Hidrológiai Közlöny 1971 (51. évfolyam)
3. szám - Dr. Benedek Pál: Tervezési irányelvek módosítása az eleveniszapos szennyvíztisztításnál (I. rész)
Dr. Benedek P.: Tervezési irányelvek Hidrológiai Közlöny 1971. 3. sz. 109 vázolt kinetikai alapelvek érvényesek — a kinetikai konstansokat kísérletes úton kell értékelni [15, 16, 26]. Az 1. táblázat tartalmaz néhány adatot a különböző ipari szennyvíznél értékelt konstansok tekintetében. Megjegyezzük e táblázattal kapcsolatban, hogy v s értékét a (5) egyenlet szerint folyamatos táplálású rendszerben határoztuk meg. A (2b) egyenlet szerinti A-, reakciókonstans értékét azonban sokszor szakaszos rendszerben vizsgáljuk, de ennél nagyobb hibát rejt magában, hogy S, illetve S e értókét úgy helyettesítik be a (2a), vagy (2b) egyenletbe, hogy nem vonják le abból azSni'n! maradó BOI 5-, illetve KOI-koncentrációt [6, 10, 24], Mi ezt a hibaforrást a VITLTKI-ban kidolgozott metodikánkból kiküszöböltük, viszont így nehéz összevetni a saját ós más vizsgálatból származó k 1 értékeket, ahogy az a táblázatból is kitűnik (nagyságrendi eltérést eredményez kivonása Se-ből, vö. az első 3 sort az alattale vőkkel). A tisztíthatóság egyéb körülményeit, pl. kiegészítő tápanyagok adagolását , vagy egyéb feltételeket szintén laboratóriumban, vagy félüzemben lehet rögzíteni. A kísérletek módszertanát a VITTJKI az elmúlt években kidolgozta és az irodalomban részletesen közreadta [23, 24], A továbbiakban néhány olyan hazai viszonyok között újszerű problémára hívjuk fel a figyelmet, melyek a jelenlegi méretezési irányelveket befolyásolják. Ni gezhető el. Feltétele a magas, 6 napnál nagyobb iszapkor, ami min. 4 óránál nagyobb levegőztetósi idővel párrosul. Downing szerint a teljes nitrifikáció a Vg tápanyaglebontási sebesség ós a hőmérséklet függvénye ós kísérletei szerint 17 °C-nál (illetve az ezzel kb. arányos BOJ 5 terhelés) nem lehet nagyobb, mint 0,3 — 0,4, 12 °Cnál mint 0,2 — 0,3, illetve 7 °C-nál mint 0,1—0,2 [17, 49]. Természetesen a többlet oxigénigényről is gondoskodni kell. A nitrifikációs oxigénfogyasztást Wuhrmann szerint a következő képletből számíthatjuk [59, 48]: OF" = ZAT h(SA 0-SA e (8a) ahol OF" a nitrifikációs oxigénfogyasztás, SA 0 a szennyvíz- és >S'A e a tisztított víz ammónia koncentrációja. Barnard és Eclcenfelder szerint [3]: OF"=4,5T h (SAN 0—SAN e), (8b) cacio A városi szennyvízben állandóan jelen van ós ugyanakkor a szervesanyag biológiai oxidációjának egyik terméke az ammónia. Koncentrációja átlagos házi szennyvízben általában 20 — 30 mg/l körül található. Az ammónia az ún. nitrifikáló baktériumok elsőrendű tápanyaga. Ezek obligát aei'ob mikroorganizmusok, melyek oxigénfelhasználás mellett nitriten keresztül nitráttá oxidálják az ammóniát. A nitrifikálók képesek szimbiózisban élni a szaprofita baktóriumokkal, de hátrányban vannak velük szemben, mert jóval hosszabb a generáció idejük, tehát csak akkor szaporodnak el az eleveniszapos rendszerben, ha egyrészt az ammónia tápanyag mellett elegendő tartózkodási idő (iszapkor) áll rendelkezésre, másrészt a megfelelő oxigénkoncentráció (kb. 1 mg/l) biztosított a rendszerben [17, 18, 29, 49], Az általuk termelt nitrát viszont a heterotróf organizmusok számára denitrifikáció, tehát a nitrátnak nitrogénné ós oxigénné való szétesése révén, oxigén forrás lehet, ha a vízben oldott oxigén kimerült [59]. Ez elsősorban az utóülepítőkben fordul elő. Ennél a hatásnál lényegesebb az a körülmény, hogy a nitrogén a kifolyó tisztított szennyvízzel mintegy trágyázza a befogadót ós így annak eutrofizációját okozza. Természetesen utóbbit a tisztító rendszerben le nem bontott ammónia épp úgy előmozdítja, mint a nitrát, sőt a káros hatás növekszik azáltal, hogy a nitrifikáció viszonylag tekintélyes oxigénfogyasztása csökkenti az eutrof vizek amúgyis kritikus oldott oxigénszint jót [27]. Mindezek fényénél, az eutrofizációra, ill. a nitrifikáció révén jelentkező oxigén elvonásra érzékeny befogadók esetében (és ezek száma rohamosan nő) a nitrogén tápanyagot — a foszforról most nem beszélve — vissza kell tartani a befogadótól, ill. a tisztítási technológiában kivonásáról gondoskodni kell. Első lépés ehhez a nitrifikáció teljes értékű véghezvitele, tehát az ammóniának nitráttá történő feloxidálása [17, 59], A nitrát kivonása azután akár biológiai, akár kémiai módszerekkel elvégezhető [19], A nitrifikáció az eleveniszapos rendszerben, tehát a széntartalmú tápanyag lebontásával párhuzamosan véahol SAN 0 a szennyvíz és SAN e a tisztított víz ammónia koncentrációjának nitrogén hányada. (A 8b egyenlet kb. 10%-kal nagyobb értéket ad 8a-nál.) Tekintélyes nitrifikációs oxigénigényt mértünk a VITlJKI-ban az eleveniszapok endogén lebontása (aerob iszapkezelése) során, esetenként a várható, ill. számított oxigénfogyasztást 50 — 60%-kal is megnövelte [8]. H őrnérséklet függés A biokémiai reakciók hőfiiggését az Arrhenius egyenlettel fejezzük ki [5]: 1 dk AH k át RT-' (9) ahol k a reakciósebességi állandó, T az abszolút hőmérséklet, R az univerzális gázállandó, t az idő és AH a reakcióhő, mely az eleveniszapos tisztítás gyakorlati eseteiben 14 —15 000 cal/mol értékű. A (9) differenciálegyenlet megoldása T, és T.. hőmérsékleti értékekre: AH rl\ - 2'j log - log fc^ = ——————. (10) 2 • 'iR T 1-T t A hőmérsékletfüggés másik két ismert egyenlete kT i q(T2-T I) k T 2 (H) ahol Q adott rendszere konstans. Bevezetve a Q 1 0 faktort, tehát a 10 °C-onkónti reakciósebesség növekedését jelző számot Fenti három paraméter között az alábbi összefüggés vezethető le [11]: l°g Qio— Q=AH 2,54.105 (13) Néhány kísérletes eredményt a három paraméter számszerű értékeire a 2. táblázat tartalmaz [11]. Természetesen a fenti összefüggések — miután biokémiai reakciókról van szó, — a reakciókban résztvevő organizmusok hőmérsékleti tartományára, tehát kb. 0—40 °C közötti tartományra érvényesek csak. Szakaszos táplálású rendszerben vizsgáltuk a VITUKI-ban a 20 °C alatti tartományra az eleveniszapos tisztítás hőmérséklet függését és amint
