168463. lajstromszámú szabadalom • Eljárás biokémiai úton oxidálható anyagokat tartalmazó szennyvizek kezelésére nagy hatásfokú oxigénezéssel
9 168463 10 Az 1. ábra azt is szemlélteti, hogy az oldott oxigén változására az eljárás kevéssé érzékeny 99,5%-os betáplált oxigén alkalmazása esetén. A 2 és 8 ppm oldott oxigénre vonatkozó görbék olyan közel vannak egymáshoz, hogy ebben a tartományban az oldott oxigénszint növekedésének nincs jelentős hatása sem a százalékos oxigénfelhasználásra, sem a szellőztető zóna oxigén parciális nyomására. A 80 és 60%-os betáplált oxigénre vonatkozó 2. és 3. ábrák az oldott oxigénszint változására már nagyobb érzékenységet mutatnak. Mivel a betáplálás sebességében és a biokémiai úton oxidálható anyagtartalomban fellépő változások miatt a szennyvízkezelő üzemekben az oldott oxigénszint ténylegesen változik, az oxigénfelhasználásban jelentkező érzéketlenség a legalább 90% oxigént tartalmazó tápgázt alkalmazó kiviteli változat lényeges előnye. Az 1—3. ábrák 1,8—2,1 kg 02 /kWó standart levegőátviteli hatásfokra vannak felvéve. Kevésbé hatásos aerátor alkalmazása a százalékos felhasználási görbét lefelé, a parciális nyomás görbét felfelé tolja el, míg hatásosabb eszköz ellenkező hatású. Az ábrákon szereplő felhasznált energia a folyadékszilárdanyag keveréshez és gáz-folyadék érintkeztetéshez szükséges teljes energia. A szokásos levegős diffúzoroknál a teljes energiát légkompresszorok fogyasztják. Más szellőztető rendszerekben a szilárdanyag szuszpenzióban tartására az energia egy részét mechanikai keverők használják, míg másik részét kompresszorok a perforált csőkígyón át történő gázadagoláshoz. Vannak olyan felületi aerátorok is, amelyek a teljes energiát a folyadék mechanikai keverésére fordítják. Mivel a keverési energia szerepel a betáplált oxigén/teljes energia arányban, utóbbi értékére a kevert folyadék kezelési vagy tartózkodási ideje hatással van. Állandó keverési energiát kell alkalmazni, és ha a kezelési idő hosszú, a tartály nagy és a keverésre felhasznált energia viszonylag nagy. Ha a kezelési idő hosszú, az oldott oxigén kisértékű növekedése miatt az oxigénbetáplálási sebesség viszonylag kicsi lehet, így a keverési energia a teljes energia viszonylag nagy hányadát képezi, és az oxigénadagolás/energia arány viszonylag kicsi, rövid kezelési idő esetén ennek ellenkezője érvényesül. A 4., 5. és 6. ábrák az előzőkhöz hasonlóak, csak a kevert folyadék átlagos illékony szuszpendált szilárdanyag tartalma 6000 ppm és a szennyvíz biokémiai úton oxidálható anyagtartalma 2500 ppm. Míg az 1—3. ábrák kiskoncentrációjú háztartási szennyvizekre, addig a 4—6. ábrák nagyobb koncentrációjú ipari szennyvizek találmány szerinti kezelésére jellemzők. A nagyobb biokémiai úton oxidálható anyagtartalom egyik hatása az oldott oxigénfelvétel sebességének növekedése. Adott oxigénbetáplálási sebesség esetén ez növeli a százalékos oxigénfelhasználást és csökkenti az oxigén parciális nyomást. A 99,5%-os oxigén tápgázra és 8 ppm oldott oxigénre vonatkozó 4. ábra szerint a 300 Hgmm oxigén parciális nyomás fenntartásához szükséges oxigénbetáplálási sebesség 0,06 kmól 02 /kWó, az 50%-os felhasználáshoz szükséges pedig 0,26 kmól Oa /kWó. Nyilvánvaló, hogy ennél a kiviteli változatnál a szellőztető gáz összetételét jelentősen 80% alatt kell tartani, hogy 0,24 kmól 02 /kWó felső határt ne lépjük túl és az oxigénfelhasználás ne essen 50% alá. 2 ppm oldott oxigén esetén minimálisan 300 Hgmm oxigén parciális nyomású szellőztető gázra a minimális betáplálási sebesség 0,085 kmól 02 /kWó, a maximális pedig 0,32 kmól 0 2 /kWó 50%-os felhasználásnál. A megengedhető üzemeltetési tartomány nagy, és nagy százalékos felhasználást, valamint annak megfelelő nagy oxigén parciális nyomást foglal magában. 5 A 80%-os oxigén tápgázra vonatkozó 5. ábra szerint a minimális és maximális oxigénadagolási sebességek 0,07, ill. 0,17 kmól 02/kWó 8 ppm oldott oxigén, és 0,11, ill. 0,22 kmól 02/kWó 2 ppm oldott oxigén esetén. A kis oxigénfelhasználás és az alkalmazott energiára 10 vonatkoztatva nagy oxigén tápgáz sebesség kizárja a szellőztető gázban 80% oxigén alkalmazását. A 60%-os oxigén tápgázra és 2500 ppm biokémiai úton oxidálható anyagtartalmú szennyvízre vonatkozó 6. ábra szerint világos, hogy sem 2, sem 8 ppm oldott 15 oxigén esetén nincs olyan tartomány, amelyben a találmány szerint dolgozhatnánk. Például 8 ppm oldott oxigén esetén 300 Hgmm parciális nyomás elérésére legalább 0,15 kmól 02 /kWó betáplálást kell alkalmazni, viszont 50% vagy annál nagyobb oxigénfelhasználáshoz a be-20 táplálási sebesség nem lehet 0,09 kmól 02 /kWó-nál nagyobb. A 3. ábrához hasonlóan itt is „negatív" üzemeltetési tartomány jelentkezik, bár az oxigénfelhasználás és az oxigén parciális nyomás által meghatározott határértékek még távolabb esnek egymástól. Míg 2500 ppm C£ biokémiai úton oxidálható anyagtartalom esetén a különbség 0,09—0,15=-0,06 kmól 02 /kWó, addig 250 ppm esetén csak 0,06- 0,07= - 0,01 kmól 02 /kWó. Nyilvánvaló, hogy a folyamatba táplált szennyvíz biokémiai úton oxidálható anyagtartalmának további csök-30 kentése (pl. hígított háztartási szennyvizek) 60%-os tápgázra is pozitív üzemeltetési tartományt eredményez. Mindkét szennyvízkoncentráció 80 és 60%-os oxigénre vonatkozó görbéinek az összehasonlítása (2. és 3. vagy 5. és 6. ábrák) azt mutatja, hogy az oxigén tisztításának 35 60% alatti értékre való további csökkentése nem lehetséges, mivel a legalább 50%-os oxigénfelhasználásra és legalább 300 Hgmm oxigén parciális nyomásra vonatkozó követelmények egyidejűleg nem elégíthetők ki. A 7. és 8. ábrák szemléltetik a 250 ppm biokémiai 40 úton oxidálható anyagtartalomra vonatkozó kezelési költségeket különböző oxigénadagolási sebességeknél. A jobboldali ordinátán felvett „költségegységek" csak relatív értékek, de a szellőztetés teljes költségére vonatkoznak, beleértve a berendezés beruházásának amorti-45 zációjának, karbantartásának költségeit és az energiaköltségeket is. A 99,5%-os oxigén tápgázra vonatkozó 7. ábra nagyon éles optimumot mutat kb. 0,07 kmól 02 /kWó-nál, ahol a 2 és 8 ppm oldott oxigén fenntartásának költsége kb. 27 és 28 egység. A megfelelő oxigénfel-50 használás mintegy 90%. A 60%-os oxigén tápgázra vonatkozó 8. ábra szerint az optimum mintegy 0,07 kmól 02 /kWó 2 és 8 ppm oldott oxigénre, a szellőztetési költség kb. 50 és 60 egység. A költségoptimumnak 50%-os oxigénfelhasználás felel meg. 55 A 7. és 8. ábra összehasonlításából kitűnik, hogy 99,5%-os oxigén tápgázt alkalmazó módszer viszonylag érzéketlen az oldott oxigénszint változására. Ugyanakkor 60%-os oxigén tápgázt alkalmazva a növekvő oldott oxigénszint lényegesen nagyobb üzemeltetési költ-60 seggel jár együtt. A 9. ábra bemerülő keverővel és perforált gázbuborékoltató csővel rendelkező szellőztető kamrát és derítőt tartalmazó berendezés vázlatos keresztmetszeti rajza. A biokémiai úton oxidálható anyagot tartalmazó víz, 65 például háztartási szennyvíz all vezetéken lép be a 10 5
