196043. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ecetsavat és furfurolt tart toxikus hatású szennyvizek anaerob és biológiai tisztítására
1 196.043 2 A találmány tárgya eljárás ecetsavat és furfuiolt tartalmazó, mikroorganizmusokra toxikus hatású szennyvizek anaerob biológiai tisztítására ^biológiai reaktotban. Az utóbbi években erőteljesen terjed a nagy szervesanyagtartalmú szennyvizek anaerob biológiai tisztítása . Energetikai tekintetben az eljárás igen kedvező, hiszen a lebontott szervesanyagot minimális sejtszintézis mellett nagy metántartalmú éghető gázzá alakítja. Ezzel szemben az earob biológiai szennyvíztisztítás főleg az oxigénbevitel biztosítására nagymenynyiségü fölösiszapot (elszaporodott sejtfelesleg) termel. Az eljárás meglehetősen gyorssá tehető, ha - át tálában a mikróbák immobilizálásával — nagy sejtkoncentráció biztosítható a reaktorban. A folyamat végbemenetelének feltétele, hogy a szubsztrátum a szerves széntartalmú vegyületeken kívül N és F tápelemeket js tartalmazzon. Általános irányelvként a kívánatos KQI/N/P tápanyagarány értékét M. Henze átlagosan 1000/7/1-ben adja meg (Water Science and Technology 15, No.8-9, 1-107). [Az arányszámokban a nyers szennyvízben mért koncentrációk szerepelnek, melyek közül az első a szervesanyagtartalmat kémiai oxigénigényben (KOI) adja megj A mikróbák metaboJitikus tevékenységét segítő űn. biosz anyagok adagolása minden biokonverziós folyamat hatékonyságát javítja. Mikróbatáptalgjokon a fennentációs szubsztrátkeverékekben biosz anyagként élesztőkivonatot, ill. élesztő autoizátumot adagolnak. Az anaerob folyamat különösen könnyen játszódik le, ha az eltávolítandó szervesanyag valamilyen U15 szerves sav, melynek biokémiai konverziója közvetlenül metántermeléshez vezet. A szakirodalomból ismeretesek olyan közlemények, melyek ecetsav anaerob biológiai lebontásának eredményeiről számolnak be. A hasonló kísérleteknél alkalmazott nyers szennyvíz vagy szintetikus modeüanyag, amely ecetsavon kívül N-t és P-t tartalmazó vegyülctek és biosz anyag összekeveréséből, hígításából származik, vagy pedig a kiegészítő kombonenseket eredetileg is tartalmazó természetes eredetű szennyvíz. Az első változatra példa L. Bare» és mtsai cikke (Applied and Enviromental Microbiology 36, 186— —197 /1987/), ahol a modell szennyvizet kalcium-acetátból, élesztőkivonatból és többek között 5-féle ásványi só oldatából állították össze. Az élesztőkivonat-koncentrációt a gáztermelést növelő hatás vizsgálatára 0% és 0,5% között változtatták. A második változatra példaként említjük acukorill, keményítő-szeszipar szennyvizeit, melyekben állás közben spontán savanyodás következik be. Ezek a mérsékelt ecetsavtartaímú szennyvizek anaerob módon általában könnyen tisztíthatok, hiszen mind a tápelem, mind a természetes szervesanyagtartalom az eredeti nyersanyag maradékából biztosított. Nagy ecetsavtartalma miatt anaerob tisztításra kiválóan alkalmas lenne a nagy pentozántartalmú növényi részekből nagy hőfokú és nyomású katalitikus hidrolízissel végzett furfurolgyártás szennyvize (155.807 és 164.886. sz. magyar szabadalmi leírások). Itt külön előny az, hogy a gyártási folyamatból a szennyvíz közel 100 "C-on kerül ki, ami szükségtelenné teszi a környezetnél nagyobb hőmérsékle. ten (általában 35—65 *C) dolgozó anaerob reaktorba táplálandó szennyvíz jelentős energiaigényű felmelegítését: Az anaerob tisztítás sikerét alapvetően kétségessé teszi itt a következő három körülmény: a) A szennyvíz mintegy 20—30 kg/m3 ecetsav-tartalom mellett 0 5-2 kg/m3 furfurolt, valamint kisebb mennyiségben fenolokat és gyantákat tartalmaz. A fui fűről toxikus hatása általánosan ismert. Ilyen hatásról számol be G. A. Szofccljeva és mtsai cikke a mikrobiális dtokrom rendszer károsítása vonatkozásában (Mikrobiolo^ja42,441-444 /1973/). Mérgező hatása miatt a fbrfurdt csírátlanító anyagként „ is használják (The Merck Index, 9. kiadás, Merck and Co., Rahway, New Jersey, 1976) b) hfcm tartalmaz a mikrobiális élettevékenységhez (sejtszintézis) elengedhetetlen tápelemeket, pl, N-t és P*t. c) Nem tartalmaz ún. biosz anyagokat. Összefoglalva megállapítható, hogy a furfurojgyártás szennyvize - ellentétben a természetes élelmiszeripart eredetű vagy tiszta anyagokból összeállított modell vizekkel _ katalitikus szerves vegyipari eljárás tápanyaghiányos, steril, toxikus anyagokat tartalmazó folyékony mellékterméke. A találmány cäja olyan eljárás kidolgozása, amely gazdasá^lag és technikailag reális körülmények között teszi lehetővé a furfolgyártás szennyvizeinek anaerob tisztítását. A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy a furfural toxikus hatását okozó reaktív aldehidcsoport nitrogén- és foszforvegy ülete két tartalmazó biosz anyagokkal reagáltatva amin-aldehid kondenzátum képződése mellett a mikrobái!) életfeltételekre nézve ártalmatlanná tehető. A ffentiek alapján a találmány eljárás ecetsavat, valamint furfurolt tartalmazó, mikroorganizmusokra toxikus hatású szennyvizek anaerob biológiai tisztítására biológiai reaktorban, amelyre az jellemző, hogy a szennyvízhez a furfurol reaktív aldehidcsoportját kémiailag dezaktiváld nitrogén- és foszforvegyöleteket tartalmazó biosz anyagokat, előnyösen fehérjét és/vagy nyers állati trágyát szeszgyártás során keletkező moslékot vagy tejfeldolgozás során keletkező savót adunk olyan sebe:iséggei, hogy a reaktorban a hőmérsékletet 30 °C-60 °C közötti értékre állítjuk be. A találmány szerinti eljárásban előnyösen felhasználható, olcsó biosz anyag az; állati trágya. Önmagában ismert a trágyák anaerob biokonverzióval való ártalmatlanítása és hasznosítása, melynek első lépése során a nagyobb molekulasúlyú, bonyolultabb vegyültek egy részéből szerves savuk képződnek. A sertéstrágya mezőül (általában 35 °C-on történő) anaerob savanyítása során az eredeti 4,5% szárazanyagtartalmú anyagokból mintegy 7-8 kg/m3 szerves sav tartalmú, jellegzetesen 40/4/1-es KOI/N/P aránnyal jellemez, he tő összetételű tennék keletkezik, 2,5—4 napos tartózkodási idő eredményeként. Az ilyen módon előkezelt trágya adalékanyag nemcsak a toxikus hatást semlegesíti, de könnyen bontható illó szerves sav-tartalma az anaerob folyamat metántermelését növeli. \z adaléknak a nyers szennyvízzel közel azonos KOI értéke, és általában 40/4/1 arányú KOI/N/P értéke alapján 1:15 tömegrészben szennyvízhez történő adagolása már kielégíti az előzőekben hivatkozott 1000/7/1-es KOI/N/P arányt:. Megemlítendő, hogy ezen optimálisnak tekinthető tápanyagaránynál négyszer kevesebb N és P koncentráció is lehetővé teszi a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
