Hidrológiai Közlöny 2003 (83. évfolyam)

6. szám - Imre Emőke–McDougall, John–Farkas József–Kovács Miklós–Czap Zoltán-V. E. D. Monteiro–Treng Phong: A bio-degradációs hulladéktárolás

374 A biodegradációs hulladéktárolás Imre Emőke

1; McDougall, John

2; Farkas József

3; Kovács Miklós

1; Czap Zoltán

1; V.E.D. Monteiro, Veruschka

4; Trang Phong

1 •MTA-BME Geotechnikai Kutatócsoport, 1521. Budapest, 2Napier University, Scotland, 3BME Geotechnikai Tanszék, 1521. Budapest, department of Civil Engineering, Federal University of Pernambuco, Recife PE, Brazil Kivonat: Kulcsszavak: Az ún. biodegradációs hulladéktárolási módszer a közelmúltban alakult ki. Lényege, hogy - főként a hulladék nedvességtartalmának beállításával - gyorsítják/szabályozzák a szerves anyag anaerob bomlását. Enek révén a stabilizáláshoz szükséges idő csökkenthető, a fejlődő gáz, hő és csurgalékvlz kezelése előnyösen megoldható, az ezek által okozon környezeti kár minimalizálható. A közlemény az első hazai beszámoló e támakörban.. hulladéktárolás, biodegradáció, anaerob bomlás. 1. Bevezetés A hulladéktárolók tervezése jelenleg nem érinti a hulladékban lejátszódó folyamatok modellezését. Ezek ismerete ugyanakkor fontos a stabilizáláshoz szükséges időtartam becsléséhez, a várható térfogatcsökkenés megállapításához, a fejlődő gáz, hő és csurgalékvíz mennyiségének becsléséhez. A hulladéktárolás hatékonysága elsősorban azzal az időtartammal jellemezhető, ami a hulladék stabilizálásához szükséges, de fontos tényező a káros mellékhatások csökkentése, esetleges kiküszöbölése, illetve előnyössé fordítása is. A biodegradációs hulladéktárolás alapgondolata, hogy a stabilizálásához szükséges idő csökkenthető, a fejlődő gáz, hő és csurgalékvíz kezelése előnyösen megoldható, ha szabályozzák/gyorsítják a szerves anyagok bomlását. A biodegradációs hulladékgazdálkodási eljárás alkalmazása esetén a szerves anyag bomlása döntően anaerob (szemben a hazánkban is alkalmazott biológiai talaj-tisztítással, ahol a szerves anyag bomlása aerob), és döntően a nedvességtartalmon keresztül szabályozható (Yuen, 1999). Ez a csurgalékvíz megfelelően szabályozott viszszatáplálásával (recirkuláció) érhető el. 2. A lejátszódó folyamatok 2.1. Folyamatok, baktériumok A szerves anyag szabályozott bomlása kétféle lehet, azaz kétféle „bioreaktor" létezik: aerob és anaerob. Az anaerob reaktor - amelyhez csak nedvesség szükséges - lassabb, nem kíván jelentős infrastruktúrát. A keletkező metán hasznosítható, és ez hasznos abból a szempontból is, hogy nem károsítja az ózonréteget. Mivel az eljárás többszöri átmosással jár, a nehézfémek is kinyerhetők a hulladékból. Az aerob bomlás gyorsabb, exoterm, s nem keletkezik metán. Nem csupán nedvesség, hanem levegő bejuttatása is szükséges. Az aerob eljárás esetén a nehézfémek a stabilizált hulladékban maradnak, és később kimosódhatnak A szerves anyag anaerob bomlása négy folyamattal jellemezhető (7. ábra)'. - A hidrolízis során a szilárd szerves anyag aprózódik, és oldhatóvá válik (pl. a karbohidrátok cukorrá, a fehétjék aminosavvá, s a zsírok glicerinné, illetve hosszú láncú zsírsavakká alakulnak). - A savas erjedés alatt az oldott szerves anyag elsősorban illékony zsírsavakká (VFA) erjed, keletkezik még alkohol, hidrogén és széndioxid. - Ezt követően acetátok keletkeznek, a hosszú láncú zsírsavak és az alkohol acetátokká (legrövidebb láncú zsírsavakká), hidrogénné és széndioxiddá alakulnak. - A metánfejlődés során az acetátok metánná és széndioxiddá; hidrogén és széndioxid metánná alakul. A négy folyamatban a következő baktériumok játszanak fontos szerepet. A hidrolízist és a savas erjedést az etjesztő baktériumok enzimei segítik elő. Ezek különböző csoportjai vagy teljesen vagy időszakosan anaerob környezetben élnek. Az acetát-képződést az ún. acetátképző baktériumok segítik. A metánképző baktériumoknak két csoportja van: az acetofil baktériumok (acetátot metánná és széndioxiddá alakítják), és a hidrogenofil baktériumok (a hidrogént és széndioxidot alakít metánná alakítják). Mindkét csoport kizárólag anaerob környezetben él, és érzékeny az oxigénre, illetve a környezeti pH értékre (Christensen and Kjeldsen, 1989; Aragno, 1988)

. Szilárd szervesanyag HIDROLÍZIS SAVAS ERJEDÉS <^_ErjeKtó baktériumok^^) ACETÁTOK KELETKEZÉSE METANFEJLŐDÉS Oldott szervesanyag Erjesztő baktériumok Illékony zsírsavak + Alkoholok T <^*etátképzö baklé™unök^r T | a

cetát | | acélát | | Hidrogén | | Carbon dioxide] • i * C

Metánképzí bakMriumokN /^MetJnképzí bakUnumokN (Acetofil) V^_JHidrogenofil)_^y 1. ábra. A szervesanyag bomlás flziko-bio-kémiai folyamatai, baktériumok (Yuen, 1999). 2.2. A biodegradáció főbb szakaszai A városi hulladék stabilizálódása - a gázfejlődés és a csurgalék összetétele alapján - öt szakaszra bontható, ahogy az a 2. ábrán is látható (Farquhar-Rovers (1973), Ehrig (1983), Chian és tsai (1985), Christensen-Kjeldsen (1989)).