196343. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés szervesanyag tartalmú folyadékban, különösen szennyvízben vagy hígtrágyában lévő szervesanyag anaerob úton történő biológiai lebontására
1 196 343 2 A találmány szcrvcsanyag-tartalmú folyadékban, különösen szennyvízben vagy hígtrágyában levő szerves anyag anaerob úton történő biológiai lebontására szolgáló eljárásra és berendezésre vonatkozik. A települési és mezőgazdasági szennyvizek, valamint a szervesanyag-tartalmú ipari szennyvizek tisztítását alapvetően a szerves szennyezőanyagok biológiai lebontása jelenti. A biológiai szennyvíztisztítás során a szerves szenynyeződések lebontása aerob vagy anaerob úton történik. Az aerob biológiai szennyvíztisztításnak az a lényege, hogy a szennyvízbe vitt oldott oxigénnel a mikroorganizmusok által termelt biokatalizátorok révén a biológiailag lebontható szerves szénvegyületek — nagy energialeadás közben — széndioxiddá oxidálódnak, illetve részben beépülnek a mikroorganizmusokba. Ez a folyamat viszonylag gyors — egy napnál rövidebb idő alatt lejátszódik —, hátránya azonban, hogy az oxigén oldatba vitele sok energiát igényel és nagy sejtnövekedést, nagy iszaptermelést eredményez. Az anaerob biológiai szennyvíztisztítás során a szenynyező szerves anyagok végeredményben - ugyancsak mikroorganizmusok által termeit biokatalizátorok hatására — metángázzá redukálódnak. A metángáz energiahordozóként hasznosítható, a sejtek növekedésére viszonylag csekély energia fordítódik. így az iszaptermelés kicsi, viszont - mivel a metántermelő baktériumok lassan szaporodnak - a szennyvíznek hosszú ideig, rendszerint több napig kell a lebegő iszapágyas anaerob biológiai reaktorban tartózkodnia. Hatéko-y nyan így is csak többezer mg/1 BOI-vel rendelkező szennyvizeket lehet anaerob módon megtisztítani, mert kisebb szennyezettség esetén nem biztosítható a szükséges sejttömeg (sejtkonceníráciő), illetve a metántermelés nem elegendő a mikroorganizmusok számára optimális hőmérséklet biztosításához sem. Éppen ezért anaerob szennyvíztisztítási technológiát - kétségtelen előnyei ellenére — csak nagy szervesanyag-tartalmú szennyvizek esetében alkalmaznak illetve igen egyszerű esetekben, elsősorban családi házak és nyaralók szennyvizeinek résztisztítására, ún. oldómedencékben vagy aknákban. Ezeket általában három sorbakapcsolt kamra alkotja, amelyekben 5—10 napi tartózkodási idő alatt (bővített oldómedence) anaerob jellegű lebomlás is bekövetkezik, de a tisztítási hatásfok csak 30-40 % BOI-ben kifejezve. Az egyszerű (egykamrás) oldóakna, amelyben csak három napig tartózkodik a szennyvíz — így benne lényegében csak mechanikai tisztítássai lehet számolni — mindössze 25—30 %-os tisztítási hatásfokot biztosít. Viszont a nagy szervesanyag-tartalmú szennyvizek anaerob reaktorokban történő tisztítása során 75-80 %-os tisztítási hatásfokot is elérnek. Mivel a kétféle (oldómedencés és reaktoros) anaerob szennyvíztisztítási eljárás között a tartózkodási idő vonatkozásában lényegi különbség nincs — sőt a nagy szervesanyag-tartalmú szennyvizek tisztításánál, különösen magasabb hőmérsékleteken még kisebb is a tartózkodási idő —, a tisztítási hatásfokban jelentkező lényeges különbség csak a nagymérvű iszapkoncentráció-eltéréssel magyarázható. Az oldómedencében a rendkívül csekély vízáramlás és e műtárgyak ülepítő jellege miatt a víztérben igen alacsony az iszapkoncentráció, míg a nagy szervesanyag-tartalmú szennyvizek lebegő iszapágyas reaktorokban végrehajtott anaerob tisztítása során az egyébként is jóval nagyobb tömegben keletkező eleveniszap lebegtetésben tartására a folyadékot állandó mozgásban tartják, amihez különböző hidraulikai módszereket alkalmaznak: például teljesen átkeverik az anaerob reaktor tartalmát; vagy a kiülepedeít iszapot recirkuláltatják, vagy pedig a tisztított szennyvíz forgatásával hoznak létre a reaktorban olyan feláramlási sebességet, amely az iszapot lebegtetésben tartja. E módszerek hatása azonban korlátozott, 5-10 kg/m3-nél nagyobb eleveniszap-koncentrációt ugyanis nem lehet a segítségükkel létrehozni, az anaerob szennyvíztisztítás hatékonyságát azonban mégis számottevően javítják. Ismeretesek olyan anaerob szennyvíztisztító berendezések is, amelyek szilárd szemcsés anyag átírd alkotott szűrőággyal, például kavicsszűrővel rendelkeznek. Ezekben a rögzített ágyas (fix ágyas) anaerob szűrőkben pl. a kavicságy szemcséire tapadt biomassza bontja te a szerves szennyeződéseket. Az ilyen anaerob szűrőkben 15—20 kg/m3 cleveniszap-koncentráció is elérhető, így 5—6 nap alatt 80 %-os hatásfokú szervesanyag-lebontás is elérhető velük. Súlyos hátrányuk azonban, hogy csak előkezeli szennyvíz tisztítására alkalmasak, és még így is bizonyos idő elteltével eltömődnek, tehát időszakonként szükség van a regenerálásukra, amihez a reaktort le kell állítani, emellett energia- és munkaigényes regenerálási műveletet kel! végrehajtani. Nyilvánvaló, hogy erre egy olyan egyszerű tisztítóberendezés esetében, mint amilyen pl. a bővített anaerob oldómedence, gyakorlatilag racionálisan egyáltalán nincs is lehetőség. A találmány feladata, hogy olyan eljárást és berendezést szolgáltasson szervesanyag-tartalmú folyadékokban, elsősorban szennyvizekben és hígtrágyákban levő szerves anyagok naeob lebontására, amely az ismert lebegő iszapágyas anaerob reaktorokban a hidraulikus vízmozgatási módszerekkel elérhetőnél nagyobb eleveniszap-koncentrációt, következésképpen nagyobb lebontási sebességet, jobb tisztítási hatásfokot biztosít kisebb szervesanyag-koncentrációk esetében is, ugyanakkor nincs szükség a rendszer kezelésére, pi. regenerálására, ami az anaerob szennyvízszűrők esetében elengedhetetlen. A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy amennyiben egy biofilmmel bevont, a víznél kisebb sűrűségű szemcsés anyaghalmaz által alkotott úszó kontaktágyaí alakítunk ki valamely anaerob biológiai reaktorban, az iszapkoncentráció-növekedés hidraulikus módszereinek és íiz anaerob szennyvízszűrőknek az előnyeit egyesíthetjük, hiszen az úszó kontaktágyban legalább ugyanolyan nagy iszapkoncentráció biztosítható, mint az anaerob szennyvízszt'írőkben, ugyanakkor az ilyen rendszer hidraulikailag nem különbözik a lebegő iszapfelhős anaerob biológiai reaktoroktól. E felismerés alapján a kitűzött feladatot a találmány értelmében olyan eljárás segítségével oldottuk meg, amelynek során öxigénmentes környezetben mikroorganizmusok segítségévei honiunk Se szerves anyagot meíángázzá, és amely eljárásra az jellemző, hogy a lebontást oly módon hajijuk végre, hogy a szervesanyagtartalmú folyadékot mikroorganizmusokat tartalmazó bioréteggel borítod, a víznél kisebb sűrűségű, a folyadékban úszó szemcsés anyagon alulról felfelé áramoltatjuk keresztül. Előnyös, ha a szervesanyag-tartalmú folyadékot 0,8—1,0 g/cm3, előnyösen 0,9-0,95 g/cm3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
