Hidrológiai Közlöny 1982 (62. évfolyam)
5. szám - Dr. Benedek Pál–dr. Farkas Péter: A biológiai és a harmadlagos szennyvíztisztítással elérhető szerves mikroszennyező eltávolítás
Dr. Benedek P.— dr. Farkas P.: A biológiai Hidrológiai Közlöny 1982. 5. sz. 211 az ún. ,,KOI eltávolítási modellek" kutatása szerte a világon. Daigger és Grady 1977-ben a szervesanyag eltávolítást egy újszerű modellel közelítették meg [14]. Szerintük ugyanis igen fáradságos és bizonytalan eljárás a baktériumszaporodás és szervesanyag-lebontás kinetikai összefüggéseiből (újabb sztöcbiometriai állandók, „hozamkonstansok" segítségével) az egyes szubsztrát- és anyagcsere termék—frakciókra nézve anyagmérleg egyenleteket levezetni, amelyek összege az összes szervesanyag forgalom anyagmérlegét adná meg. „Elegánsabb" a bruttó KOI lebontás egyenletét megkeresni; ez az egyenlet a tisztított víz KOI-ja valamint a v x fajlagos baktériumszaporodási sebesség közötti összefüggést írja le. +ki+ k* v*)' (2 ) ahol S e — a tisztított, S 0 — a befolyó szennyvíz KOI-ja, k 0, k v k. 2 —,valamint y állandók. A bemutatott függvénynek v x közepes értékénél valóban minimuma van, ami azt bizonyítaná hogy a tisztított víz KOI-ja az eleveniszap közepes terhelésénél (közepes iszapszaporodási sebességnél) éri el minimumát, azonbán a formula semmi lehetőséget nem nyújt a biológiai reakció mechanizmusába való betekintésre, a kauzális alapon nyugvó folyamat tervezésre és szabályozásra. Ujabb eredményeink az eleveniszapos szennyvíztisztításban Farkas, Ghobrial és Benedek 1977-től folyamatosan végzett kutatásaik során a fermentációs kinetika oldaláról közelítették meg a szervesanyag forgalom kérdését [15]. A szennyvízben maradó szervesanyag véleményük szerint négy frakcióból tevődik össze: a szennyvízben eleve benne levő bonthatatlan szervesanyagokból, a lebontatlan, de bontható szubsztrátokból, a szubsztrát anyagcsere során képződő szubsztrát-anyagcsere termékekből (utóbbiak részben a sejten belül képződnek, részben a baktériumok által kiválasztott, testükön kívül ható exoenzimek hatására képződnek a szubsztrátból) valamint a sejtek természetes elhalása során képződő endogén anyagcseretermékekből. Míg a szubsztrát lebontást Monod nyomán Eckenfelder a gyakorlati tervezőmunkát kielégítő pontossággal foglalta modellbe, az anyagcseretermékképződést Farkas alkalmazta a szennyvíztisztításra [16], a fermentációs kinetikából ismert Ludeking-Piret-féle [17], illetőleg a Kono és Asai-íé\e modellek felhasználásával [18]. Utóbbiak a baktériumszaporodás sebessége és a termékek képződésének sebessége között írtak le összefüggést. Végeredményben azonban a baktériumszaporodás sebessége szoros kapcsolatban van a szubsztrát táplálás sebességével, vagyis a biológiai rendszer terhelésének sebességével. A részletek mellőzésével itt csak a végeredményt: a tisztított víz oldott szervesanyagja (KOI-ja), és a főbb üzemi jellemzők: befolyó szennyvíz KOI (S 0), tartózkodási idő (f), valamint eleveniszap koncentráció (A\) közötti összefüggést mutatjuk be, amely a szubsztrát lebontási és termékké]»ződési modellek szintéziséből volt levezethető: Se = S 0 -[(1 -.by)k 0Xj ] + k p eX~t, (3a) ahol t — a számított tartózkodási idő (d), b, y, k Q, k v e, K m — állandók, S s — a lebomlatlan szubsztrát koncentrációja a tisztított szennyvízben (mg/l), S 0 — az érkező szubsztrát koncentrációja (mg/l), X 1 — az elegy koncentráció (g/l), Mivel pedig S s és X 1 ugyancsak az üzemi jellemzők függvénye, a fenti egyenlet az alábbi két egyenlettel közös egyenletrendszerben oldható csak meg: j xo -& ] , 3 b> tk 0 Si+tfoXj + Kv-i 1 -a)S 0]S s-( 1 -a)S 0K m = 0, ahol X 0 — az érkező lebegőanyag koncentráció (g/l), X 0 — a fölösiszap kimosódási koncentráció (g/l). , a, k 0 — állandók, A fenti egyenletrendszer gyakorlati alkalmazhatóságához természetesen szükség van az állandók ismeretére, amelyeknek jól meghatározott fizikai tartalmuk van. A b.y állandók szorzata az egységnyi mennyiségű lebontott KOI után képződő szubsztrát-anyagcsere termék mennyiségét adja meg. Értéke — méréseink szerint — jól bontható szubsztrátoknál 0,05, városi szennyvíznél 0,1— 0,2 közötti érték. Az «-állandó a szennyvízben levő bonthatatlan szervesanyag hányad az össz KOI hányadában kifejezve, értéke városi szennyvízben 0,05—0,15, az ipari szennyezés mértékétől függően. A k p e állandó az endogén anyagcsere során óránként a szennyvízbe jutó szervesanyag mennyiségét adja meg egy gramm eleveniszapra vetítve. Utóbbi értéke nagyságrendileg 1—2mg/gh. Ez a három állandó tehát közvetlenül jellemző a tisztítás során képződő és a tisztított szennyvízzel elfolyó biorezisztens anyag terhelésre. Megbízható módszerekkel rendelkezünk -mérésükhöz. Lássuk ezek után az eleveniszapos technológia viselkedését a terhelés függvényében. A 3. ábrán az eleveniszapos rendszerről elfolyó KOI-t vizsgáljuk meg az Xt iszapmunka függvényében. Paraméterként az utóülepítő lebegőanyag visszatartási hatásfoka szerepel. Erre még visszatérünk. Elég most annyi, hogy ezzel a paraméterrel X 2-t, a fölösiszap eltávolítás, illetve kimosódás sebességét visszük be a modellbe. Az eredmény teljesen összhangban van a gyakorlati tapasztalatokkal. Alacsony iszapmunka (nagy fajlagos iszapter-
