Hidrológiai Közlöny 1974 (54. évfolyam)

5. szám - Dr. Fleps Walter: Új laboratóriumi szennyvízvizsgáló készülék (respirométer). A készülék ismertetése

231 Hidrológiai Közlöny 1974. 3—4. sz. Üj laboratóriumi szennyvízvizsgáló készülék (respirométer) A készülék ismertetése Dr. F1EPS WALTER» Szenny-vízvizsgáló laboratóriumokban már régóta használnak respiromótereket, kevésbé használatos magyar kifejezéssel lógzósméróket, a biokémiai oxigénigény (BŐI) mérésére. A biokémiai oxigénigény egyrészt jellemző mérőszáma a víz szennyezettségének, másrészt fontos alapadata a biológiai szennyvíztisztítás tervezésének. A respiromóteres mérés jobb megértése végett idézzük röviden emlékezetünkbe a biológiai szennyvíztisztítás alapvető jelenségeit. A biológiai szennyvíztisztítás — mint ismeretes — lényegében abban áll, hogy a szennyvizek szerves szennyezőanyagait a vízben már eleve jelenlevő, vagy abban mesterségesen nagy tömegben kitenyésztett baktériumok (az úgynevezett eleveniszap) természetes anyagcsereforgalmuk során lebontják. A baktóriumok a szerves anyag egy részét energiaszükségletük fedezése érdekében széndioxiddá és vízzé oxidálják, másik részét pedig többé kevésbé átalakítva új sejtanyag képzésére használják fel. Mindezen folyamatok közben a baktóriumok oxigént „lélegzenek be" azaz oxigént fogyasztanak. A BOI mérésekor tülajdonkóppen a bakteriális oxigénfogyasztást mérjük. Általánosságban kimondható, hogy minél nagyobb a szennyvíz biokémiai oxigénigónye, annál szennyezettebb a szennyvíz. Nem szabad azonban megfeledkeznünk arról, hogy az élő baktériumok akkor is fogyasztanak oxigént, ha „éheznek", azaz nem áll rendelkezésükre lebontható tápanyag. Ezt az utóbbi oxigénfogyasztást nevezzük endogén légzésnek. Az endogén légzés intenzitása (az 1 g iszapszárazanyagra számított oxigénfogyasztási sebesség) jellemző az élő, aktív baktériumok számára az iszapban, más szóval az iszap „aktivitására". Ha az éhező baktériumok szuszpenziójához szerves anyagot tartalmazó vizet, szennyvizet adunk, akkor a légzés intenzitása hirtelen megnő. Az ilyenkor észlelt oxigénfogyasztást nevezzük szubsztrát-légzésnek. A szubsztrátlégzés során fogyott oxigén részben az ilyenkor is fennálló endogén légzést, részben pedig a tápanyag oxidációját szolgálja. Szigorúan véve csak ez utóbbi hányad jellemző a szennyvízre, ós amint látni fogjuk, csak respiromóterrel határozható meg. Minthogy a respirométerek alkalmasak az oxigénfogyasztás sebességének és az összes elfogyasztott oxigén mennyiségének a mérésére, könnyen belátható, hogy a respirométerek felhasználhatók az alábbi kérdések tisztázására: — A szennyvíz biológiai bonthatósága. Bontható szennyező anyagok esetében ugyanis az oxigénfogyasztás sebessége az endogén légzéshez képest nő. — A szennyvíz vagy egyes vegyületek toxikus hatásának a megállapítása. Toxikus hatás esetén a légzés intenzitása csökken, esetleg az oxigénfogyasztás teljesen le is állhat. — A biokémiai lebontás esetleges tápsóigénye. Mindaddig tápsóhiány áll fenn, amíg a hozzáadott tápsók hatására az oxigénfogyasztás növekszik. A respirométerek egyéb felhasználási, illetve mérési lehetőségeiről alább még bővebben lesz szó. Valamennyi respirométer megegyezik abban, hogy a vizsgálandó szennyvíz felett lehetőleg kons* Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Intézet, Budapest. tans hőmérsékletű zárt légtér van, amelynek oxigénjét értékesítik a baktériumok. Az elfogyasztott oxigén mennyiségét már most vagy állandó térfogat mellett a nyomás csökkenéséből számítják (pl. a közismert Warburg-készüléknél), vagy állandó nyomás mellett a térfogat csökkenéséből. Ez utóbbi az elterjedtebb módszer, nevezetesen abban a formában, hogy térfogatosan vagy elektrokémiai úton mérik azt az oxigénmennyiséget, amelyet a zárt légtérbe kell adagolni a nyomás állandóságának a biztosítása végett. Az utóbbi 50 évben különböző kutatók világszerte több tucat respiromótert szerkesztettek. Az 1960-ig ismertetett típusok valamennyien manuális kezelést igényeltek, és így ma már nem számíthatnak alkalmazásra. Az első automatikus respiromótert Clark [5] szerkesztette 1960-ban. Ez a respirométer az elfogyasztott oxigént víz elektrolízise útján fejlesztett oxigénnel pótolja és annak mennyiségét az elektrokémia törvényei alapján számítja. Az azóta szerkesztett respirométerek nagyrészt ugyanezen elvet követik. Legismertebb típusuk a kereskedelemben is kapható „SAPROMAT". E helyen el kell tekintenünk a respirométerek irodalmának bővebb ismertetésétől, de felhívjuk a figyelmet néhány részletes összefoglaló munkára [1, 2, 3, 4], Valamennyi respirométer alkotója előtt az a cél lebegett, hogy a világszerte elterjedt, de mégis számos támadási felülettel bíró hígításos, jodometriás BOI

5 meghatározást valamilyen egyszerűbb, a valóságos folyamatokhoz közelebb álló módszerrel helyettesítse. A respirométerek valóban számos előnyt nyújtanak a hígításos módszerrel szemben. így pl. a legtöbb szennyvíz hígítás nélkül vizsgálható respiromóterrel, amely ezen kívül lehetővé teszi az oxigénfogyasztás időbeli lefolyásának ós mindenkori sebességének a tanulmányozását is. Mindez, a fentebb említett felhasználási lehetőségekkel együtt érthetővé teszi azt a nagy érdeklődést és várakozást, amellyel a szennyvízzel foglalkozó szakemberek a respirométerek felé tekintettek. A siker azonban mégsem volt elég átütő, ós pedig azért, mert a legtöbb respirométer szakaszos működésű, és mint ilyen nem minden tokintetben a valóságnak, illetve a biológiai szennyvíztisztításnak megfelelő körülmények között vizsgálja a szennyvíz oxigénigényét. Ebből a szempontból sokkal hasznosabbnak ígérkeznek az átfolyásos respirométerek, amelyek megfelelő kialakítás esetén tulajdonképpen már eleveniszapos szennyvíztisztító modellberendezéseknek tekinthetők. Érdekes, hogy a talán 80-nál is több respiromóterrel foglalkozó cikk közül alig 4—5 ismertet valamilyen átfolyásos típust. Ezek közül is az első kettő [6, 7] manuális kezelésű, és ezért ma már elavult. A Thiele és Schmidt [8] féle respirométer még nem nyert végleges alakot, és csupán az O'Brien ós Clark féle [9], amely a fent említett Clark-féle respirométer továbbfejlesztése, tekinthető a modern igényeket kielégítő készüléknek. A készülék a VITUKI-ban kifejlesztett és alább ismertetendő respiromótertől abban különbözik, hogy az oxigént szintén elektrolízis útján pótolja és méri. De eltérők a méretei is (5—10 literes reaktoredény!). O'Brien és Burkhead a készüléket az eleveniszap terhelhetőségének a vizsgálatára használták elsősorban [10], Az általunk alább leírt mérésekkel nem foglalkoztak. A VITUKI-ban 1969-ben fogtunk hozzá egy hazai respirométertípus kifejlesztéséhez. Először mi is csupán a szokásos szakaszos üzemű respirométerre gondoltunk. Idevágó kutatásainkról az 1971.