Hidrológiai Közlöny 2005 (85. évfolyam)
5. szám - Oláh József–Palkó György–Borbélnyé Jakab Judit–Szilágyi Mihály–Barabás Győző: Az anaerob rendszerek jellemzése és ellenőrzése
18 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2005. 85. ÉVF . 5. SZ. Ha az iszapok anaerob kezelése során meg akarjuk határozni, hogy a lebontott szerves-anyag milyen hányada alakul biomasszává akkor az alábbi egyszerű anyagmérleget +kell figyelembe vennünk: TOCbefoiyó = TOC tlfoly ó + TOC gí l + TOC,ej, (1) ahol: TOC bef oi y 6 - a befolyó összes szerves szén (kg/nap) TOC e| f oi y 6 - az elfolyó összes szerves szén (kg/nap) TOC g4 l - a gázzá alakult összes szerves szén (kg/ nap; CH 4 + C0 2 szén tartalmát összeadva) TOC Mj l - sejtté (biomassza) alakult összes szerves szén mennyisége (kg/nap) Az (1) összefüggésből a befolyó (TOC befoly ó) és ez elfolyó (TOC t| foly 6) iszap összes szén tartalma mérhető, a TOC g4 2 értéke a képződött gáz mennyiségéből és a gáz összetételéből számítható. A fenti adatok ismeretében a TOC le j, az (1) összefüggésből kifejezhető, majd számítható. 4.6. Biokémiai jellemzők Egy anaerob rothasztó savtermelő fázisában lejátszódó hidrolízis folyamatát a különböző jelenlévő enzimek aktivitásának mérésével jól lehet jellemezni. Az enzimek a szubsztrát anyagok lebontásában nagy szerepet játszanak. Az enzimaktivitást meghatározza a szennyvíziszap összetétele, a terhelés sebessége, a mikrobiológiai populáció természete, valamint a környezeti tényezők (hőmérséklet, pH, lúgosság stb.). Különösen fontos a hidrolízist végző enzimek (amiláz, proteáz, cellobiáz, foszfatáz) szerepe az anaerob rothasztásban, mivel ezek a makromolekulákat kisebb egységekre bontják, amelyek azután behatolnak a sejtek belsejébe, ahol további lebomlást szenvednek, vagy a sejtanyag építőkövéül szolgálnak. A hidrolitikus enzimaktivitással jellemezhető egy szubsztrát bonthatósága, ugyanis a szubsztrát lebontási sebesség az enzimaktivitás függvénye. Az enzimek aktivitásai ily módon mértékei a rothasztóban lejátszódó hidrolízis folyamatoknak Thiel et. ál., 1968). A különböző típusú szubsztráttal üzemeltetett rothasztók jellegzetes enzimaktivitási képet mutatnak. Pl, megfigyelték, hogy egy folyamatos üzemű rothasztó enzim-aktivitása szűk határok között változott. A napi változás nem haladta meg a 10 %- ot kiegyensúlyozott körülmények között, de az egyensúlyozatlan üzemi körülmények beállását napi 10 %nál nagyobb ingadozások jelezték. A különböző enzimaktivitás (proteáz, lipáz, dehidrogenáz) mérésekkel az anaerob folyamat szubsztrát lebontási aktivitása nyomon követhető. A Dél-Pest-i szennyvíztelepen üzemelő termofil és mezofil kísérleti rothasztó berendezés beüzemelése során mért lipáz aktivitási értékek lefutását a 12. ábra mutatja be. A lipáz aktivitás meghatározásánál szubsztrátként para-nitro-fenil palmitátot alkalmazunk és az enzim reakció hatására keletkező para-nitro-fenolt koncentrációját mérjük. Az aktivitást 1 g szerves iszap által óránként előállított para-nitro-fenolban (PNF) fejezzük ki (Vorderwülbecke, et. al., 1992). A beüzemelés kezdetén a mezofil rendszer lipáz aktivitása nagyobb volt, mint a termofil egységé. A termofil rendszert a mezofil oltóiszappal indítottuk el és a termofil reaktorban az egyensúly lényegesen lassabban állt be, mint a mezofilban. Négy hét eltelte után az egyensúlyi viszonyok javulása következtében a lipáz aktivitás ingadozása csökkent és a termofil egység aktivitása a mezofil egység aktivitását meghaladta. A gyakorlatban az enzim aktivitás-méréseket akkor célszerű alkalmazni, ha egy rothasztó berendezésnél gyakori a szubsztrát összetételének a változása. Az egyszerűsített enzim-aktivitási méréseket ma már a gyakorlatban is viszonylag gyorsan el lehet végezni. A mérés elvégzéséhez nem szükséges különös felszereltség rendelkező laboratórium. •Mezofil tdö (dátum) 12. ábra. Lipáz aktivitás változása a termofil és mezofil reaktorban (Dél-Pest szennyvíztelep, FCSMRt., 2004) Összefoglalás Röviden értékeltük az anaerob folyamatot meghatározó fontosabb tényezőket és az üzem ellenőrzésre alkalmas mérési módszereket. Az anaerob folyamat lefutását a szubsztrát összetétele, a szubsztrát beadagolásának sebessége, a hőmérséklet és a toxikus anyagok határozzák meg. Az ellenőrzés szempontjából a pH, lúgosság, az illósav koncentráció, a gáz összetétel, a lebontási hatásfok és a redoxpotenciál érték a meghatározó. Az anaerob rothasztásra vonatkozó jelenlegi ismereteink zömmel empirikus jellegűek, amelyek sok esetben nem képesek kellően megmagyarázni a jelenségeket. Az empirikus tapasztalatok ellenére a fentiekben ismertetett ellenőrző paraméterek alkalmasak arra, hogy a rothasztási folyamat megbomlott egyensúlyi állapotát időben jelezzék. A rothasztás egyensúlyi helyzetének pontos megítélése miatt sok esetben valamennyi ellenőrző paramétert össze kell vetni ahhoz, hogy az üzem egyensúlyi viszonyait megbízhatóan értékeljük. A gyakorlatban mérés technikailag a legegyszerűbb és a leggyorsabb választ a pH, illósav és lúgosság paraméterek mérése és összevetése jelenti. Jelenleg használt ellenőrző paraméterek összefüggéséből nem kapunk választ a sav- és metán termelő baktérium arány változásának okáról és a változás törvényszerűségéről, a baktériumok természetéről és a mélyebb folyamatok összefüggéseiről. Irodalom Andrews, J. P. (1975): Control Strategies for the Anaerobic Digestion Process. Part I. Water & Sewage Works, 122, (3), 62 - 65 Blanc, C F. -Motof, A. H (1973): Electrode potential monitoring and electroliytic control in anaerobic digestion. Journal WPCF, Vol. 45, april, 655 - 667 Gerardi, M. H. (2003): The Microbiology of Anaerobic Digesters. Wiley-Interscience, A John Wiley&Sons, Inc., Publ.., 105- 107 Kotzé, J. P. - Thiele, P. - Hattingh, W. H. J. (1969): Anaerobic Digestion II. The Characterization and Control of Anaerobic Digesetion. Water Research, Vol. 3, 459 - 493 Malina, J. F. - Pohland, F. G. (1992): Design of Anerobic Processes for the Treatment of Industrial and Municipal Wastes. TECHNOMIC Publishing CO.INC. Lancester Basel, 194 - 210 Mc Carty, P. L. (1974): Anaerobic Processes, Paper presented at The Birmingham Short Course on Design Aspects of Biol. Treatment, IAWPR, Sept, 18 Metcalf & Eddy, Inc. (2003): Anaerobic Suspended and Attached Growth Biological Treatment Processes. In Wastewater Engineering. Mc Graw Hill, 986 - 996
