Hidrológiai Közlöny 2003 (83. évfolyam)
5. szám - Oláh József–Palkó György–Szilágyi Mihály: A délpesti szennyvíztisztító N-eltávolítási tapasztalatainak értékelése
274 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2003. 83. ÉVF. 5 . SZ. szennyvíz BOIj/összes-N arányától. Amennyiben a heterotróf baktériumok szaporodási sebessége (illetve az ezzel egyensúlyt tartó iszap eltávolítás) meghaladja a nitrifikálók maximális lehetséges szaporodási sebességét, a nitrifikálók a fölös-iszap eltávolítással kimosódnak a rendszerből. A heterotróf baktériumok szaporodását le kell csökkenteni, hogy a nitrifíkáló baktériumok aránya (> 0.1) a heterotróf baktériumokhoz képest kedvező legyen. Ezt két módon tarthatjuk kézben: vagy az eleveniszapos telepre befolyó szennyvíz szerves tápanyag koncentrációját csökkentjük, vagy a hidraulikus tartózkodási időt növeljük. A tápanyag csökkentés hatására csőkken a lebontási sebesség, azaz iszap eltávolítás sebessége, ugyanezt a hatást lehet elérni a hidraulikus tartózkodási idő növelésével is. Mind két esetben rövid, egy-két hetes üzem alatt beáll az egyensúly a teljes iszaptömeg, valamint a nitrifikálók tömegének szaporodási sebessége között. • Arány:0,05 - - Ariny:0.1 Arány.0.15 Arány:0.20 M Arány:0.25 1,2 • ? 1 5 s I í I 2 °' e * ? £ § o,* S \ 0.2 0 0 5 10 15 20 25 30 35 H6m4rs»kl«t (*C) 1. ábra. A nitrifikáció sebessége és a hőmérséklet összefüggése különböző baktérium tömegarányok mellett Az 1. ábra a nitrifikáció sebessége és a hőmérséklet összefüggését különböző baktérium tömegarányok mellett mutatja be {Dobolyi, Farkas, 1982). A fentiekben elmondottak alapján, ha a nitrifikáló baktériumoknak az eleveniszaphoz viszonyított tömegarányát növeljük (arány > 0,1) akkor a nitrifikáció sebessége (oxidált NH4-N/ kgcwvcM. nap) jelentősen növekszik Pl. 15 °C hőmérsékleten 0,25 tömegarány (nitrifikálók/heterotrófok) esetében a nitrifikáció sebessége négyszer nagyobb, mint a 0,1 tömegaránynál mért érték. 2.2. A denitrifikációt befolyásoló tényezők A biológiai denitrifikáció alapfeltétele: - Nitrát vagy nitrit (elektron akceptor) jelenléte - Oldott oxigén hiánya (< 0,2 mg/l) - Fakultatív biomassza - Alkalmas elektron donor, mint tápanyag és energiaforrás jelenléte. A denitrifikálást a fakultatív, heterotróf baktériumok széles skálája képes elvégezni. A fakultatív, heterotróf baktériumok hőmérséklet érzékenysége jóval kisebb, mint a nitrifikáló baktériumoké. A hőmérséklet (T) és denitrifikációs sebesség (iUt) közti összefüggést Arrhenius összefüggésével lehet leírni: Hat = HA2O0 T" M 0 = hőmérsékleti tényező, amelynek értéke 1,07-1,20 A denitrifikáció optimális pH értéke 7,0-8,0 között van. A denitrifikáció sebessége pH 7,0 és 4,0 között lineárisan csökken, hasonló a csökkenés 8,0-9,5 pH értékek között is. A denitrifikálás folyamatát alapvetően az oldott oxigén befolyásolja. Az oldott oxigén koncentrációját 0,2 mg/l érték alatt kell tartani, hogy a denitrifikáció folyamata jó hatásfokkal végbemenjen. A denitrifikáció sebességének hőmérséklet függését egy bio-töltet esetében a 2. ábra mutatja be. A gyakorlati üzemeltető számára a 4-20 °C hőmérsékleti tartomány érdekes: pl. 8 °C-on csak 12, ugyanakkor 20 °C-on pedig már 25 NOj-NgWóra a denitrifikáció sebessége (Bosnian és mtsai,1978). Denitrifikáció sebessége 90 J. «0 : i ™ i *> 60 I I 5 0 a ? 4 0 c O 30 1^20 S 10 0 0 4 9 12 16 20 24 26 32 36 40 44 Hómérsékltt (*C) 2. ábra. A denitrifikáció sebességének hőmérséklet függése (reaktor típus: bioszürő) Annak ellenére, hogy a denitrifikáció nem olyan érzékeny a hőmérsékletre, mint nitrifikáció, az utó-denitrifikációs egységként üzemelő bioszürőnél a téli időszakban a víz hőmérséklet csökkenése (<10 °C) miatt komoly hatásfok csökkenéssel kell számolni 3. A bioszűrős nitrifikáló rendszer jellemzése Bioszürőknél a biofílm vagy biomassza vékony rétegben (20-1000 p.m) nagy fajlagos felületű, rögzített vagy mozgó, áramló hordozó anyagokra telepítve (fixálva) végzi a szubsztrát (BOI5, KOI) lebontását és az ammónia oxidációját. A bioszűrőket általában második tisztítási fokozatban ammónia oxidációjára használják. Az egyes bioszürő típusok tápanyag-hasznosítási mechanizmusát öllős és Szilágyi (1996) részletesen tárgyalják. 3.1. A tápanyag-hasznosítás mechanizmusa a.) Az irreverzibilis módon biopolimerek által a hordozó anyaghoz és egymáshoz kötött sejtek a vízben lévő oldott tápanyagokat lebontják - Aerob szervesanyag (szén-vegyületek) lebontás - Nitrifikáció és denitrifikáció b.) A sejtek felületéhez adszorbeálódott egyéb lebegő szervesanyagok és a biofilm növekedése következtében a biofilm egy része leválik és a szűrt-vízzel, vagy a szűrő mosóvizével távozik, majd a biofilm megújulása az a) pontban vázoltak alapján megkezdődik Meghatározók a diffúziós folyamatok. Kétirányú diffúzió: oxigén és a szubsztrát a biofilmbe, metabolikus termékek (anyagcsere termékek és széndioxid) a biofilmból a szűrt vízbe diffundálnak. A rögzített biomasszával működő eljárások közül legígéretesebbnek a bioszűrők mutatkoznak, melyekkel a nitrogén (ammónia, nitrát) eltávolítás jó hatásfokkal elvégezhető A hordozóanyag kiválasztásának alapvető, hogy a töltet nagy fajlagos felületű (> 200 m 2/m 3), fizikailag, kémiailag és biológiailag ellenálló tulajdonságokkal ren-
