200308. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés lebegő anyagot tartalmazó hulladékok kétfázisú anaerob kezelésére
1 HU 200308 B 2 A találmány eljárás lebegő anyagot tartalmazó hulladékok, főleg hígtrágyák kétfázisú anaerob kezelésére, ahol a hulladékot először savanyító reaktorban és azt követően metános reaktorban kezeljük. A találmány továbbá berendezés az eljárás foganatosítására, amelynek savanyító reaktora és vele sorbakapcsolt metános reaktora van. Mint ismeretes, az anaerob metánképző biológiai eljárások önmagukban igen lassú, minimális sejtszaporodással járó folyamatok. A szennyvíztisztítási alkalmazástechnika utóbbi években tapasztalható gyors fejlődése az aktív sejtkoncentráció, illetve az ezzel arányos folyamat sebességnövelő beavatkozásoknak köszönhető. Ezáltal az energiatermelő, azaz biogáz termelő anaerob szennyvíztisztítás gyorsasága eléri, illetve meghaladja az energiaigényes aerob rendszerekét. A sejtkoncentráció növelésének technikai útja a sejtek visszatartása, illetve reaktoron belüli inmobilizálása. A 4067801 sz. USA szabadalmi leírás, valamint a 2728585 sz. NSZK szabadalmi leírás a sejteknek az elfolyó folyadékáramból ülepítéssel való visszatartására mutat be példát. A reaktoron belüli inmobilizálás legtöbbször olyan töltelék testeken történik, amelyeknek megfelelően nagy a felülete, illetve amelyek elősegítik a mikrobák kötődését. Az 1 412 587 sz. angol szabadalmi leírás szerint könnyű, habszerű testeket alkalmaznak, míg a 4284 508 sz. USA szabadalmi leírás szerint apró szemcsés anyagot. Jelentős mennyiségű lebegő anyagot tartalmazó anyagok, így a hígtrágyák biogázosításához az ismertetett megoldások alkalmazása rendkívül nehézkes és az ipari gyakorlatban nem is terjedt el. A fő probléma az, hogy a lebegő és részben bonthatatlan tápanyag nem választható el a visszatartás, illetve inmobilizálás során az aktív sejttömegtől, így megkötésével a céllal ellentétes eredményt érnek el, azaz inert anyagot dúsítanak fel a reaktorban, ami értelemszerűen megnövelt reaktor térfogatot igényel és fokozódó keverési nehézségeket okoz. Nem vélszerű őt általában a nyersanyag, így szennyvíz, hulladék, trágya rothasztás előtti fáziselválasztása sem, hiszen ez esetben a környezetszennyező hatású és potenciálisan biogázt képező szerves anyag nagy része oldatlan formában van, amit az inert lebegő fázisból el kellene távolítani. Ez a megoldás azonban rendkívül nehézkes, tekintve a szervesanyag jelentős részének stabil kolloid formáját. Megfelelő eredményt csak igen energia — és beruházás igényes gépi víztelenítéssel lehetne elérni, vagy szintetikus polielektrolit felhasználásával. Ismeretes továbbá, hogy a biogáztermelő anaerob kezelés meggyorsítható, ha azt két külön fokozatban végzik, ún. kétfázisú eljárásban. Ilyent ír le Henze, M., Harremoes, P.: Anaerobic treatment of waste water in fixed film rectors, Water Sei. and Technology, VI5. No.8-9, p.1-107 (1983). Ilyenkor az első reaktorban történik az oldhatatlan szervesanyagpk hidrolízise (elfolyósítása), illetve szerves savakká alakítása. A második reaktorban játszódik le a szerves savakból történő metánképző.dés. Mivel az első fázist végző baktériumok szaporodási sebessége lényegesen nagyobb, a fázisok elválasztása ún. kinetikai kontrollal, azaz a metagonén baktériumok első reaktorból történő irányított kimosásával végezhető. A találmány célja a felsorolt hiányosságok kiküszöbölése és olyan eljárás és berendezés kidolgozása, amelyek révén nagymennyiségű lebegő anyagot tartalmazó hulladékok is, így hígtrágyák gazdaságos módon vethetők alá kétfázisú anaerob kezelésnek, illetve a hulldékból gazdaságosan állítható elő biogáz. A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy a fenti célnak eleget tehetünk, ha az eljárás hatékonysága szempontjából hátrányos lebegőanyag eltávolítását a két fázis, azaz a sorba kötött két reaktor között végezzük. A találmány tehát al járás lebegő anyagot tartalmazó hulladékok kétfázisú anaerob kezelésére, ahol a hulladékot először savanyító reaktorban, és azt követően metános reaktorban kezeljük. A találmány lényege, hogy a savanyító reaktort elhagyó anyagáramból a durvább lebegő anyagot leválasztjuk és a lebegő anyagától megszabadított maradékot vezetjük a metános reaktorba. Előnyös a metános reaktor mikroba koncentrációjának fokozása érdekében, ha a metános reaktorból elvezetett anyagból a nehéz iszapos fázist leválasztjuk és a metános reaktorba visszavezetjük. A lebegőanyag leválasztását célszerűen részecske nagyság szerinti osztályozással végezzük és a 0,2—2 mm feletti, előnyösen 0,5—1 mm méret feletti lebegő anyagfrakciót távolítjuk el. Előnyös lehet, ha a leválasztott lebegő anyagmaradék nedvességtartalmát préseléssel csökkentjük. A találmány szerint eljárhatunk úgy, hogy az eltávolított lebegőanyagot környezeti hőfokon levegő jelenlétében tárolva aerob biokonverziónak vetjük alá. A kezelt anyagot célszerűen 0,5—1,5 nap tartózkodási idővel elevensziszapos aerob biológiai utótisztításnak vetjük alá. A találmány továbbá berendezés az eljárás fogonatosítására, amelynek savanyító reaktora és vele sorbakapcsolt metános reaktora van. A találmány szerinti berendezés lényege, hogy a savanyító reaktor és a metános reaktor közé levegőanyag leválasztó van iktatva. Célszerűen a metános reaktor után is leválasztó, előnyösen vízszintes tengelyű dekanter centrifuga van iktatva, amelynek sűrű fázist elvezető csonkja a szabadba és/vagy a metános reaktorba van visszacsatolva. Előnyösen a reaktorokban rögzített kényszerpályán periodikus mozgást végző önhajtó keverő szerkezetek vannak elrendezve. A keverő szerkezet lehet axiális átömlésű propellerkerekes szivattyú, vagy sűrített gázenergiával hajtott mamutszivattyú. A találmány révén a kétfázisú anaerob hulladékkezelés előnyei teljes mértékben kihasználhatók. Nagymértékben könnyebbé válik a lebegőanyag eltávolítása, tekintettel arra, hogy a savanyító reaktorban, a könnyen hidrolizálható szervesanyagok oldatba vitele megtörténik. így kisebb viszkozitású folyadékfázis és főleg nehezen bomló anyagokat tartalmazó darabos fázis keletkezik, amelyek elválasztása legelőnyösebben szitálással történhet. A leválasztott szilárd fázissal nem veszik kárba értékes anyag, mert az csak olyan rostos anyagból 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
