168464. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szennyvizek biokémiai oxigénező kezelésére kis iszaprecirkuláltatási aránnyal

5 168464 6 mány szerinti eljárás alkalmazásához megkívánt koncentráció alsó határa. 10 000 ppm recirkuláltatott iszap szilárdanyag tartalom esetén 0,7 R/F arányt kell alkalmazni a kevert folyadékban 4000 ppm szuszpendált szilárdanyag koncentráció elérésére. 0,5-nél nagyobb recirkuláltatott iszap/betáplált anyag arány adott méretű berendezés esetén kisebb kezelési hatásfokkal és nagyobb szellőztetési energiával jár, egyébként nagyobb oxigénező kamrát, szállítóvezetékeket és derítőt kell alkalmazni. Az oxigénező zónában a kevert folyadék összes szuszpendált szilárdanyag tartalma 4000—12 000 ppm. A biokémiai úton oxidálható anyag nagymértékű abszorpciójának és az iszap általi asszimilációjának elérésére, valamint a korábbi eljárásoknál rövidebb kezelési idő és kisebb méretű berendezés megvalósítására legalább 4000 ppm összes szuszpendált szilárdanyagtartalom szükséges. Mint korábban említettük, 12 000 ppm-nél nagyobb összes szuszpendált szilárdanyag koncentráció a recirkuláltatott iszapban nagy, mégpedig 50 000 ppm-nél nagyobb szilárdanyag koncentrációt igényel. A 12 000 ppm felső határérték másik oka az, hogy elkerüljük a kis ülepedési sebességet, amely viszont hosszú szilárdanyag ülepítési időt eredményez. Míg a szilárdanyag viszonylag híg keverékekből gyorsabban ülepedik, nagy szilárdanyag koncentráció esetén önmaga korlátozza az ülepedési sebességet. A megnövekedett ülepedési idő pedig nagyon nagy, költséges derítőket igényel. Továbbá a szilárdanyagot szellőztetés nélkül hosszú ideig a derítőben tartva anaerob körülményeket eredményezhet, amely viszont biológiai aktivitáscsökkenést, denitrifikálást okozhat és a jólismert „iszapduzzadás" jelensége lép fel. Az összes szuszpendált szilárdanyag-tartalom felső határértékét továbbá azért korlátozzuk 12 000 ppm-ben, hogy elkerüljük az oxidálandó anyag/biomassza arány (szervesanyag terhelési szint kg BOI5

/kg szervesanyag, nap-ban mérve) olyan szintre csökkenését, amelynél az iszap biológiai aktivitása és ülepedési sebessége korlátozott. Más szóval adott éghető szuszpendált szilárdanyag/összes szuszpendált szilárdanyag arány esetén az oxidálandó anyag/biomassza arány csökken az oxigénező zónában az összes szilárdanyag-tartalom növekedésével, és az oxidálandó anyagmennyiség (a betáplált vízből) nem elegendő a növekvő mennyiségű aktív biomasszához. A találmány szerinti biológiai oxidációs rendszereket a legalább 0,55 éghető (szerves) szuszpendált szilárdanyag/összes szuszpendált szilárdanyag jellemzi. A kevert folyadékra ez az arány csaknem megegyezik a recirkuláltatott iszapban mért aránnyal, mivel a szennyvíz viszonylag kismennyiségű szilárdanyagot ad a rendszerhez. A szellőztetés során a nagy összes szilárdanyag-tartalom csak annyiban előnyös, amennyiben az nagy biológiailag aktív anyagot jelent. Ha az említett arány 0,55-nél kisebb, az aktív szilárdanyag-tartalom még akkor is kicsi vagy közepes, ha az összes szilárdanyagtartalom nagy. 0,55-nél kisebb arány azt jelenti, hogy nagymennyiségű inert nem-lebontható szilárdanyag halmozódott fel a rendszerben, amelyet a szellőztetőn és ülepítőn át ismételten recirkuláltatunk. Nagysebességű kezeléshez szükséges nagy biológiailag aktív szilárdanyag szint elérésére a teljes szilárdanyag recirkuláltatási sebességnek szükségszerűen nagyon nagynak kell lenni, a felesleges mennyiségű inert szilárdanyag azonban túlterhelheti a rendszert. Az éghető és összes szuszpendált szilárdanyag arányának értéke nem szabályozható mindig, és azt főleg 5 a szennyvízben levő szennyezés típusa határozza meg. Ezek a szennyezések lehetnek oldhatók vagy oldhatatlanok, szerves vagy szervetlen, biokémiailag oxidálható vagy nem-lebontható szennyezések. A széndioxiddá, vízzé vagy sejtszövetté nem átalakuló és a leülepedett 10 iszapban lerakódó szilárdanyagok, pl. homok, polietilén törmelék vagy farost növelik a rendszer szilárdanyag tartalmát és csökkentik az említett arányt. Az inert szilárdanyagok felhalmozódása szabályozásának egyik módja az, hogy a baktériumok autooxidációját háttérbe 15 szorítjuk és a rendszerből nagyobb mennyiségű felesleges iszapot veszünk el. A szabályozás másik módja az, hogy a rendszert bizonyos időközönként leállítjuk, a szilárdanyagot eltávolítjuk és új kultúrával frissítjük fel. A háztartási szennyvízben a biológiailag oxidálható 20 szerves anyag koncentrációja elég nagy ahhoz, hogy az iszapban és a kevert folyadékban az éghető és összes szilárdanyag tartalom 0,55-nél nagyobb aránya könnyen fenntartható. Például két különböző háztartási szennyvíz kezelése esetén 0,70 és 0,75 közötti arányokat mér-25 tünk. Tejüzemből vagy petrokémiai üzemből származó szennyvíz biológiailag oxidálható szerves anyagtartalma is van olyan nagy, hogy a kívánt arányt biztosítja. A biokémiai úton oxidálható anyagot tartalmazó 30 szennyvízzel és recirkuláltatott iszappal összekeverendő tápgáznak legalább 50 tf% oxigént kell tartalmazni. Kisebb oxigénkoncentráció nem teszi lehetővé az oxidációs zónában elfogadható oldott oxigén tartalom fenntartását a többi komponenssel, pl. nitrogénnel vagy 35 széndioxiddal hígítás miatt. A tápgázt olyan mennyiségben kell adagolni, hogy a kevert folyadék felett legalább 300 Hgmm oxigén parciális nyomást tartsunk fenn. Ez a nagy parciális nyomás hajtóerő (legalább a levegőnél adódó érték kétszerese) biztosítja az oxigénnek a 40 kevert folyadékban való oldódásához szükséges sebességét anélkül, hogy a keverésre sok energiát fordítanánk, ezáltal a biomassza pelyhek méretét mechanikai koptatással csökkentenénk és ülepedési tulajdonságait rontanánk. 45 Azt találtuk, hogy a szellőztető gázban legalább 300 Hgmm oxigén parciális nyomás szükséges nehéz, ülepedő aktív biomassza képzéséhez, eltekintve az elfogadható oldott oxigén szint és kis keverési energia előzővel együttjáró hatásától. 21% és 99,5% oxigént alkalmazó 50 (1 atm esetén kb. 160 és 755 Hgmm oxigén parciális nyomás) összehasonlító biooxidációs vizsgálatokban — egyébként azonos energiafelhasználás, oxidálható anyag/biomassza arány és legalább 7 ppm oldott oxigénkoncentráció esetén — azt találtuk, hogy a 99,5%-os 55 oxigén tömör biomassza pelyheket eredményezett. A 21 %-os oxigén könnyű, diffúz szuszpenziót eredményezett, amely zavaros felülúszó folyadékot hagyva rosszul ülepedett. Az oxigénben dúsított szellőztető gáznak ez a hatása a pehely sűrűségére erős maradt 380 Hgmm 60 (tömör biomassza), csökkent 300 Hgmm (közepesen tömör biomassza) és lényegében elveszett mintegy 250 Hgmm (könnyű, diffúz biomassza) oxigén parciális nyomás esetén. Viszonylag rövid folyadék tartózkodási idővel nagy ülepedési sebesség és tömör iszap elérésére 65 előnyös legalább 90% oxigént tartalmazó és a kevert 3