Hidrológiai tájékoztató, 2011
DIPLOMAMUNKA PÁLYÁZATOK - Takó Szabolcs: Az ammóniumon eltávolítás lehetőségei ivóvízből: mikrobiológiai eljárás (nitrifikáció)
Célok A nitrifikáció során a következő szempontokat vettem figyelembe: • A fajlagos felület hatása a nitrifikációra • Kedvezőbb töltet anyag meghatározása • Tartózkodásai idő szerepe a nitrifikációban • Az oldott oxigén koncentráció befolyása • Megfelelő kialakítás a teljes nitrifikáció eléréséhez Elméleti háttér Méréssorozataim során a biológiai ammóniumion eltávolítását, nitrifikációt vizsgáltam szervetlen nitrogénformák mérésével. Ha a modelloldat ammóniumion koncentrációja csökken és ezzel arányosan nő a nitrit és nitrát mennyisége a töltetanyagra vezetés után, akkor ebből elvileg következik, hogy nitrifikáció játszódott le a rendszerben. Ivóvíztisztítás szempontjából a nitrit feldúsulás kerülendő. A nitrifikáció egy kétlépéses oxidációs folyamat: 1. NH 4 + + 1,5 0 2 2 H + + H 20 + N0 2~ 2. N0 2- + 0,5 0 2 -> N0 3 Tehát a nitrifikációhoz elengedhetetlen az oldott oxigén, és a folyamat révén termelt H + csökkenti a pH értéket. A nitrifikációt számos környezeti tényező befolyásolja: oldott oxigén, pH, szerves anyag tartalom, turbulencia, hőmérséklet és fertőtlenítőszer hatása. Berendezés A nitrifikációt egy általam épített átfolyós kialakítású rendszeren vizsgáltam. Ezzel a kialakítással valósághoz közeli modellt kaptam az ivóvíztisztító telepek működéséről. A folyamatot három azonos kialakítású, de különböző töltet anyagú reaktoron vizsgáltam. Felhasznált töltet anyagok: zeolit, homok és aktívszén. Ez anyagok fajlagos felülete lényegesen különböző. A berendezésben tartózkodási időnek 10 percet irányoztam elő, majd kettő hét eltelte után egy másik berendezést állítottam fel, amiben a tartózkodási időt egy órában határoztam meg. 1. ábra. Töltet anyagok: homok, aktívszén és zeolit Kiértékelés A kísérletek során mértem a befolyó és az elfolyó víz ammónium-, nitrit-, nitrátion oldott oxigén koncentrációját és a pH-t. Az első elrendezés esetében a fajlagos felületek közti különbség nem volt kimutatható a nitrifikációra. De a méréssorozatból megállapítottam, hogy a tartózkodási idő nagyban befolyásolta. A kísérleteknél figyelembe kellett vennem, hogy a zeolit fizikai úton képes ammóniumot adszorbeálni, az aktívszén pedig nitrátot. A második kísérlet sorozatban ezeket a megállapításokat figyelembe vettem. 12,0 o!o ~ c £ 0 10 20 30 40 o mérési napok száma hordó szűrő homok zeolit aktív szén 2. ábra. Az oldott oxigén koncentrációk alakulása Értékelés Mind a három tölteten végbement a teljes ammóniumion eltávolítás, de a nitrifikáció megrekedt a nitritképződés folyamatánál. Az ammóniaoxidáló baktériumok kevésbé érzékenyek, mint a nitritoxidálók. A nitrifikáció megrekedéséért az oxigén limitáció lehet a felelős. Az oldott oxigén koncentráció a szakirodalomi 2 mg/L küszöbérték alá csökkent a folyamat során (2. ábra). 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 mérési napok száma • Nitrát-N • Nitrit-N •Ammónium-N 3. ábra. Nitrogénformák változása a homoktölteten A három töltetanyag közül itt csak a szűrő homokot ismertetem. Ez a töltet anyag inert tulajdonságú, így ezen volt legkönnyebb és legegyszerűbb a nitrifikáció folyamatát megfigyelni. A homok nem köt meg, nem adszorbeál a megfigyelt ionok közül egyet sem, így a nitrogén mérlegben elvileg ilyen típusú „hiány" nem léphetett fel. A nitritoxidáció a megfigyeléseim alapján lassúbb folyamat. Maga a nitrit oxidációja nitráttá a folyamat során jelen van, de intenzitása messze elmarad az ammóniaoxidáló baktériumokétól. 15
