Hidrológiai Közlöny 2006 (86. évfolyam)

3. szám - Koncsos László–Melles Zoltán: Optimalizációs eljárás a nitrogén-eltávolítás növelésére nagyterhelésű szennyvíztisztítókban

9 Optimalizációs eljárás a nitrogéneltávolítás növelésére nagyterhelésű szennyvíztisztítókban Koncsos László és Melicz Zoltán Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék, 1111. Budapest, Műegyetem rkp._3. U. ép. koiicsosfa'vkkt.bnu'.hu, inclic/fV/ vkkt.hiiH'.liu Kivonat: Nagyterhelésű, eleveniszapos biológiai reaktorban a nitrifikáció és a denitrifikáció növelésének lehetőségeit vizsgáltuk beoltó nitrifikáló mikroorganizmusok hozzáadásával (beoltás). A dugattyús áramú reaktorba vezetett nitrifikáló szervezetekkel az ammónium konverzió mértéke jelentős mértékben növelhető olyan tisztítórendszerben, melynek sajátosságai (elsősorban a rövid iszapkor miatti kimosódás következményeként) egyébként ezt nem teszik lehetővé. Az ammóniumnitrogén eltávolítás, és a nitrogéneltávolítás mértéke a beoltó mikroorganizmusok reaktor mentén történő elosztásával (lépcsős beoltás) tovább növelhető. Kombinált eleveniszapos-biofilmes szennyvíztisztító rendszerre kalibrált szimulációs modell segítségével megállapítottuk, hogy 73_%-ot meghaladó összes nitrogén eltávolítás (a fölösiszappal eltávolított nitrogén figyelembe vétele mellett) érhető el abban az esetben, ha a beoltó biomassza a dugattyús áramú reaktor több pontján kerül bevezetésre. Ezzel párhuzamosan a reaktorbeli oxigénellátás (levegőztetés) is optimalizált. A fejlesztett modell kalibrációját illetve a beoltás optimalizációját a BLIND-algoritmus (Koncsos és Windau, 1995) felhasználásával végeztük el. A szimulációs/optimalizációs eszköz összekapcsolásával lehetőség nyílik nagyterhelésű eleveniszapos rend

; szerek beoltással történő intenzifikálásának vizsgálatára, eleveniszap, kalibráció, lépcsős beoltás, optimalizáció, szimuláció Kulcsszavak: Bevezetés A szennyvíztisztító telepekről a befogadókba jutó nitrogén a környezetben különböző formákban dúsulhat fel, mely számos kedvezőtlen ökológiai és közegészségügyi következményekkel járhat. A felszíni vizekbe jutó ammónium közvetett úton a vízben oldott oxigén mennyiségét csökkenti. Az ammónium egyes vízi szervezetek (gerinctelenek és halak) számára toxikus hatású is lehet (a pH függvényében), illetve a felszíni víz ivóvíz célú hasznosítását is korlátozhatja. Az oxidált nitrogénformák feldúsulása a víztestekben hozzájárulhat az eutrofizációhoz, amely az algák túlzott mértékű elszaporodásához, ezáltal vízminőségi, szélsőséges esetben íz- és szagproblémákhoz vezet. A szervesanyag eltávolítására tervezett nagyterhelésű eleveniszapos szennyvíztisztító rendszerek csupán kis mértékben képesek a növényi tápanyagok mennyiségének csökkentésére. A szigorodó vízminőségvédelmi szabályozás következtében a korszerűsítés elkerülhetetlen: fokozott jogszabályi kényszerként jelentkezik a nitrogén mennyiségének csökkentése is. A meglévő rendszerelemek felhasználásával megvalósított tisztítótelep intenzifikálásra a nemzetközi gyakorlatban sok példát találunk. A reaktorelrendezés megváltoztatása, a szennyvíz kémiai előkezelése, az eleveniszapos reaktorokban kialakított biofilmes biomassza alkalmazása mellett nagy számban ismerünk olyan hatékony beavatkozási lehetőségeket, melyek létjogosultsága már bizonyított a gyakorlatban (Daigger és Parker, 1999). A meglévő rendszerelemek legjobb mértékű kihasználásához tehát a lehetőségek alapos, gazdaságossági szempontokat is felölelő elemzése szükséges. A Dél-pesti Szennyvíztisztító Telepen (DPSZVTT) 1998-1999-ben végrehajtott bővítés-korszerűsítési beruházás következtében egy, a technológiai kialakítását tekintve sajátos tisztítórendszer épült. A meglévő, nagyterhelésű eleveniszapos rendszerhez nitrifikációt (NP) és denitrifikációt (DN) biztosító, Biofor® bioszűrő egységek kerültek. A nitrifikált szennyvíz egy részének az eleveniszapos medence elejére történő visszavezetésével és a nem-levegőztetett zóna kialakításával elő-denitrifikációt valósítottak meg a telepen. A visszavezetés következtében a nyers szennyvíz könnyen bontható szervesanyag tartalmát kihasználva csökkenthető a Biofor® DN egységben adagolt metanol mennyisége. A telepen végzett rendszeres szennyvízminőség mérések eredményeinek elemzése során részleges nitrifikáció volt kimutatható a nagyterhelésű eleveniszapos rendszerben (BME 2001). A melegebb szennyvízhőmérséklettel jellemezhető időszakokbanjelentős, 35 %-ot is meghaladó ammónium-nitrogén csökkenést számítottak. A feltételezések szerint az ammónium nitrogén mennyiségének csökkenését a nitrifikáló bioszűrő egységekből visszavezetett, a szűrőöblítéssel távozó nitrifikáló mikroorganizmusok okozták. A jelenség felismerését követően részletes vizsgálatok kezdődtek a beoltó hatás további részleteinek feltárására (Melicz, 2003). A dugattyús jellegű áramlással jellemezhető nagyterhelésű eleveniszapos reaktorral kapcsolatban helyszíni-, labor-, és modellezési kísérletek kezdődtek el a BME Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszékén (VKKT) (BME, 2001, Licskó et al., 2005; Melicz, 2005). Ez utóbbiak célja az anyagmérleg pontosítása, és az üzemirányitás javításának tervezése volt. Módszerek A fejlesztett modell alapjául az ASM No.l. (Activated Sludge Model) szolgált (Henze et al., 1987). A majdnem 20 éves alapmodell a szervesanyag lebontás, nitrifikáció és denitrifikáció matematikai leírására alkalmas. Annak ellenére, hogy a modell azóta több módosításon ment keresztül (ASM No.2., 2d. és 3.), még ma is az egyik leggyakrabban alkalmazott eszköz a szennyvíztisztítás modellező szakemberek kezében (Roeleveld és Loosdrecht, 2002). A hőmérséklet hatását a biológiai folyamatok sebességében az alapmodell csak korlátozott mértékben (10°C, illetve 20°C) veszi figyelembe. Az egyes kinetikai paraméterek (szaporodási, pusztulási sebességek, féltelítési állandók) hőmérsékletfüggését az AQUASIM modell (Reichert, 1994) alapján illesztettük a modellbe. A modell kalibrációja során a DPSZVTT 25 hónapos időszakára vonatkozó mérési adatait használtuk fel. A napi mérési eredmények (a tisztítási sor több pontjáról, (1. ábra) az anyagmérleg egyenletek felállításához nyújtottak segítséget. A telepi szennyvízzel végzett vizsgálatok (közvetlen mérések) (BME, 2004) a nitrifikálók szaporodási sebességéről is tájékoztatást adtak. A DPSZVTT anyagmérlegeinek elkészítéséhez, illetve az egyéb,