Hidrológiai Közlöny, 2018 (98. évfolyam)
2018 / 2. szám - SZAKCIKKEK - Karches Tamás: Kaszkádolás szerepe a rögzített biofilm hordozót alkalmazó szennyvíztisztítási technológiákban
60 Hidrológiai Közlöny 2018. 98. évf. 2. sz. tatása szerint a következő sorrendben végeztük el a közelítést: iszaptermelés egyezése, ülepítés, nitrifikáció, denitrifikáció, többletfoszforeltávolítás, kémiai kicsapás, oxigénátadás beállítása (Rieger és társai 2013). A fíxfil- mes rendszer főbb kalibrálási paraméterei a következők: (i) heterotróf mikroorganizmusok száma anoxikus környezetben, (ii) biofilm tömege a reaktor elején egységnyi felületű hordozóra vetítve, majd a reaktor mentén ennek a csökkenése és a (iii) folyadékfilm vastagsága a biofílm felületén. A heterotróf mikroorganizmusok csak egy része tud denitrifikálni, mégpedig azok, amelyek erre rászorulnak. Ebből kifolyólag a biofílm felsőbb rétegeiben a jó oxigénellátottság miatt ilyen élőlényekkel nem találkozunk. Az anoxikus környezetben élő heterotrófok és az összes heterotróf mikroorganizmus aránya, mint kalibrálási paraméter megmutatja a biofilmrétegekben az oxigéndiffűzió hatásfokát. A paramétert addig kell a modellben változtatni, amíg a modell által számolt és a mért NOx értékek jó egyezést mutatnak. A vizsgált telepen ez az érték 0,3 5-re adódott. Az egységnyi hordozó felületre számított biofilmtö- meg segítségével a biofdmvastagság célértéke meghatározható. A biokinetikai egyenletek próbálják elérni ezt a célértéket, de az egyezés nem lehet tökéletes, mivel a valódi vastagságot a KOI, TSS is befolyásolja. Vagyis azok a célértéket módosítják, és ezért fokozatos közelítés szükséges. A vizsgált rendszerben a legelső reaktorban 150 g/m2 a paraméter értéke. Két reaktor között a biofdmvastagság 8%-al csökkent. A folyadékfilm vastagsága a szennyvízben található különböző komponensek diffúzióját szabja meg. Alapvetően a hidrodinamikai viszonyok befolyásolják, mely elsősorban a levegőztetés keveredést elősegítő hatásából származik. Nagyobb levegőztetési intenzitás mellett vékonyabb lesz ez a lamináris határréteg, és a főtömeg és biofílm közötti anyagtranszport is hatékonyabb lesz. A paraméter behangolása a mért ammónium-nitrogén értékek alapján történik. A kalibrálás eredményeképp a vizsgált rendszer elején a határrétegvastagság 200 mikrométer, amely a rendszer végére 75 mikrométerre csökkent (Schraa 2014). Az előző fejezetben feltett kérdések megválaszolásához a kalibrált modellel végeztük el a számításokat és a következő fejezetben mutatjuk be az elért eredményeket. EREDMÉNYEK Reaktortér felbontásának hatása a kezelt víz minőségére Ahogy a reaktormodellek tárgyalásánál láttuk, a nagyobb koncentrációgradiens létrehozásához a meglévő térfogatot több kisebb elemre szükséges osztani, és ezeket sorba kötni, kaszkádolni. Ezzel kapcsolatban felmerül a kérdés, meddig éri meg ezt a felosztást elvégezni, vagyis érdemes-e meglévő biofilmes, fix hordozós technológiákba terelőfalakat építeni. Ennek megválaszolásához a kalibrált modellt használtuk fel, majd a modellben elvégezve a kaszkádolást, annak eredményei alapján döntöttünk a beavatkozás szükségességéről. A vizsgált reaktorkaszkád 6 elemből áll, melyek egyenként jól elkevertek. A befolyó szennyvíz a vizsgált időszakban 18-20 °C hőmérsékletű, a hidraulikai tartózkodási idő a rendszerben 16-17 óra, a levegőztetett medencékben 3,5-4,0 mg/1 oldott oxigén koncentrációt tartunk fent. Az anoxikus térfogatarány a teljes reaktortérfogathoz viszonyítva 33%. Az utolsó reaktorból az első reaktorba belső recirkulációt alkalmazunk kétszeres befolyó víz- mennyiséget használva. A biomassza nagy része kötött állapotban van, ezért iszaprecirkuláció nem szükséges. A szuszpendált állapotban lévő biomassza koncentrációja a befolyó lebegőanyagkoncentrációval vethető össze, közel 200 mg/l-es. A biofílm hordozó a relatív felülete 15,6 m2 hordozó/m3 medencetérfogat. A rendszer modellbeli ösz- szeállítását az 1. ábra mutatja, mely három részből áll: a befolyó szennyvíz mennyiségi és minőségi megadásából (influent), a biológiai fokozat reaktorkaszkádjából (cascade), ahol ugyan a modell layout nem mutatja az IR anyagáramát, de ettől függetlenül számol vele. Az elfolyó kezelt szennyvízminőséget a harmadik elemen jeleníthetjük meg. A számítás szempontjából nincs jelentősége, csak vizuális segítségként fogható fel ez az elem (effluent). 1. ábra. Az alkalmazott biokinetikai modell felépítése Figure 1. Structure of the applied biokinetic model Az átlagos befolyó szennyvíz 532 mg/1 KOI-vel rendelkezik. Ebből az oldott frakció 200 mg/1, a partikulált rész 332 mg/1. A modell számára tovább bontva a frakciókat az előző fejezetben bemutatott KOI frakcionálásának elveit betartva, az oldott inert, a könnyen bontható, a partikulált inert és a lassan bontható KOI rendre: 40, 160, 50 és 283 mg/1. A modell számára bemeneti paraméter a VSS/TSS arány is, mely a lebegőanyag szervesanyag-tartalmát (VSS) viszonyítja az összes lebegőanyag tartalomhoz. Ez jelen esetben 0,93-ra adódott, mely viszonylag magas az irodalom által átlagértékekre meghatározott 0,75-0,9-höz képest. A partikulált KOI és VSS aránya 1,55-re adódott (irodalmi érték: 1,4-2,1), (Huo és társai 2006). A számításokat GPS-X 6.3 szimulátorral végeztük, időben állandósult állapotot feltételezve, vagyis kezdeti feltételnek az állandósult biomassza tömeget feltételeztük. Első lépésben a valós méretek alapján felépítettük a modellt, megadtuk a befolyó szennyvíz frakciókat, és a korábbi számításokból származó kalibrációs paramétereket, majd a hat reaktoros változatot futtattuk. Ezután összevetettük a modelleredményeket a mért értékekkel (1. táblázat). Fontos kiemelni, hogy ez az elfolyó vízminőség a reaktorkaszkádról elfolyó víz, vagyis még nem ülepített. Az eredményekről alapjában véve el
