Hidrológiai Közlöny, 2018 (98. évfolyam)
2018 / 2. szám - SZAKCIKKEK - Karches Tamás: Kaszkádolás szerepe a rögzített biofilm hordozót alkalmazó szennyvíztisztítási technológiákban
Karches Tamás: Kaszkádolás szerepe a rögzített biofilm hordozót alkalmazó szennyvíztisztítási technológiákban mondható, hogy a rendszer - ahogy elvárható ilyen üzemeltetési paraméterek mellett - a szervesanyageltávo- lítás mellett nitrifikál és denitrifikál. Némi eltérés mutatkozik a mért és számított értékek között. Lebegőanyag-koncentráció tekintetében az eltérést a modellbi- zonytalanságon túl a mérés bizonytalansága is okozza, viszont a VSS/TSS jól egyezik a mérés és számítás között. Az alacsony ammonium koncentráció teljes nitrifí- kációra utal. 61_ A következő lépésben a meglévő térfogatot osztottuk tovább úgy, hogy összesen 12 reaktorelemből álló rendszert kapjunk. Az üzemeltetési változók és a kalibrált biofilmparaméterek azonosak maradtak az előző beállításhoz képest. A kapott eredményeket szintén az 1. táblázat tartalmazza, melyből látszik, hogy nincs jelentős eltérés a két rendszer között. Mindegyik paraméter tekintetében látható némi csökkenés, de a különbség annyira elenyésző, hogy emiatt nem javasolt kaszkádolni. 1. táblázat. Kaszkádolás hatása az elfolyó kezelt szennyvíz minőségére (mért és számított értékek) Table 1. Effect of cascaded reactor on treated effluent quality (measured and simulated results) Mért befolyó Mért elfolyó 6 elemes kaszkád Számított elfolyó 6 elemes kaszkád Számított elfolyó 12 elemes kaszkád KOI 532 201 185 182 BŐI; 300 32 44 39 TKN 682,2 2,2 nii4-n 52 1,2 0,11 0,1 NO,-N 0,52 13 14,2 14,2 TN 68,5 16,1 16,4 16,4 TSS 231 105 125 123 vss 215 85 98 97 Iszapcsökkentés kaszkádolással Fixfilmes rendszerek iszapprodukciójának meghatározása eltér az eleveniszapos rendszerétől, hiszen nem definiált a fölösiszapmennyiség, mely egyértelműen meghatározná az iszapvonalra érkező anyagáramot. Kötött biomassza esetében, ha a rendszerben a biomasszatömeg állandósult, a megkötődési és leválási ráta megegyezik. Az iszaptermelés a leválási rátával arányos, mely egyrészről a biofilm megújulástjelenti, de számos más tényező függvénye is lehet; hidrodinamikai viszonyok, mint például a nagy nyíró erők vagy magasabb rendű élőlények segítségével is (predátor legelés) válhat le biofilm. A leválás folyamán a kötött biomassza egy része lebegő fázisba kerül, mely a folyadékárammal távozik a rendszerből. Éppen ezért célszerű a fixfilmes rendszerek iszapprodukciójának vizsgálatához a reaktorkaszkádról elfolyó TSS-t alapul venni, és a különböző modellváltozatokban ennek az értékét összehasonlítani. A számításoknál az előző vizsgálatban figyelembe vett hatelemes kaszkádreaktorrendszerből indultunk ki, melynél két irányba történtek számítások. Egyrészt a kaszkád- elemek csökkentését végeztük el annak érdekében, hogy lássuk, mennyire tekinthető optimálisnak a jelenlegi rendszer, azaz megnéztük mekkora lenne az iszaptermelés, ha 1, 2, 3, 4, 5 teljesen elkevert reaktorunk lenne. Ezután a reaktorszám növelésével (10, 50 és 100 elemű kaszkád esetében) azt vizsgáltuk, megéri-e a további elemekre bontás. Az eredményt a 2. ábra foglalja össze. Az eredmények jobb átláthatósága miatt bevezettük a relatív iszaptermelés fogalmát, melynek százalékos értéke megmutatja, hogy az adott számú reaktorkaszkádból álló rendszerben keletkező iszap hogyan viszonyul az egy térrel rendelkező teljesen elkevert rendszer iszaptermeléséhez képest. Az ábrán nem jelenítettük meg a 100 reaktoros változat eredményét, mivel az teljesen megegyezik az 50 reaktoros változat eredményével. Reaktoi kaszkád elemeinek száma 2. ábra. Relatív iszaptermelés Figure 2. Relative sludge production Az ábrából jól látható, hogy a jelenlegi hatelemes kaszkád iszaptermelés szempontjából már optimumnak tekinthető, további kaszkádolás lényeges javulást nem hozott. Ha viszont újonnan építendő fix hordozós biofilmes rendszert vizsgálunk, akkor az a javaslat tehető, hogy legalább 4 részre kell osztani a teret, vagy olyan hosszúság/széles- ség arányt alkalmazni, mely megfelel az ilyen felosztásnak. Ekkor felmerül az a kérdés, hogyan tudjuk azt a tapasztalatot figyelembe venni, hogy nem kell tényleges terelőfalakat alkalmazni, hanem megfelelő geometriai kialakítással ugyanazt a hidraulikai/keveredési állapotot is elérhetnénk. Elsősorban meg kell vizsgálni a konvektiv és diffuzív transzport arányát, melyet a dimenziómentes Peclet szám (Pe) határoz meg. Minél nagyobb a Peclet szám, annál nagyobb szerepe van a konvekciónak, vagyis a csőáramláshoz közelítünk. Az ideális dugattyúáramlást a végtelen értéknél érhetjük el. Reaktorelméleti levezetéssel meghatározható, hogy n=Pe/2, ahol n az alkalmazott reaktorok számát jelöli (Fogler 2010), vagyis a számítási eredmények alapján meghatározható, hogy az iszaptermelés a vizsgált rendszeren minimalizálható, ha biztosítjuk a Pe>8 feltételt.
