Hidrológiai Közlöny 2006 (86. évfolyam)
3. szám - Koncsos László–Melles Zoltán: Optimalizációs eljárás a nitrogén-eltávolítás növelésére nagyterhelésű szennyvíztisztítókban
KONC.S OS L.: Op timalizációs eljárás a nitrogén eltávolilás növelésére 13 A 9. ábrán az oltóanyag bevezetés nélküli és különböző mértékű oltóanyag bevezetés hatása látható a nitrifikációra, oldott oxigén koncentrációra és a nitrogén eltávolításra. A külső forrásból származó biomassza (Xß.Aseed) és az eleveniszapos reaktorban lévő biomassza (X U A+X Bl l) hányadosának függvényében tüntettük fel. A reaktor teljes egészében levegőztetett. Az oltóanyag mennyiségének növelésével a nitrifikáció hatásfoka általában növekszik, azonban a nitrifíkálókat tartalmazó biomassza részéről fellépő oxigénigény a reaktorban kialakuló oxigén koncentrációját csökkenti. Tekintettel arra, hogy a vizsgált esetben az oltóvízben nagy oldott oxigén koncentrációt tételeztünk fel (különálló reaktorból származó nitrifíkált szennyvíz és biomassza) nagyobb oltóanyag mennyiségek esetén kimutatható az oltóvízzel érkező oxigén hatása. A képződő nitrát mennyisége az oltóanyag mennyiségével majdnem egyenes arányban növekedik, közel állandó (1,60-1,73 nap közötti) iszapkor esetén is. Megjegyzendő, hogy a gyakorlatban megszokottól eltérően a nitrogéneltávolítási hatásfok értékében a fölösiszappal távozó nitrogén mennyiségét is figyelembe vettük, emiatt a hatásfokokra nagyobb értékeket kaptunk. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% -TN eltivolítéi" SO SNO 2 3,0 S ,« X "I i.o -8 4% 6% 8% 10% 12% X„,.ll*»ny.I/(X t A*X u l)(kíK01kiK0||d-') 9 ábra. Szimulációk - az oltóanyag mennyiségének hatása a nitrogéneltávolitásra és oldott oxigén koncén t rációjára Optimalizált oltóanyag hozzáadás és levegöztetési mintázat A 10. és 11. ábrákon három beoltási, illetve oxigénbeviteli konfiguráció látható az optimalizáció során kapott eredmények közül. Az oltóanyag lépcsős bevezetésével a nitrogéneltávolítás mértéke növekszik: a nitrogéneltávolítás mértéke nagyobb, mint 73%-os, amely az oltóanyag 52 %, 40 %, és 8 %-os elosztása esetében alakult ki. A bevezetési pontok a reaktor legelső, a harmadoló illetve a nagyjából a felezőpontban (6. s/egmens) pontban található . • TN eltávolítás 71,9%, Qsccd 2996 m3/d) • TN eltávolítás: 73.1%, Qsccd: 2883 m3/d) • TN eltávolítás: 73,3%Qsccd: 2781 m3/d) n n Szegmens száma A modell szimulációk hasonlójellegű eredményekre vezettek: ahogy azt a 6. ábra mutatja, az optimalizáció eredményeként kapott oltóanyag bevezetési mintázatokról elmondható, hogy a bevezetés közelében a legnagyobb azt követően pedig fokozatosan kisebb mennyiségek adagolhatok (11. ábra). Oltóanyag bevezetés -I 11. ábra. Az oltóanyag beadagolás jellege a dugattyús reaktorban • TN eltávolítás: 71,9%, Qseed=2996 m3/d, 02 bev.: 9404 kg/d) • TN eltávolítás: 73,8%, Qseed= 2780 m3/d, 02 bev.: 9923 kg/d) • TN eltávolítás: 73,3%, Qseed=2781 m3/d, Q2 bev.: 9987 kg/d) HJ oy Szegmens száina 10. ábra. Optimalizáció - a beoltási helyek mintázata 12. ábra. Optimalizáció - az oxigénbevitel mintázata Az összes beadagolt oltóanyag mennyisége a megadott maximális értéknél jóval kisebb volt, 2800 és 3100 m 3-d"' között változott. Az optimalizáció eredményei megerősítették, hogy az adott kialakítású és szennyezőanyag terhelésű eleveniszapos rendszer hatékony beoltásához a szükséges (és elégséges) mennyiségű oltóanyag meghatározása elengedhetetlen. Az optimalizáció eredményei szerint a nitrogéneltávolítás növeléséhez az oxigénbevitelt az 12. ábra szerinti módon szükséges változtatni. A számítási eredmények érdekessége, hogy egyes szegmensekben a bevezetett oxigén mennyiségét egészen alacsony értéken is elegendő tartani. Megállapítható az is, hogy a legnagyobb nitrogéneltávolítás esetében sincsenek határozott anoxikus és aerob intervallumok a reaktor mentén. Az optimalizációval a 65-66%-os értékkel szemben 72-73 %-os el összes nitrogén eltávolítás számítható. A 6-7 %-os növekedés, figyelembe véve, hogy nem jár többlet levegöztetési igénnyel, feltétlenül jónak kell tekintenünk. Mindazonáltal a levegöztetési mintázat előállítása pillanatnyilag bonyolultnak tűnik, gyakorlati megvalósítása nehézkes. A nitrogéneltávolítás szempontjából optimális esetben a nitrifikáció értéke 7 %-kal növekedett a reaktor eleji egypontos bevezetéshez képest. A szimulációs eredmények alapján feltételezhető, hogy a megnövekedett mértékű nitrogéneltávolításban a nitrifikáció növekedése játszott szerepet. A legnagyobb mértékű nitrogéneltávolításhoz szükséges oltóanyag mennyisége egyik esetben sem érte el a megadott (maximált) értéket. Az oltóanyag mennyiség növelésével az eltávolítható nitrogén mennyisége pedig csökken. Ez azt jelenti, hogy az oltóanyag felhasználása
