Hidrológiai Közlöny 2005 (85. évfolyam)
2. szám - Princz Péter–Oláh József: A biológiai szennyvíztisztítás módszerei és az eleveniszapos szennyvíztisztítás hatásfokának növelése természetesen, valamint felületkezelt zeolitok felhasználásával
21 A biológiai szennyvíztisztítás módszerei és az eleveniszapos szennyvíztisztítás hatásfokának növelése természetes, valamint felületkezelt zeolitok felhasználásával Princz Péter 1 - Oláh József 4 'Élő Bolygó Környezetvédelmi Kutató Kft., 2040. Budaörs, Szivárvány u. 10. E-mail: pprincz@living-planet.hu 2Fővárosi Csatornázási Müvek Ft., 1095. Budapest, Soroksári út 31. E-mail: olahj@fcsm.hu Kivonat: A szerzők áttekintik a leggyakrabban alkalmazott biológiai szennyvíztisztítási módszereket és a zeolitok eleveniszapos szennyvíztisztításban való alkalmazási lehetőségeit, kiemelve az azzal járó előnyöket és a korábban alkalmazott zeolitos eljárások hiányosságait. Ismertetésre kertll a 'NATO SfP-Zeolites" projektje keretében kidolgozott új, zeolit felületkezelési eljárás és a felületkezelt zeolit (ZeoRap) felhasználásával műkőd eleveniszapos szennyvíztisztítási technológia. Az új zeolit-kezelési eljárás azon alapszik, hogy a zeolitot kationaktív polimer (KAP) molekulákkal módosítva, azon - a meglévő kation-cserélő tulajdonság mellett - anion-cserére alkalmas helyeket alakltunk ki. A nagy fajlagos felületű, anionok és kationok megkötésére egyaránt alkalmas felületkezelt zeolit (ZeoRap) jelentősen meggyorsítja és hatékonyabbá teszi a szennyezőanyagok lebontását végző baktériumoknak zeoliton való immobilizációját, valamint lehetővé teszi az anionok (P0 4 5', NO)-) adszorpcióját. A Szobi Szennyvíztisztító Telepen, a ZeoRappal végzett közel egyéves üzemi kísérletek eredményei igazolták, hogy a szennyvízbe adagolt ZeoRap megnöveli a telep szerves anyag, nitrogén, foszfor és lebegőanyag eltávolító kapacitását, csökkenti az utóülepítő medencében az iszapelúszást, következésképpen azonos műtárgy-térfogat mellett javltja az elfolyó, tisztított szennyvíz minőségét, a telep működését kiegyensúlyozottabbá teszi. Ez utóbbi azt jelenti, hogy csökkennek a tisztított szennyvíz minőségében - a rendkívüli szennyezések, toxikus lökések hatására - bekövetkező ingadozások. Az említett előnyös hatások - a ZeoRapnak a szennyvízbe történő adagolását követően - azonnal jelentkeznek. Fenti előnyöket a ZeoRap eljárás, mint egyszerű technológiai beavatkozás biztosítja. Ez azt jelenti, hogy a szennyvíztisztító telepeken különösebb átalakításra, beruházásra nincs szükség, mindössze a ZeoRap levegőztető medencébe történő adagolását kell biztosítani. Kulcsszavak: szennyvíztisztítás, szennyvíz, zeolit, ZeoRap, eleveniszap, kationaktív polimer 1. Előzmények Az Élő Bolygó Környezetvédelmi Kutató Kft, a Floridai Egyetemmel közösen 1997-ben kidolgozta egy új zeolit felület-kezelési eljárás elméleti alapjait és laboratóriumi kísérletekkel igazolta a felület-kezeléssel modifikált zeolit - szerves szennyezők biológiai bönthatóságára és az eleveniszap ülepíthetőségére gyakorolt - kedvező hatását. Az ipari méretű zeolit modifikációs eljárás, valamint a modifikált zeolit felhasználásával működő eleveniszapos szennyvíztisztítási technológia kidolgozására és próbaüzemi vizsgálataira 1999- 2004. között a NATO „Science for Peace" programjának, az Országos Műszaki Fejlesztési Bizottságnak és az Ipar Műszaki Fejlesztéséért Alapítványnak támogatásával került sor. Jelen cikkünkben (1) röviden áttekintjük a biológiai szennyvíztisztítási technológiákat, (2) bemutatjuk a természetes és a modifikált zeolit alkalmazásával működő eljárásokat, különös tekintettel azok előnyös tulajdonságaira, (3) bemutatjuk és értékeljük a Szobi Szennyvíztisztító Telepen, a modifikált zeolit felhasználásával végzett próbaüzemi vizsgálatokat. Itt említjük meg, hogy a modifikált zeolit előállítására szolgáló eljárás és a modifikált zeolitos szennyvíztisztítási technológia 2000. évben szabadalmaztatva és - ZeoRap néven - védj egyeztetve lett-. A ZeoRap szennyvíztisztítási technológiára az Országos Vízügyi Főigazgatóság 2003. évben alkalmazási engedélyt adott ki. A ZeoRap technológia 2002-2004. között 11 hazai szennyvíztisztító telepen került kipróbálásra, illetve bevezetésre. 2. Az eleveniszapos szennyvíztisztítás és továbbfejlesztési irányai Magyarországon és a világ legtöbb országában a kommunális és az ipari szennyvizeket közös csatornarendszerbe vezetik, és együttesen kezelik. A leggyakrabban alkalmazott tisztítási módszer az eleveniszapos biológiai szennyvíztisztítás. Az eljárás lényege, hogy a biológiailag bontható anyagokat tartalmazó szennyvizet kevert baktérium-kultúrával hozzák kapcsolatba, amely - oxigén jelenlétében - a szerves anyagok jelentős részét biokémiai folyamat révén lebontja. A folyamat eredményeként a tisztított szennyvíz, KOI-ban és BOI 5-ben kifejezett szennyezőanyag koncentrációja jelentősen lecsökken (~ 90 %-os lebontási hatásfok), és az eltávolított KOI-val arányos mennyiségben biomassza (baktériumtömeg) képződik. Ipari eredetű szennyvizek kezelése során a nehezen bontható anyagok egy része, vagy azok bontástermékei az elfolyó, tisztított szennyvízzel együtt távoznak Ennek következtében az elfolyó víz minősége romlik. Az alapeljárásnak tekinthető egy-lépcsős eleveniszapos szennyvíztisztítási eljárás hatásfokának növelése céljából, az elmúlt 70 évben számos technológiai fejlesztés és módosítás történt. Az alábbiakban elsőként az egylépcsős eleveniszapos szennyvíztisztítási technológiát, majd a fontosabb technológiai fejlesztéseket mutatjuk be [Daigger, G.T., Buttz, J.,1992; Eckenfelder, W.W., Grau, P., 1992], Az egy-lépcsős eleveniszapos tisztítás elve, hogy az utóülepítőben kiülepedő baktériumok (fölös eleveniszap) egy részét a levegőztető medencébe visszavezetjük, és ezáltal a lebontáshoz szükséges megújult baktériumkultúrát biztosítjuk [Daigger, G. T, Buttz, J.,1992; Syed R. Qasim, 1994], Az eleveniszapos szennyvíztisztítás továbbfejlesztésében Dold, Ekama és Marais (1980) elméleti munkássága döntő szerepet játszott. Az általuk kifejlesztett D.E.M. modell a szennyvíztisztítás folyamatát komplex módon tárgyalja. A komplex szemlélet lehetővé tette a tisztítási technológiák korszerűsítését és a tápanyag- eltávolítás (N, P) optimalizálását [Barnard, J. L.,1973; Dold, P. L., Ekama, G. A., Marais, G. V. R, 1982; Randall, C. W. és munkatársai, 1992], A modell a könnyen és a nehezen lebontható szubsztrátok, az endogén sejtpusztulásból származó anyagcsere termékek lebontását, a nitrifikáció és a denitrifikáció, az eleveniszap felületén lejátszódó adszorpció és hidrolízis folyamatát írja le. Az egy-lépcsős eleveniszapos tisztítási technológia továbbfejlesztésének eredményeképpen kidolgozott technológiai megoldások a következők:
