Hidrológiai Közlöny 2003 (83. évfolyam)
5. szám - Oláh József–Palkó György–Szilágyi Mihály: A délpesti szennyvíztisztító N-eltávolítási tapasztalatainak értékelése
OLÁH J. - PALKÓ GY. - SZILÁGYI M.: A Dél-Peat-i szcnnyviztiszttfó 273 fékének. Az energia-termelés értékei alapján látható, hogy a nitrifikáció folyamata viszonylag kicsiny sebességgel megy végbe. A kicsiny sebességgel lezajló kémiai és biológiai folyamatok mindig magukban hordozzák a reakció körülmények változásából adódó bizonytalanságokat. Ez azt jelenti, hogy a nitrifikáció bizonytalan, kényes egyensúlyi folyamat. Koncentráció-hatások A folyamat sebességét - állandó hőmérsékletet feltételezve - elsősorban a rendszerben jelenlévő tápanyag és baktérium koncentráció határozza meg. A tápanyag szerepét az ammónia és az oxigén koncentráció tölti be. A baktérium koncentrációval a lebontási sebesség arányos. A koncentráció folyamatokat a Monod modellel lehet jellemezni. A baktérium koncentrációt az eleveniszap koncentráció megfelelő értéken történő tartásával lehet biztosítani A baktérium (iszap) koncentráció mellett biztosítani kell a nagy iszapkort (8-10 nap), mert a nitrifikáló baktériumok generációs ideje hosszabb, mint a szén-vegyületeket lebontó heterotróf baktériumoké. A téli időszakban (< 12 °C) a megadott iszap koncentráció (3-5 g/l) mellett a szokásos levegőztetési idő (~ 8 óra) kétszeresével kell számolni, ha tartani akaijuk az elfolyó, tisztított szennyvízben 2-5 mg/I ammónia-N értéket (Pasák, 1987). A gyakorlatban a szennyvíztelepek zöménél ez a követelmény megvalósíthatatlan. pH A nitrifikálás optimális pH értéke a szerzők zöme szerint 8,0-8,5 közé esik. Az alacsonyabb pH értéken keletkező nitrát, ill. főképpen H 4 ionok a nitrifikáló baktériumokra gátló hatást fqtenek ki. A rendszer elsavanyodása a szabad széndioxid tartalom (bikarbonát csökkenése) a ni tn fi kálók szénforrásának csökkenésével is jár. A nagyobb pH értékeknél (> 8,5) a nitrifikálók energia forrása az NH« + ion részben NH 3 formában van jelen és az ammónia a nitrifikálókra mérgező hatást fejt ki (Charley és mtsai, 1980, Dobolyi, Farkas, 1982). Oldott oxigén koncentráció Az oxigén koncentráció a tápanyaggal együtt kettős Monod összefüggést követi. S 0 DO n = Um« — K N+S 0 K 0 + DO Ko ~ 1,3 - 1,5 mg0 2/l K n =féltelítési állandó az ammóniára vonatkoztatva (mg/L) So = az ammónia koncentrációja (mg/l) DO = oldott oxigén koncentráció (mg/l) A tapasztalat azt mutatta, hogy ha az oldott oxigén koncentrációját 2,0 mg/l értékről 3,0 mg/l-re emelték, a nitrifikáció sebessége megduplázódott. Gyakorlatban a nitrifikáló szennyvíztelepen az oldott oxigén koncentrációját minimum 2,0 mg/l értéken kell tartani (Fillos és mtsai, 1996). Az iszapkor szerepe Az eleveniszapos rendszerekben elegendő szervesanyag van ahhoz, hogy ott az eleveniszap mikroflórájának zömét képező heterotróf baktériumok intenzíven szaporodjanak. Ezt a szaporulatot fölös-iszap formájában elveszik a rendszerből. Ugyanakkor, hogy a szervesanyag lebontással egy időben a nitrifikáció is végbemenjen a nitrifikáló baktériumok bizonyos koncentrációját is fenn kell tartani a rendszerben A nitrifikáló baktériumok szaporodási sebessége lényegesen lassúbb, mint a szervesanyag bontóké, ugyanakkor a fölös-iszappal a nitrifikálók jelentős részét is eltávolítjuk. A nitrifikáció és a szervesanyag lebontás egyidejű lefolyásának biztosítása céljából az iszapkor értékét kommunális szennyvíz esetében 15 °C körüli hőmérsékleten legalább 5-7 nap értéken kell tartani. A téli időszakban + 5 és +7 °C vízhőmérséklet esetén az iszapkort (a 15 °C-os állapothoz képest) legalább háromszorosára kell növelni (Gujer, 1977). Inhibitor anyagok hatása Az ipari eredetű szervesanyagok (Tiourea, alil-tiourea, 8-hidroxi kinolin, fenol és klór-fenol származékok stb.) már kis koncentrációban (~ néhány mg/l) a nitrifikációt jelentősen gátolják. Miután a nitrifikációs folyamat hallatlanul érzékeny a mérgező anyagokra, ez azt jelenti, hogy a kommunális szennyvízzel is érkezhetnek olyan szerves anyagok (olaj-szennyeződés, növényvédő-szer, festék-maradék stb ), amelyek mérgező hatást fejtenek ki a folyamatra. Nem ritka, hogy kommunális szennyvíztelepen a nitrifikáció sebessége - a hőmérséklet csökkenéstől függetlenül - is jelentősen csökken. Ez a jelenség inhibíciós hatásokra vezethető vissza. A gátló vagy inhibíciós hatás gyakran csak átmeneti jellegű, de ez elegendő arra, hogy a telep üzemét megzavarja (Randall és mts., 1992). A hőmérséklet hatása A nitrifikációs folyamat maximális szaporodási sebessége (Um«) és a hőmérséklet (T) közötti kapcsolatot az alábbi összefüggés írja le (. Randall és mtsai, 1992). Hmm . 0,47 e°' 09 íC r, 5> A szakirodalomban az egyes szerzők különböző hőmérsékleti értékeknél mért szaporodási sebesség adatai jelentősen különböznek egymástól. Az egyes szerzők adatainál - azonos hőmérséklet esetében - sem ritka 2-3-szoros eltérés. Ez a tény rávilágít arra, hogy a nitrifikációs folyamatnál a leggondosabb kísérleti körülmények betartása esetén is bizonytalan sebesség értékek adódhatnak. A bizonytalanságok ellenére az adatok jó része azt mutatja, hogy a 10 °C-ról 20 °C-ra történő hőmérséklet növeléssel a szaporodási sebesség, vagyis a nitrifikáció sebessége 2,1 -3,7-szeresére nő. Természetesen, a téli üzemeltetés során fordított folyamat játszódik le, amikor a nitrifikáció sebessége 10°C hőmérséklet-csökkenés hatására közel harmadára csökken. Ismeretes, hogy ha egy folyamat több egymást követő reakcióból tevődik össze, az eredő reakció sebességét a leglassúbb reakció sebessége szabja meg. A nitrifikálás összetett folyamatában a leglassúbb reakció a Nitrosomonas-ok által ammóniának nitritté történő oxidálása. Ennek következtében a tisztított szennyvízben a nitrit sohasem szaporodik fel, mivel a nitrát képző (Nitrobacter) baktériumok gyorsan nitráttá oxidálják. A Nitrosomonasok szaporodási sebessége lényegesen kisebb, mint a Nitrobacter baktériumoké. Ez egyértelműen jelzi, hogy a nitrifikációs folyamatban a nitrit ionok képződése a meghatározó. Az eleveniszapban élő nitrifikáló baktériumok tömegének az összes iszap tömegéhez viszonyított aránya fiigg a
