180967. lajstromszámú szabadalom • Aerob/anaerob szennyvíztisztítási- és iszaprothasztási eljárás
3 180967 4 biológiai oxidációja ügy történik, hogy a környező levegőből természetes úton vagy gyorsítottan, mesterségesen oxigént juttatunk a vízbe. A bio-oxidációs folyamat során a szennyvízben levő szilárd anyagok biológiailag bizonyos mértékig leépülnek és végül leülepednek a medence aljára, ahol anaerobbá válhatnak és tovább stabilizálhatók. A medencét időről időre kiszárítják és a leülepedett iszapot kikotorják, hogy visszaállítsák a medence eredeti térfogatát, és így újabb szennyvíz befogadására tegyék alkalmassá. Az iszapot például talaj felt öltésre használják fel. Az oxidációs medencék tehát funkcionálisan egyszerű szennyvíz és iszap feldolgozó rendszert jelentenek. Alkalmazásuk azonban erősen korlátozott, mert kiépítésükhöz nagykiteijedésű területre van szükség. Ezen felül, ez a kezelési és elvezetési eljárás nem csökkenti jelentősen az iszapban levő kórokozók mennyiségét. Az anaerob rothasztás általában a leggyakrabban használt eljárás olyan koncentrált szerves szilárd anyagok stabilizálására, amelyek ülepítő tartályokból, biológiai szűrőkből és aktivált iszapüzemekből kerülnek ki. A mindennapi gyakorlatban az iszap feleslegét nagy kupola-szerűen kiképzett emésztőkben gyűjtik össze, ahol anaerob módon 20-30 napig emésztik. A módszer elterjedtségének az az oka, hogy segítségével nagy térfogatú híg szerves iszapok stabilizálhatók, kevés biológiai szilárd anyagot (biomassza) termel, viszonylag könnyen vízteleníthető iszapot eredményez és metángáz keletkezéséhez vezet. Ezen felül, több helyen leírták, hogy az anaerob rothasztás pasztörizált iszapot eredményez. Bár az anaerob rothasztásnak ez a pasztörizáló képessége kérdéses, az anaerob rothasztást a gyakorlatban elteijedten alkalmazzák, mert a szilárd anyagokat megfelelően stabil formába bontja le, amely talajfeltöltésre használható fel anélkül, hogy további nehézséget okozna. Az anaerob rothasztást rendszerint nagy tartályokban végzik, amelyeket többé-kevésbé alaposan kevernek vagy mechanikai úton vagy a komprimált rothasztó gáz visszavezetésével. A keverés jelentősen növeli az iszapstabilizálási reakció sebességét, mert növeli azt az aktív zónát, amelyben a bomlás lejátszódik. Mint már említettük, az anaerob rothasztást általában 20-30 nap nagyságrendű, tehát hosszú tartózkodási idők mellett hajtják végre anélkül, hogy hőt táplálnának a rendszerbe. A technika állása szerint a mezofü zóna felmelegítése 30-40 °C-ra kedvezően körülbelül 12-20 napra csökkenti a szükséges tartózkodási időt. A kezelési időnek ez a csökkenése annak a következménye, hogy a rothasztásért felelős mikroorganizmusok aktivitását erősen befolyásolja a hőmérséklet, és a 30—40 °C-os hőmérséklet tartományban az erősen aktív mezofil mikroorganizmusok a domináns törzsek, amelyek részt vesznek az iszap rothasztásában. A mezofil rothasztás számára legkedvezőbb hőmérséklet körülbelül 35-38 °C, és a megfelelő minimális tartózkodási idők a 12-15 nap tartományba esnek. A hőmérséklet emelése 35 °C-ig növeü a rothasztást és rövidebb tartózkodási időket engedhet meg, de a rendszer működési stabilitása kárára; míg 35 °C alatti hőmérsékleten a tartózkodási időnek túl hosszúnak kell lennie. Amint már említettük, az anaerob rothasztás során metángáz képződik, amelyet általában fűtőegységekben égetnek el, hogy ezáltal pótolják az emelt hőmérsékleten működő anaerob rothasztórendszer hőveszteségeit. Azonban az évszakokkal járó hőmérsékletváltozások és a szóban forgó iszap szilárdanyag-tartalmának mennyiségi fluktuációi jelentős hatással vannak a metángáz termelésére és a rothasztó zóna kívánt hőmérsékletének fenntartásához szükséges hőmennyiségre. Következésképpen, ha egész éven át emelt hőmérsékletet kívánnak fenntartani az anaerob rothasztási zónában, az iszaprothasztó rendszernek általában alapvető eleme a segédhőforrás. Miután az anaerob rothasztás és az ehhez kapcsolódóan a metángáz keletkezésének sebességét erősen befolyásolja a kezelésnek alávetett iszap szusz pendait szilárdanyag-tartalma és a rothasztási zóna hőmérséklete, általában kívánatos, hogy a lehető legtöményebb iszapot adjuk az emésztőbe, és így minimalizáljuk a hőveszteségeket, amelyeket az anaerob rothasztóból kivezetett stabilizált iszap okoz, és egyidejűleg maximáljuk a metán termelését az emésztőben. Azonban még ilyen feltételek mellett is nehéz gazdaságosan fenntartani az anaerob rothasztási zónában az emelt hőmérsékletet, különösen a téli hónapokban. Tovább, már viszonylag kis hőmérséklet fluktuációk az anaerob rothasztási zónán belül aránytalanul súlyosan megbontják a folyamat egyensúlyát és az emésztő tartalmának megsavanyodásához vezetnek, amint ez jól ismert. Az anaerob iszaprothasztási eljárásban az iszap szilárdanyag-tartalma lényegében három elkülönülő, egymást követő kezelési fázison megy keresztül: először, szolubilizálási szakasz; másodszor, intenzív savas szakasz (acidifikáció) és végül intenzív rothasztási és stabilizálási szakasz (gázosítás). Mindegyik lépést különféle intermedierek és végtermékek keletkezése jellemzi a rothasztási zónában. Normál működési feltételek között mindhárom szakasz párhuzamosan jelentkezik. A végső gázosítási szakaszban elsődlegesen képződő gázok a metán és a széndioxid, amelyek együttesen a fejlődő gáz több mint 95%-át alkotják, míg ezen belül a metán részaránya 65-70%. A metángáz termelése az anaerob rothasztási zónában igen sokfajta vegyület számos független biokémiai reakciójának eredménye, amelyek rendszerint integráltan lépnek fel. A komplex szerves anyagokat számos úgynevezett savképző baktérium illékony savakká és alkoholokká alakítja anélkül, hogy metán keletkeznék. Ezeket a termékeket azután másfajta baktériumok, amelyek metán-savképző baktériumokként ismertek, alakítják metánná. Az anaerob rothasztás során használt savképző baktériumok igen ellenállóak és kevéssé érzékenyek a környezetükben végbemenő változásokra. A metánképző baktériumok ezzel szemben anaerob körülményeket kívánnak meg és rendkívül érzékenyek a környezetükben lezajló változásokra. Ilyen okokból oxigénnek nem szabad jelen lennie az anaerob rothasztási zónában. A levegő esetleges bejutása az emésztőbe hátrányosan hat a metánképződésre, ezen felül a robbanásveszélyes metángáz és oxigén elkeveredése folytán potenciálisan veszélyes helyzetet teremt Ezenkívül a metánképző baktériumok 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
