 <=> NH; + HCO; RCOO' + NH; + H Jo+cq l t 6. ábra. A lúgosság és az illékony savak közötti kapcsolat A pH, a lúgosság, savasság, a biogáz széndioxid tartalma és az illósav koncentráció közötti összefüggést egy üzemi rothasztó berendezésnél a 8. ábra mutatja be (Zablatzky és Baer, 1971). A fenti paraméterek közül a pH, lúgosság, savasság és az illósav koncentráció lefutása teljesen összhangban egymással. Talán a gáz C0 2 tartalmának változása nem mutat olyan éles változást, mint a többi paraméter. Ennek oka lehet, például az is, hogy a betáplált szubsztrát hatására a gáz széndioxid koncentrációja eleve növekszik. A szakirodalmi és a saját tapasztalatunk alapján a rothasztók egyensúlyi viszonyainak nyomon követése céljából a pH, összes illósav, lúgosság és a biogáz C0 2 tartalmának egyidejű mérését javasoljuk.
