Hidrológiai Közlöny 2004 (84. évfolyam)

4. szám - Palkó György T- Oláh József - Szilágyi Mihály: Az anaerob iszapkezelés energiatermelési és- hasznosítási lehetőségei

33 Az anaerob iszapkezelés energiatermelési és -hasznosítási lehetőségei Palkó György - Oláh József - Szilágyi Mihály FCSM Rt., 1087. Budapest, Asztalos S. u. 4. Kivonat: A növekvő iszaplerakási költségek felvetik az iszap mennyiségének további csökkenetési igényét. Az üzemelő mezofil rothasztók termofil üzem-módra történő átállításával a fenti cél elérhető, sőt e mellett a termofil rothasztás a mezofil eljáráshoz képest jelentős energia nyereséget biztosit. A tápanyagok mezofil és termofil anaerob folyamattal egyaránt lebonthatók és a hasznosítható végtermék metán és széndioxid tartalmú biogáz. A Dél-Pesti szennyviztelepen kialakítandó termofil-mezofil két-lépcsős anaerob hulladék-kezelő rendszer a szennyvíztelepen képződő nyers- és fölös iszap keverék (~ 500 m

3/nap) mellett 100 m'/nap szilárd, zslrszerű és folyékony hulladékot fog fogadni. A beszállított zslrszerfl hulladékot a pasztörizáló berendezésben kezelik, majd ezt követően a termofil rothaszt óba táplálják. A termofil rothasztó - 10 napos tartózkodási idővel üzemel és várhatóan 5000 Nm'/nap mennyiségű biogáz képződik. A termofil rothasztóból távozó iszapot a mezofil rothasztóba táplálják. A jövőben a termelhető energia mennyisége -32 000 kWh/nap lesz. Ez az energia mennyiség a telep összes energia (-30 000 kWh/nap) igényét fedezni tudja, anaerob rothasztás; mezofil; termofil; patogének csökkentése; Kulcsszavak: 1. Bevezetés Az energia szükségletek növekedésével a fosszilis tüzelőanyagok (szén, kőolaj, földgáz) csökkenése áll szemben. A világ jövőbeni energiaellátásában a korlátlanul rendelkezésre álló Nap-energia (sugárzási energia) jut döntő szerephez. Fotokémiailag biomasszában (mezőgazdasági hulladék) tárolt energiát anaerob fermentációval biogáz formájában felhasználhatóvá tehetjük. Az energianyerés másik útja, hogy szennyvíztisztításból és egyéb gazdasági tevékenységből (élelmiszer-ipar) származó hulladékok anaerob kezelésével biogázt állítunk elő. A természetes tápanyag körforgás és a biogáz nyerés kapcsolatát az 1. ábra mutatja be 2. Az anaerob fermentáció tápanyag szükséglete: Az anaerob (mezofil, termofil) lebontáshoz szükséges tápanyagokat a hulladékok (szennyvíz iszap, növényi és állati-eredetű anyagok, egyéb szerves-anyagok) általában tartalmazzák. Ezek a tápanyagok az alábbiak: • Szénhidrátok (poliszaharidok, oligoszaharidok, monoszaharidok) • Zsírok (trigliceridek, zsírsavak: ecetsav, propionsav, vajsav) • Fehérjéket alkotó komplex óriás molekulák, melyek alkotó elemei: szén (50-55%), hidrogén (6,6-7,3 %), oxigén (19-24 %), nitrogén (1,5-9 %), kén (0,3-2,4 %) • Szervetlen fém ionok (Fe, Ca; Mg; Mn; Co stb.) Minden természetes eredetű szerves-anyag, amely a fenti összetevőkkel rendelkezi anaerob körülmények között bakteriális úton széndioxiddá és metánná alakítható át. Az anaerob lebontáshoz szükséges tápanyagokat a hulladékok (szennyvíz iszap, növényi és állati eredetű anyagok, egyéb szerves-anyagok) általában tartalmazzák. 3. Az anaerob lebontás folyamata Az anaerob rothasztás elvi folyamatát a 2. ábrán mutatjuk be. Az anaerob rothasztási általában kétlépcsős folyamatnak tekintik, amelynek az első lépcsője a savképzés, a második lépcső pedig a gázképzés. A hidrolízis folyamatát nem tekinthetjük önálló lépcsőnek, mert az a savképződéssel együtt játszódik le. Legalább két, fiziológiai szempontból különböző baktérium populációt kell feltételezni. Az első lépés során a mikroorganizmusoknak egy heterogén csoportja a fehérjéket, szénhidrátokat és a zsírszerű anyagokat zsírsavakká alakítja át hidrolízis és ezt követő fermentációs folyamatok útján. A második lépcsőben az első lépcső végtermékeit a baktériumoknak egy egységes és szigorúan anaerob csoportja, az úgynevezett metán-baktériumok, metánná és széndioxiddá alakítják. A savas fázis fó termékei rövid szénláncú illó zsírsavak, amelyek a metántermelő baktériumok számára szubsztrát anyagként szolgálnak. A savtermelésben az obligát anaerob baktérium csoport játssza a főszerepet (MetcalfA. Eddy, 2003). A savas fermentáció során keletkezett savak a metánfermentáció folyamán metánná és széndioxiddá alakulnak. Ezzel egy időben a széndioxid hidrogén akceptor szerepét is betölti, és metánná redukálódik. 4. Az anaerob rothasztás célja A termofil és a mezofil anaerob rothasztás célja közös, a két eljárás csak a technológiai megvalósításban különbözik. Az általános célokat a következőkben lehet összefoglalni: • Előállítani olyan anyagot, mely biológiailag stabil, ne legyen rothadó képes. Ennek az anyagnak az elhelyezése a továbbiakban nem okoz gondot • Csökkenteni a végleges elhelyezésre szoruló iszap tömegét és térfogatát • Javítani az iszap vízleadó képességét • Hasznosítani a szennyvízkezelés során keletkező iszapban rejlő energiát és közben értékes mellékterméket, trágyát is előállítsunk. Az anaerob kezelés után keletkező iszap a mezőgazdaságban (trágya, humusz-képző anyag) és rekultivációban jól hasznosítható. • A szennyvízkezelő rendszeren belül létesítsünk egy olyan puffer egységet, amely képes a szennyvíztelepen keletkező változó tömegű iszapot befogadni. • Csökkentsük a végső elhelyezésre szánt iszap fertőző-képességét. l.ábra Biogáz nyerés a természetes tápanyag-körforgásban